鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝，該工藝包括以下步驟：1)根據(jù)需封閉處理的工件的大小選擇容器，并在容器內(nèi)加入溫度不低于80℃的熱水；熱水的體積與需封閉處理的工件的實(shí)體體積比不小于5：1；2)將需封閉處理的工件置于熱水中，使熱水沒過需封閉處理的工件；3)將容器覆蓋，并置于不高于20℃的室溫中，待容器自然冷卻直至容器內(nèi)熱水的水溫降至或接近室溫溫度；4)將需封閉處理的工件取出，自然風(fēng)干。本發(fā)明提供了一種工藝過程簡單、成本低以及無污染的鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝。
【專利說明】鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬表面處理領(lǐng)域，涉及一種鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝，尤其涉及一種鋁及鋁合金表面陽極氧化電解著色后的熱封閉工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁及鋁合金因其優(yōu)越的材料性能而得到了廣泛應(yīng)用，與此同時(shí)，材料表面的裝飾、防護(hù)技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。在這些表面防護(hù)技術(shù)中，最常用的是對材料表面進(jìn)行陽極氧化、電解著色工藝。
[0003]陽極氧化的物理過程主要是:鋁或鋁合金置于酸性(硫酸或鉻酸等)陽極氧化液中，發(fā)生氧化反應(yīng)，金屬表面形成一層氧化膜(Al2O3)。氧化膜的表層是多孔狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)地較為疏松；底層較為致密。為了裝飾及光學(xué)特殊的需要，常常還要對氧化膜進(jìn)行電解著色處理:將氧化后的金屬工件浸入含添加劑的鎳鹽或錫鹽電解液中，著色液的金屬離子在陽極氧化膜微孔內(nèi)的阻擋層表面上發(fā)生還原反應(yīng)，將金屬離子沉積在氧化膜孔的底部，使材料表面著上顏色。
[0004]封閉處理是繼氧化、著色后的一道關(guān)鍵工藝。由于氧化膜表層質(zhì)地較為疏松，其耐磨性、耐蝕性較差。因此，表面處理后的工件還要經(jīng)過一道封閉處理。封閉處理的原理就是通過熱水或化學(xué)溶液使得多孔狀的氧化膜發(fā)生水解反應(yīng)，形成Al (OH) 3 (化學(xué)封閉中會形成多種水解產(chǎn)物)，體積 膨脹后將氧化膜表面的微孔填充，使得工件表面的耐磨性和耐蝕性得到較大改善。
[0005]目前人們已經(jīng)發(fā)展了多種封閉的技術(shù)，如沸水熱封閉、高溫水蒸氣封閉、中溫化學(xué)封閉以及冷封閉等。
[0006]沸水熱封閉主要是將染色后的工件在沸水中煮約30分鐘即可，目前這種工藝對水質(zhì)要求很高，必須是蒸餾水、且要去離子化、PH值5-7之間、溫度98°C。
[0007]高溫水蒸氣封閉是由德國提出來的封閉工藝，它是將染色后的工件置于高壓、100°C-11(TC的蒸氣中進(jìn)行封閉。該方法封閉速度稍快，效果稍好一些。但高壓蒸氣要求在密閉的容器中，該方法設(shè)備成本高、不適于大件的處理。
[0008]中溫化學(xué)封閉是利用強(qiáng)氧化性的重鉻酸鹽，在較高溫度下(90°C )與氧化膜作用生成堿式鉻酸鋁及堿式重鉻酸鋁沉淀以及氧化鋁的水合物將孔封閉，被認(rèn)為是各種封閉方法中氧化膜耐蝕性能較好的一種封孔技術(shù)。
[0009]冷封閉首先是由意大利提出來的一種封閉工藝，它是將工件浸入常溫下的以NiF2為主的化學(xué)溶液中，通過離子交換以及水合反應(yīng)形成Ni (OH)2, Al (OH)3混合水合物沉積，從而使氧化膜孔隙實(shí)現(xiàn)封閉。該方法對水質(zhì)要求低、常溫進(jìn)行能耗低、封閉時(shí)間短。技術(shù)的缺點(diǎn)是鎳對環(huán)境污染及人身損壞嚴(yán)重，該方法至今未獲得國際上的認(rèn)同，但在意大利及國內(nèi)被廣泛采用。
[0010]雖然發(fā)展了上述的多種封閉工藝，在常規(guī)的應(yīng)用場合這些封閉工藝基本滿足了使用需求。但在一些對工件表面潔凈度要求苛刻的一些科研領(lǐng)域(如慣性約束聚變、航天等)，上述多數(shù)封閉工藝是不能夠達(dá)到要求的。經(jīng)過封閉處理的零件用酒精擦拭時(shí)就會出現(xiàn)大量褪色現(xiàn)象，氧化膜表面的耐磨性和耐蝕性較差，容易對潔凈環(huán)境造成污染。而能夠達(dá)到要求的個(gè)別工藝其成本很高，是普通工藝的幾十倍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種工藝過程簡單、成本低以及無污染的鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:本發(fā)明提供了一種鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝，其特殊之處在于:所述鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝包括以下步驟:
[0013]1)根據(jù)需封閉處理的工件的大小選擇容器，并在容器內(nèi)加入溫度不低于80°C的熱水；所述熱水的體積與需封閉處理的工件的實(shí)體體積比不小于5:1;
[0014]2)將需封閉處理的工件置于熱水中，使熱水沒過需封閉處理的工件；
[0015]3)將容器覆蓋，并置于不高于20°C的室溫中，待容器自然冷卻直至容器內(nèi)熱水的水溫降至或接近室溫溫度；
[0016]4)將需封閉處理的工件取出，自然風(fēng)干。
[0017]上述步驟I)之前還包括:
[0018]O)將需封閉處理的工件祛除油污以及粘性雜質(zhì)。
[0019]上述容器內(nèi)的熱水是直接加入溫度不低于80°C的熱水或者在容器內(nèi)加入低于80°C的水后逐漸升溫至80°C。
[0020]上述容器內(nèi)的熱水是自來水。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0022]本發(fā)明提出了一種鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝，該工藝技術(shù)簡單、成本低、無污染、封閉效果好，該技術(shù)在慣性約束聚變及航天載荷中得到了驗(yàn)證，能夠滿足高潔凈度的需求。本發(fā)明因水解溫度逐漸降低，整個(gè)過程周期較長，水解過程由快逐漸變慢，為水解產(chǎn)物在氧化膜表面充分、致密附著提供了足夠的時(shí)間。緩慢降溫至室溫的過程，避免了常規(guī)沸水封閉工藝中工件由高溫迅速冷卻時(shí)使水解膜因快速脫水產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，表面裂紋會大幅降低表面的耐磨性和耐蝕性。本發(fā)明對經(jīng)過普通陽極氧化染黑處理后的工件封閉后，用百潔布沾酒精反復(fù)擦拭，百潔布潔凈如初。對水槽要求低，可根據(jù)工件大小制作簡易水槽，對工件大小的適應(yīng)能力強(qiáng)，另外，本發(fā)明還具有成本低廉以及污染低等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明提供了一種鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝，該封閉工藝也屬于熱水封閉，具體工藝過程如下:
[0024]根據(jù)工件大小，在尺寸合適的容器(塑料、金屬)中加入溫度不低于80°C的熱水(例如80°C -1OO0C )(水質(zhì):自來水);或加入普通自來水再加熱至80°C，然后停止加熱。
[0025]將經(jīng)過氧化、染色的工件置入熱水容器中，熱水要沒過工件，熱水與工件的實(shí)體體積比要大于5:1，保證加入零件后水溫不至于迅速下降。置入前要檢查工件表面不能有油污、膠體等粘性雜質(zhì)。
[0026]將容器采用泡沫板或厚質(zhì)塑料薄膜覆蓋，置于室溫20°C下，讓容器自然冷卻，直至水溫降至接近環(huán)境溫度即可。一般要經(jīng)歷大約5小時(shí)以上。
[0027]將工件取出，自然風(fēng)干，完成工件的封閉處理。
[0028]本發(fā)明因水解溫度逐漸降低，整個(gè)過程周期較長，水解過程由快逐漸變慢，為水解產(chǎn)物在氧化膜表面充分、致密附著提供了足夠的時(shí)間。緩慢降溫至室溫的過程，避免了常規(guī)沸水封閉工藝中工件由高溫迅速冷卻時(shí)使水解膜因快速脫水產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，表面裂紋會大幅降低表面的耐磨性和耐蝕性。本發(fā)明對經(jīng)過普通陽極氧化染黑處理后的工件封閉后，用百潔布沾酒精反復(fù)擦拭 ，百潔布潔凈如初。對水槽要求低，可根據(jù)工件大小制作簡易水槽，對工件大小的適應(yīng)能力強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝，其特征在于:所述鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝包括以下步驟: 1)根據(jù)需封閉處理的工件的大小選擇容器，并在容器內(nèi)加入溫度不低于80°c的熱水；所述熱水的體積與需封閉處理的工件的實(shí)體體積比不小于5:1 ； 2)將需封閉處理的工件置于熱水中，使熱水沒過需封閉處理的工件； 3)將容器覆蓋，并置于不高于20°C的室溫中，待容器自然冷卻直至容器內(nèi)熱水的水溫降至或接近室溫溫度； 4)將需封閉處理的工件取出，自然風(fēng)干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝，其特征在于:所述步驟I)之前還包括: O)將需封閉處理的工件祛除油污以及粘性雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求 1或2所述的鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝，其特征在于:所述容器內(nèi)的熱水是直接加入溫度不低于80°C的熱水或者在容器內(nèi)加入低于80°C的水后逐漸升溫至80°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁合金陽極氧化電解著色的封閉工藝，其特征在于:所述容器內(nèi)的熱水是自來水。
【文檔編號】C25D11/22GK104032353SQ201410184199
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】閆亞東, 王峰, 何俊華 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所