[發明專利]一種鋁合金表面復合陽極氧化膜的制備方法

有效

• 申請號: 202011327785.5
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112553666B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 衛國英;朱本峰;盧飛;楊雨萌
• 申請（專利權）人: 中國計量大學;杭州歐策科技有限公司
• 主分類號: C25D11/12
• 分類號: C25D11/12;C25D11/08;C25D11/10;C25D11/24;C25D13/22
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

本發明公開了一種鋁合金表面復合陽極氧化膜的制備方法，屬于金屬處理技術領域，所述制備方法包括以下步驟：對鋁合金進行二次陽極氧化后，浸入SiO₂溶膠體系中進行電泳復合即得所述復合陽極氧化膜；本發明通過在鋁合金基底上依次進行直流電陽極氧化、直流疊加脈沖陽極氧化，使得鋁合金表面形成了具有特殊結構的陽極氧化膜，進一步通過將其浸入所制備的表面帶電的SiO₂溶膠體系中進行電泳復合，使得最終在鋁合金表面形成了厚度為2～3微米的微米級復合陽極氧化膜，該氧化膜結構致密，摩擦系數低，硬度高，具有優異的耐磨性及耐蝕性能，同時其接觸角為155～165°，具有良好的自清潔功能。

技術領域

本發明屬于金屬處理技術領域，具體涉及一種鋁合金表面復合陽極氧化膜的制備方法。

背景技術

鋁和鋁合金由于比重小、比強度高，具有良好的成形性能、力學性能、物理性能以及工藝性能，被廣泛應用于航空航天、交通運輸、海洋船舶等領域，特別是在航空航天及交通運輸方面發揮了重要作用。然而，目前更多地關注于鋁合金零部件表面的耐磨性、耐蝕性等使用性能，而忽視了對表面抗污、自清潔性能的要求。在實際服役環境中，需要考慮兼具耐磨性、耐蝕性與自清潔于一體。

近年來，隨著對仿生工程學的研究不斷深入，人們逐漸找到了一種克服這一難題的新方法。在大自然中，蚯蚓、蜣螂等動物體表的某些部位呈多尺度微觀結構，這種特定結構減小了液體與動物體表的接觸面積，增大了液體在體表的接觸角，與某些植物葉面的“荷葉效應”的原理極其相似。這種“荷葉效應”實質上是表面形態、結構與材料的耦合，即表面蠟質材料和微觀粗糙結構的協同作用使得生物體表具有抗污自清潔性能，因此，在鋁合金表面制備一種具有與上述生物類似微觀結構的復合膜，使其兼具良好的耐磨性、耐蝕性及自清潔功能，具有十分重要的意義。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明提供一種鋁合金表面復合陽極氧化膜的制備方法，包括以下步驟：

對鋁合金進行二次陽極氧化后，浸入SiO₂溶膠體系中進行電泳復合，即得所述復合陽極氧化膜。

進一步地，所述二次陽極氧化具體為：首先進行直流電陽極氧化，之后進行直流疊加脈沖陽極氧化。

進一步地，所述直流電陽極氧化的電解液包括以下組分：5wt％的酒石酸，10～15wt％的草酸，12wt％的硫酸，其余為水；所述直流疊加脈沖陽極氧化的電解液包括以下組分：15wt％的硫酸，20wt％的磷酸，12wt％的乙二酸，其余為水。

進一步地，所述直流電陽極氧化的電流密度為1～2安培/平方分米，時間為20～30分鐘；所述直流疊加脈沖陽極氧化的高電壓為50V，低電壓為35V，電流密度為1～2安培/平方分米，時間為20～60分鐘。

進一步地，所述SiO₂溶膠體系包括以下組分：5～10wt％的SiO₂溶膠，5～15wt％的乙二醇，其余為水。

進一步地，所述SiO₂溶膠的制備方法，包括以下步驟：

將正硅酸四乙酯乙醇溶液加入有機溶劑中，攪拌下加入丙基三甲氧基硅烷，然后加入氨水乙醇溶液，得到所述SiO₂溶膠。

進一步地，所述正硅酸四乙酯乙醇溶液的濃度為150～200g/L，所述有機溶劑為濃度為250～280mL/L的乙醇，所述丙基三甲氧基硅烷的濃度為30～50g/L，所述氨水乙醇溶液的濃度為0.01～0.02mol/L；所述加入氨水乙醇溶液后，反應時間為12～36h，反應溫度為30～50℃。

進一步地，所述電泳復合時采用交流電，電壓為110～150V，時間為10～20min。

進一步地，對鋁合金進行二次陽極氧化后24h內進行電泳復合。