[發明專利]一種高錳鋁合金陽極氧化及電解著色方法

有效

• 申請號: 201510475268.5
• 申請日: 2015-08-05
• 公開（公告）號: CN105063717B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 王洋;劉茂平;楊中偉;王國彪;宋聚海;王厚高;晏桂珍;劉秀榮;楊楠;白科財;章進濤
• 申請（專利權）人: 山東核電設備制造有限公司
• 主分類號: C25D11/22
• 分類號: C25D11/22
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本發明屬于高錳鋁合金陽極氧化領域，具體涉及到一種高錳鋁合金陽極氧化及電解著色方法。

背景技術

非能動壓水核電廠鋼制安全殼冷卻系統空氣導流板中首次采用鋁合金制造并要求陽極氧化后電解著黑色。所使用的鋁合金中錳含量高達0.5-1.0％，屬于高錳鋁合金，錳含量過高，將影響陽極氧化膜膜厚均勻性和電解著色后的顏色均勻性。容易產生氧化膜厚度局部不足，電解著色色差明顯，遮蓋力不足或者露底，甚至出現局部難著色等缺陷。

空氣導流板要求氧化膜厚度為20-170微米，氧化膜電解著黑色。基于核電站安全設計的要求氧化膜應具備從CV安全殼吸熱并釋放到屏蔽廠房中，要求電解著黑色的氧化膜應具有良好的熱傳導性能。熱輻射系數≥0.94、氧化膜比熱≥0.19BTU/lb_m°F、氧化膜密度≥149.7lb_m/ft³、氧化膜熱傳導≥13.4BTU/hr-ft-°F。

傳統的鋁合金陽極氧化工藝多為定電壓氧化，氧化溫度一般為18-22℃，氧化膜厚度約為10-18微米。傳統定壓氧化常溫氧化工藝雖然上膜速率高，但是氧化膜相對疏松，氧化過程中溫度過高將造成氧化膜密度、硬度、耐蝕性等降低，當氧化膜厚度接近18微米時，氧化膜的上膜速率與溶解速率相當，氧化膜厚度不能提高。傳統的電解著色工藝多為單鎳鹽電解著色，著色過程中對雜質影響十分敏感，造成著色色差難以控制，對于高錳鋁合金，電解著色后往往呈現古銅色，不能獲得理想的黑褐色氧化膜。采用的電壓和電流密度過高，在較短的著色時間內不能保證著色均勻，并且產生的氫氣造成了嚴重的氧化膜開裂，脫落等缺陷。

發明內容

本發明為了解決現有技術中存在的問題，提供一種高錳鋁合金陽極氧化及電解著色方法，該方法解決了高錳鋁合金電解著黑色的技術難題，保證了氧化膜的物理性能和熱力學性能。在提高生產效率，降低生產能耗基礎上，增加了陽極氧化膜質量的可靠性和穩定性，增強核電運行的安全性。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

一種高錳鋁合金陽極氧化及電解著色方法，包括如下步驟：

(1)將待氧化工件表面進行打磨、擦洗和除油后，進行堿蝕和中和處理；

(2)將待氧化工件表面進行低溫陽極氧化，氧化的溫度為13-15℃，氧化的時間為35-50min；

低溫氧化能夠保證氧化膜的致密性和熱傳導性，確保氧化膜的熱力學性能符合要求。

(3)將工件表面進行鎳、錫雙鹽電解著色，電解著色的電壓為16-18V，電流密度為0.3-0.4A/dm²；

雙鹽著色能夠穩定的控制工件上色，著色電壓過高將擊穿底材上的氧化膜，過低將造成上色速率降低。著色時間過長，將導致氧化膜在酸洗溶液中將被溶解降低膜厚，電流密度過高雖有利于著色，但是氧化膜微孔中產生的氫氣不利于散出，被封閉的氫氣最終將導致氧化膜破裂。

(4)將著色后的工件封孔處理，封孔劑為鎳離子封孔劑，鎳離子的濃度為1.0-1.3g/L。

優選的，步驟(1)中，擦洗使用的溶劑為丙酮或酒精。擦洗是為了除去工件表面的油漆、油脂和字跡，丙酮和酒精可以較好地溶解有機物，而且具有較好的揮發性，減少了殘留。

優選的，步驟(1)中，采用硫酸溶液進行除油，硫酸溶液濃度為60-80g/L，除油時間為1-3min。采用酸性除油，能夠較快較好的去除鋁合金表面的油污且不會損傷鋁合金工件的表面。

優選的，步驟(1)中，采用氫氧化鈉溶液進行堿蝕，氫氧化鈉的濃度為40-60g/L，堿蝕的溫度為40-60℃，堿蝕的時間為1-3min。嚴格控制堿蝕溫度和堿蝕時間，堿蝕溫度過高或時間過長，將造成鋁合金表面過蝕或砂面，堿蝕溫度過低或時間過短，將造成表面腐蝕不均，表層氧化皮未完全去除等表面缺陷。

優選的，步驟(1)中，中和使用的溶液為硝酸溶液，硝酸的濃度為110-130g/L，中和的時間為2-3min。鋁合金表面經過堿蝕后，表面會附著一層灰褐色的掛灰，中和是為了徹底去除工件表面可能殘留的堿液，消除工件表面不溶于堿液的灰黑色雜物，獲得潔凈、光亮的金屬表面。

進一步優選的，硝酸溶液中的鋁離子濃度不高于100g/L。硝酸中和的目的是分解附著在鋁材表面的固體物，產物中有硝酸鋁，如果鋁離子濃度過高，將抑制該反應的發生。

優選的，步驟(2)中，低溫陽極氧化采用的是脈沖電源，其正向脈沖為15-16V，持續時間為180s，頻率為3000-5000Hz。