[發明專利]鋁合金及鋁基復合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法

無效

• 申請號: 201110214166.X
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN102296339A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 王志江;姜兆華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C25D11/04
• 分類號: C25D11/04;C25D11/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種在鋁合金及鋁基復合材料制備藍色陶瓷膜層的方法。

背景技術

鋁質材料是用量僅次于鋼鐵的一類重要金屬材料，在航空航天、交通運輸、印刷、建筑等領域被廣泛應用。但是鋁質材料存在外觀單一、質地軟和在潮濕大氣中易于腐蝕的缺點，很難滿足航天工業、航海工業、汽車工業和建筑工業對鋁質材料裝飾性和強耐侯性的要求。為了提高鋁質材料的裝飾效果、增強抗腐蝕性及延長使用壽命，鋁質材料一股都要進行表面處理。表面藍色裝飾的鋁質材料一股采用陽極氧化/化學染色技術，該種制備工藝首先對鋁質材料進行陽極氧化，使材料的表面生成多孔的氧化膜，然后將藍色染料浸漬進多孔氧化膜的內部，從而獲得藍色裝飾的鋁質材料。這種技術雖然實現了鋁質材料藍色裝飾的效果，但是采用該工藝得到的材料耐磨性較差；染料與基底結合差，在雨水沖刷和日光照射，染料會被沖走和發生氧化，使鋁質材料喪失藍色，或導致藍色呈斑點狀不均勻分布在鋁質材料表面，使裝飾作用大大喪失。開發一種能夠使鋁質材料表面生成一層強耐侯性、耐磨損、抗腐蝕藍色陶瓷膜層的改性方法具有重要意義。

液相等離子體氧化是一項在金屬表面原位生長陶瓷膜的新技術。微等離子體氧化過程中產生的放電是對金屬表面局部微區的作用，放電通道溫度高達4000～8000℃(但電解液溫度為室溫)，壓力可達100MPa以上，等離子體氧化過程中電解質溶液和陽極材料均參與反應，陶瓷膜是在基體上原位生長，陶瓷膜均勻性好，與基體結合強度高，陶瓷膜層具有優異的耐磨、耐腐蝕、耐熱性能。利用微等離子體氧化技術可以同時對大量形狀復雜的零件進行全方位的處理，不受基體尺寸形狀的限制，這是其它表面改性技術所難以達到的。

對于在鋁合金基體上藍色微弧氧化陶瓷膜層的制備雖有文獻報道，但是已報道的膜層是在堿性電解液體系制備的，Co²⁺離子在堿性體系中極不穩定，很快形成沉淀，沉降下來，這就導致電解液很快失效，不能反復多次使用，而且由于反應過程中Co²⁺離子在溶液中的含量是不穩定的，制備的藍色膜層顏色不均勻，美觀性極差。因此，發展一種可制備顏色分布均勻的藍色膜層技術具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有微弧氧化方法不能在鋁合金及鋁基復合材料表面制備得到顏色均勻的藍色陶瓷膜層，及用于制備藍色陶瓷膜的電解液失效快、不能反復多次使用的問題，本發明提供了一種鋁合金及鋁基復合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法。

本發明的鋁合金及鋁基復合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法是通過以下步驟實現的：一、清洗鋁基材表面，除去表面油污和雜質，所述鋁基材為鋁合金或者鋁基復合材料；二、配制電解液：按主成膜劑濃度為1g/L～50g/L、著色添加劑濃度為1g/L～50g/L、輔助成膜劑濃度為0g/L～40g/L和絡合劑濃度為0g/L～20g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑、輔助成膜劑、絡合劑和水，配制得電解液，其中，主成膜劑為磷酸、硫酸和檸檬酸中的一種或其中幾種的組合物，著色添加劑為含鈷元素的無機鹽或者有機鹽；三、將經步驟一處理后的鋁基材固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液中，然后以鋁基材為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用直流電源或單向脈沖電源，在電流密度為0.01A/cm²～0.20A/cm²條件下氧化10～180min；四、將經步驟三處理后的鋁基材取出，沖洗后自然干燥或在80～100℃下烘干，在鋁基材表面得到藍色陶瓷膜層，完成鋁合金及鋁基復合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法。

本發明步驟三中還可以采用以下步驟代替：將經步驟一處理后的鋁基材固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液中，然后以鋁基材為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用雙相脈沖交流電源，調整峰值電壓范圍在-200～600V之間，正、負相電流密度值為0.01A/cm²～0.16A/cm²，頻率為10～2000Hz，正、負相占空比為0.1～0.45，恒流條件下氧化10～180min。

本發明步驟二中的輔助成膜劑為硼酸、硼砂和磷酸鈉中的一種或其中的幾種按任意比的組合。步驟二中的絡合劑為乙二胺四乙酸和酒石酸中的一種或兩種的按任意比的組合。步驟二中的著色添加劑具體為硫酸鈷、醋酸鈷、氯化鈷或者硝酸鈷。