[發(fā)明專利]一種鋁合金膜層制備方法

在審

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• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN114921828A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設計）人: 曹亞楠
• 申請（專利權）人: 曹亞楠
• 主分類號: C25D11/12
• 分類號: C25D11/12;C25D11/16;C25D11/06;C23G1/22;C23F3/03;C23F17/00
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本發(fā)明提供了一種鋁合金膜層制備方法，通過表面預處理和后續(xù)在一次氧化膜的孔道內加入水熱法制備的納米釩氧化物顆粒，有效的增加了微弧氧化膜中的釩氧化物的含量，進而獲得高質量均色的膜層。

技術領域

本發(fā)明屬于金屬表面處理技術領域，具體涉及一種鋁合金表面電解著色工藝。

技術背景

鋁及其合金因密度小、比強度高、導熱導電性好、易加工成型和回收利用等優(yōu)點已成為輕量化制造的主要材料，在航空航天、汽車、建筑、電子和包裝等工程領域被廣泛應用，是使用量僅次于鋼鐵的第二類金屬材料。但由于鋁及其合金表面強度低、耐腐蝕和耐磨性能往往不能滿足設計要求，尤其是在酸性或者堿性氛圍中極易發(fā)生腐蝕，制約了鋁合金的應用。表面處理是提高鋁及其合金的表面硬度、耐蝕耐磨性能和裝飾性，延長其使用壽命和擴大應用范圍的一個非常重要的手段。

鋁合金表面著色處理技術不僅能提高鋁合金表面的耐蝕耐磨等性能，還同時滿足了裝飾性需求，近年來受到廣泛關注。用傳統(tǒng)的著色技術制備的黑色陶瓷膜硬度較低，耐磨性能及耐光老化性能較差，氧化膜容易褪色。而采用微弧氧化技術制備的陶瓷膜具有硬度較高、附著力強、耐腐蝕性較好、色澤穩(wěn)定、耐光老化性能好等優(yōu)點，微弧氧化也因此成為一門很有發(fā)展?jié)摿Φ谋砻嬷夹g。

微弧氧化(MAO)又稱陽極火花沉積(ASD)、等離子體氧化(MPO)或火花放電陽極氧化(ANOF)，還有人稱為等離子增強電化學表面陶瓷化(PECC)，是一種在有色金屬(Al、Ti、Ta、Mg 等) 及其合金表面原位生長陶瓷層的技術。微弧氧化的基本原理就是將有色金屬置于電解液中，在強電場作用下溶液中氣體電離、金屬表面氧化產生等離子體，使基體表面產生微區(qū)火花放電斑點，在熱化學、等離子體化學、電化學、擴散反應和高溫相變等一系列復雜反應的共同作用下生成具有高硬度、高結合強度、耐磨和耐蝕等特點的絕緣性氧化膜。

微弧氧化著色技術是利用含有著色鹽的電解液，通過微弧氧化技術在有色金屬表面原位制備各種顏色陶瓷膜的技術，利用該技術制備的陶瓷膜層色澤穩(wěn)定、耐光性好、不易褪色且附著力和其它性能也較好。鋁合金微弧氧化著色技術無論工藝還是性能方面，

相比傳統(tǒng)的鋁合金著色技術都具有更大的優(yōu)勢，是鋁合金著色處理的新方向。盡管國內外對微弧氧化工藝做了大量的研究，特別是對微弧氧化陶瓷膜結構、性能的影響因素的研究，但對微弧氧化著色技術的研究卻不多，目前對鋁合金微弧氧化著色的研究主要包括以下幾個方面：①通過選擇不同的著色鹽或添加劑，改變電解液組分、濃度來制備出不同顏色的膜層；②研究電解液組分、濃度等對鋁合金著色工藝和膜層性能的影響等；③研究電參數如電壓、電流密度和氧化時間等對膜層顏色、膜層性能（如耐磨性、耐蝕性和耐光性等）的影響。

發(fā)明內容

基于上述微弧氧化電解著色的內容，本發(fā)明提供了一種鋁合金膜層制備方法，通過表面預處理，以及預先在氧化膜孔道內沉積V2O5納米球顆粒，然后進行微弧氧化著色處理，獲得的微弧氧化膜的呈現黑綠色氧化膜，氧化膜顏色均勻，色差小，獲得的鋁合金微弧氧化膜硬度、耐腐蝕性等物化性質優(yōu)良，具體如下：

一種鋁合金膜層制備方法，包括如下處理步驟：

（1）制備納米圓球狀釩氧化物懸浮液水溶液：

（a）將3-5g釩酸鈉加入到雙氧水溶液中，40-45℃下磁力攪拌10-20min獲得0.1-0.3M的釩酸鈉溶液，降至室溫；

（b）使用硝酸溶液調節(jié)釩酸鈉溶液的pH為2.9-3.2，然后加入0.7-0.9g的聚乙烯吡咯烷酮，繼續(xù)攪拌30-40min，獲得前驅體溶液；

（c）將獲得的前驅體溶液放置于水熱反應釜中，然后以5℃/min升溫至150-160℃，恒溫保存24-26h后，自然冷卻；在升溫前，預先使用高純氧氣排空所述水熱反應釜，

（d）使用去離子水過濾洗滌，獲得褐色的3-5g/L的釩氧化物懸浮液水溶液；