[發明專利]一種鋁合金表面彩虹色轉化膜的制備方法

在審

• 申請號: 202010012665.X
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN110923688A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 劉洪喜;吳蒙;郝軒弘;陳林;王悅怡
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C23C22/44
• 分類號: C23C22/44
• 代理公司: 昆明潤勤同創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53205
• 代理人: 王遠同

本發明公開一種鋁合金表面彩虹色轉化膜的制備方法，屬于合金表面處理領域。本發明所述方法為在鋁合金表面生成轉化膜，使以鋁合金為結構件的電子產品有效達到電磁屏蔽性能要求，并具有一定的耐蝕性與美觀性，廣泛應用于電子產品、航空航天、航海交通等領域；與現有技術相比，該方法工藝參數及配方穩定，通過本發明制造的鋁合金表面轉化膜，具有較好的導電性能，耐中性鹽霧能力較好，膜層色澤均勻；本發明所述方法生產效率高，所得鋁合金制品導電氧化一次合格率可達87％，有利于大規模工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種鋁合金表面彩虹色轉化膜的制備方法，屬于合金表面處理領域。

背景技術

鋁及其合金具有比強度高、導熱和導電性好、色澤美觀、易于成型加工以及優異的物理化學性能、價格低廉等優點，已廣泛應用于航空航天、交通運輸、建筑等部門，是輕合金中應用最廣、用量最多的合金。雖然鋁及其合金表面在大氣環境介質中很容易生成一層薄而較致密的氧化膜，具有一定的抗腐蝕性能，但其厚度有限，大約只有5-200nm，而且這層膜是非晶的，在加工及運輸過程中很容易被破壞，且容易沾染污跡。同時，鋁合金材料硬度低，耐磨性差，則導致鋁合金常常發生磨損腐蝕破壞，因此鋁合金產品必須經過表面處理后，才能成為成品。

常見的鋁表面處理方法有陽極氧化、化學氧化和微弧氧化等。其中化學氧化法具有對鋁工件疲勞性能影響小，設備簡單，不用電能，成本低，處理時間短，生產效率高，對基體材料要求低，適用于復雜零件的表面處理等優點，并得到了廣泛應用。Conde A, ArenasM A, de Frutos A曾在實驗中利用KMnO₄作為氧化劑，同時將pH值控制在強堿性環境下，得到的膜層疏松多孔，宏觀表現為“掉粉”，考慮可能與氧化性太強或者膜層在強堿性環境下疏松有關，但尚未給出完整的解釋和配方。Pathak S S, Khanna A S在實驗過程中，嘗試通過酸性條件制取鋁合金六價鉻轉化膜，但通過在掃描電子顯微鏡下的觀察，發現膜層有小蝕坑，耐蝕性能也差強人意，初步判定與過腐蝕有關，但并未找到合適的緩蝕劑。Feng Z,Liu Y,Thompson G E在實驗中用鉻鹽制出黃色膜層，并通過能譜儀測定膜層含有F元素，初步判定氟離子有成膜作用，并反復試驗，得到不同顏色的膜層，膜層質量并不穩定，更可靠的配方有待進一步考證。Mhaede M通過實驗，初步確定了配方并且對關于轉化膜去除方法進行探究，提供了部分關乎膜層去除的機理與方法，但配方并不穩定，并且還有待進一步優化；由于現有的鋁合金彩色導電氧化工藝所得制品存在彩色導電氧化膜層色澤穩定性及金屬質感的不足，尤其是膜層致密度差，直接導致耐蝕性差，本方法制出膜層致密度高，膜層均勻，耐中性鹽霧試驗達200h以上，且生產效率較高，生產成本低，有利于大規模工業化加工處理。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種鋁合金表面彩虹色轉化膜的制備方法，其鋁合金制品不僅外觀具有金屬質感，達到電磁屏蔽性能要求，而且耐中性鹽霧時間達到200小時，遠遠超出軍標的要求，具體包括以下步驟：

（1）將表面粗糙度Ra在4級及以上的鋁合金進行除油、堿蝕、硝酸出光處理，備用。

（2）導電氧化著色：將出光后的鋁合金放入配制好的溫度為15～25℃的導電氧化液中進行著色處理1～3min，冷水常溫清洗3～5s；所述導電氧化液的組成及配比為：4～7g/L的鉻酐、1～3ml/L 的質量百分比濃度為15%的磷酸、30～45g/L的重鉻酸鉀、0.3～0.8g/L的鉬酸銨、2.5～5g/L的氟化鈉、2.5～5g/L的鐵氰化鉀；該導電氧化液穩定性良好，所形成的氧化膜色澤均勻，膜層致密，耐磨性強，而且耐中性鹽霧時間達到200小時，遠遠超出軍標的要求。

（3）將著色清洗后的鋁合金吹干（壓縮空氣槍）、老化處理后即得到成品。

優選的，本發明所述除油的具體過程為：將鋁合金放入溫度為50～65℃的化學除油劑中浸泡1～3min，冷水常溫清洗1～3min。