一种基于环保的压铸铝合金阳极氧化膜及其环保制备工艺

摘要

本发明公开了一种基于环保的压铸铝合金阳极氧化膜及其环保制备工艺，包括用于进行阳极氧化的压铸铝合金，所述压铸铝合金包含：Mg：3.0～6.0wt％、Zn：2.5～4.5wt％、Si：1.0～2.5wt％、Mn：0.5～1.0wt％、Cr：0.3～0.8wt％、余量为Al；所述压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照质量百分数：Mg：3.0～6.0wt％、Zn：2.5～4.5wt％、Si：1.0～2.5wt％、Mn：0.5～1.0wt％、Cr：0.3～0.8wt％、余量为Al,对原料Mg、原料Zn、原料Si、原料Mn；通过对氧化膜进行先热封后冷封的后处理工艺，可显著提升氧化膜的强度，在压铸铝合金的制备过程中，对金属熔液进行精炼，配合后处理工艺，可改善氧化膜的表面微观结构，减少裂纹的产生，从而避免受热时，氧化膜层中产生不均匀的热应力，避免膜层发生开裂。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金阳极氧化膜，具体是一种基于环保的压铸铝合金阳极氧化膜及其环保制备工艺。

背景技术

为了克服铝合金表面硬度、耐磨损性等方面的缺陷，扩大应用范围，延长使用寿命，表面处理技术成为铝合金使用中不可缺少的一环，而阳极氧化技术是应用最广且最成功的，阳极氧化，是指金属或合金的电化学氧化。铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流的作用下，在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程，阳极氧化如果没有特别指明，通常是指硫酸阳极氧化。

现有制备工艺中，压铸铝合金所包含的非铝元素，在阳极氧化过程中，会导致氧化膜质量下降，强度不足，且氧化膜表面存在裂纹，在后续使用过程中，若环境温度过高，会导致氧化层中会产生不均匀的热应力，使得膜层发生开裂，有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于环保的压铸铝合金阳极氧化膜及其环保制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于环保的压铸铝合金阳极氧化膜，包括用于进行阳极氧化的压铸铝合金，所述压铸铝合金包含：Mg：3.0～6.0wt％、Zn：2.5～4.5wt％、Si：1.0～2.5wt％、Mn：0.5～1.0wt％、Cr：0.3～0.8wt％、余量为Al；

所述压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照质量百分数：Mg：3.0～6.0wt％、Zn：2.5～4.5wt％、Si：1.0～2.5wt％、Mn：0.5～1.0wt％、Cr：0.3～0.8wt％、余量为Al,对原料Mg、原料Zn、原料Si、原料Mn、原料Cr、及原料AL进行称取后熔炼，得到金属熔液；

步骤二：向金属熔液中添加精炼剂以进行精炼，并在精炼过程中对熔液进行搅拌；

步骤三：对精炼后的金属熔液进行除杂后浇铸得到铝合金铸锭，将铝合金铸锭熔融后压铸成型，得到压铸铝合金。

作为本发明进一步的方案：所述步骤一中的熔炼温度为720～780℃，时间为30～45min。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中的精炼剂为氯化锌、氯化锰、氯化钾中一种或组合，精炼剂的用量为所述金属熔液的0.5～1.0wt％，所述步骤二中的搅拌速度为30～60r/min，以用于去除精炼过程中产生的气泡。

一种基于环保的压铸铝合金阳极氧化膜的环保制备工艺，包括以下步骤：

步骤a：对压铸铝合金进行磨样、除油处理，得到预处理工件；

步骤b：将预处理工件作为阳极浸入电解液中，外加电源进行阳极氧化在工件表面形成氧化层，之后使用去离子水洗净得到覆膜工件；

步骤c：将覆膜工件置于蒸馏水中进行热封，得到半成品工件；

步骤d:对半成品工件进行冷封后使用去离子水洗净后得到成品工件。

作为本发明进一步的方案：步骤b中所述电解液的配方为：硫酸150～180g/L，草酸3～8g/L，硫酸铝5～10g/L，酒石酸8～15g/L，乙二醇10～20g/L，硫酸锰8～15g/L，余量为纯水，所述电解液的工作温度为15～20℃。

作为本发明进一步的方案：电流密度1.5～2.5A/dm

作为本发明进一步的方案：步骤c中所述热封条件为水温90～100℃，热封时间30～45min。

作为本发明再进一步的方案：步骤d中所述冷封采用氟化镍，冷封温度15～20℃，镍离子浓度1400～1800ppm，冷封时间为20～30min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过对氧化膜进行先热封后冷封的后处理工艺，可显著提升氧化膜的强度，在压铸铝合金的制备过程中，对金属熔液进行精炼，配合后处理工艺，可改善氧化膜的表面微观结构，减少裂纹的产生，从而避免受热时，氧化膜层中产生不均匀的热应力，避免膜层发生开裂。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，一种基于环保的压铸铝合金阳极氧化膜，包括用于进行阳极氧化的压铸铝合金，所述压铸铝合金包含：Mg：3.0～6.0wt％、Zn：2.5～4.5wt％、Si：1.0～2.5wt％、Mn：0.5～1.0wt％、Cr：0.3～0.8wt％、余量为Al；

所述压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照质量百分数：Mg：3.0～6.0wt％、Zn：2.5～4.5wt％、Si：1.0～2.5wt％、Mn：0.5～1.0wt％、Cr：0.3～0.8wt％、余量为Al,对原料Mg、原料Zn、原料Si、原料Mn、原料Cr、及原料AL进行称取后熔炼，得到金属熔液；

步骤二：向金属熔液中添加精炼剂以进行精炼，并在精炼过程中对熔液进行搅拌；

步骤三：对精炼后的金属熔液进行除杂后浇铸得到铝合金铸锭，将铝合金铸锭熔融后压铸成型，得到压铸铝合金。

所述步骤一中的熔炼温度为720～780℃，时间为30～45min。

所述步骤二中的精炼剂为氯化锌、氯化锰、氯化钾中一种或组合，精炼剂的用量为所述金属熔液的0.5～1.0wt％，所述步骤二中的搅拌速度为30～60r/min，以用于去除精炼过程中产生的气泡。

一种基于环保的压铸铝合金阳极氧化膜的环保制备工艺，包括以下步骤：

步骤a：对压铸铝合金进行磨样、除油处理，得到预处理工件；

步骤b：将预处理工件作为阳极浸入电解液中，外加电源进行阳极氧化在工件表面形成氧化层，之后使用去离子水洗净得到覆膜工件；

步骤c：将覆膜工件置于蒸馏水中进行热封，得到半成品工件；

步骤d:对半成品工件进行冷封后使用去离子水洗净后得到成品工件。

步骤b中所述电解液的配方为：硫酸150～180g/L，草酸3～8g/L，硫酸铝5～10g/L，酒石酸8～15g/L，乙二醇10～20g/L，硫酸锰8～15g/L，余量为纯水，所述电解液的工作温度为15～20℃。

步骤b中所述阳极氧化的电参数为：电流密度1.5～2.5A/dm

步骤c中所述热封条件为水温90～100℃，热封时间30～45min。

步骤d中所述冷封采用氟化镍，冷封温度15～20℃，镍离子浓度1400～1800ppm，冷封时间为20～30min。

实施例1：

按照质量百分数：Mg：3.0～6.0wt％、Zn：2.5～4.5wt％、Si：1.0～2.5wt％、Mn：0.5～1.0wt％、Cr：0.3～0.8wt％、余量为Al,对原料Mg、原料Zn、原料Si、原料Mn、原料Cr、及原料AL进行称取后熔炼，得到金属熔液，其中熔炼温度为720～750℃，时间为35min；

向金属熔液中添加精炼剂以进行精炼，并在精炼过程中对熔液进行搅拌，其中精炼剂选用氯化锌与氯化锰，搅拌速度30r/min；

对精炼后的金属熔液进行除杂后浇铸得到铝合金铸锭，将铝合金铸锭熔融后压铸成型，得到压铸铝合金；

对压铸铝合金进行磨样、除油处理，得到预处理工件；

将预处理工件作为阳极浸入电解液中，外加电源进行阳极氧化在工件表面形成氧化层，之后使用去离子水洗净得到覆膜工件；

其中，电解液的成分为：硫酸165g/L，草酸5g/L，硫酸铝8g/L，酒石酸12g/L，乙二醇18g/L，硫酸锰12g/L，余量为纯水，所述电解液的工作温度为15～20℃；阳极氧化的电参数为：电流密度2.0A/dm

将覆膜工件置于蒸馏水中进行热封，得到半成品工件，其中热封水温90～100℃，热封时间40min；

使用氟化镍对半成品工件进行冷封后使用去离子水洗净后得到成品工件，其中，冷封温度15～20℃，镍离子浓度1500ppm，冷封时间为20min。

实施例2：

按照质量百分数：Mg：3.0wt％、Zn：3.5wt％、Si：2.0wt％、Mn：0.5wt％、Cr：0.4wt％、余量为Al,对原料Mg、原料Zn、原料Si、原料Mn、原料Cr、及原料AL进行称取后熔炼，得到金属熔液，其中熔炼温度为740～770℃，时间为35min；

向金属熔液中添加精炼剂以进行精炼，并在精炼过程中对熔液进行搅拌，其中精炼剂选用氯化锌与氯化锰，搅拌速度45r/min；

对精炼后的金属熔液进行除杂后浇铸得到铝合金铸锭，将铝合金铸锭熔融后压铸成型，得到压铸铝合金；

对压铸铝合金进行磨样、除油处理，得到预处理工件；

将预处理工件作为阳极浸入电解液中，外加电源进行阳极氧化在工件表面形成氧化层，之后使用去离子水洗净得到覆膜工件；

其中，电解液的成分为：硫酸170g/L，草酸6g/L，硫酸铝10g/L，酒石酸15g/L，乙二醇12g/L，硫酸锰10g/L，余量为纯水，所述电解液的工作温度为15～20℃；阳极氧化的电参数为：电流密度2.2A/dm

将覆膜工件置于蒸馏水中进行热封，得到半成品工件，其中热封水温90～100℃，热封时间40min；

使用氟化镍对半成品工件进行冷封后使用去离子水洗净后得到成品工件，其中，冷封温度15～20℃，镍离子浓度1500ppm，冷封时间为20min。

实施例3：

按照质量百分数：Mg：4.5wt％、Zn：3.5wt％、Si：1.8wt％、Mn：0.7wt％、Cr：0.6wt％、余量为Al,对原料Mg、原料Zn、原料Si、原料Mn、原料Cr、及原料AL进行称取后熔炼，得到金属熔液，其中熔炼温度为720～750℃，时间为35min；

向金属熔液中添加精炼剂以进行精炼，并在精炼过程中对熔液进行搅拌，其中精炼剂选用氯化锌与氯化锰，搅拌速度30r/min；

对精炼后的金属熔液进行除杂后浇铸得到铝合金铸锭，将铝合金铸锭熔融后压铸成型，得到压铸铝合金；

对压铸铝合金进行磨样、除油处理，得到预处理工件；

将预处理工件作为阳极浸入电解液中，外加电源进行阳极氧化在工件表面形成氧化层，之后使用去离子水洗净得到覆膜工件；

其中，电解液的成分为：硫酸180g/L，草酸4g/L，硫酸铝8g/L，酒石酸12g/L，乙二醇18g/L，硫酸锰11g/L，余量为纯水，所述电解液的工作温度为15～20℃；阳极氧化的电参数为：电流密度2.0A/dm

将覆膜工件置于蒸馏水中进行热封，得到半成品工件，其中热封水温90～100℃，热封时间40min；

使用氟化镍对半成品工件进行冷封后使用去离子水洗净后得到成品工件，其中，冷封温度15～20℃，镍离子浓度1500ppm，冷封时间为20min。

实施例4：

按照质量百分数：Mg：5.5wt％、Zn：2.8wt％、Si：2.3wt％、Mn：0.6wt％、Cr：0.8wt％、余量为Al,对原料Mg、原料Zn、原料Si、原料Mn、原料Cr、及原料AL进行称取后熔炼，得到金属熔液，其中熔炼温度为720～750℃，时间为42min；

向金属熔液中添加精炼剂以进行精炼，并在精炼过程中对熔液进行搅拌，其中精炼剂选用氯化锌与氯化锰，搅拌速度30r/min；

对精炼后的金属熔液进行除杂后浇铸得到铝合金铸锭，将铝合金铸锭熔融后压铸成型，得到压铸铝合金；

对压铸铝合金进行磨样、除油处理，得到预处理工件；

将预处理工件作为阳极浸入电解液中，外加电源进行阳极氧化在工件表面形成氧化层，之后使用去离子水洗净得到覆膜工件；

其中，电解液的成分为：硫酸175g/L，草酸5g/L，硫酸铝7g/L，酒石酸15g/L，乙二醇18g/L，硫酸锰12g/L，余量为纯水，所述电解液的工作温度为15～20℃；阳极氧化的电参数为：电流密度2.0A/dm

将覆膜工件置于蒸馏水中进行热封，得到半成品工件，其中热封水温90～100℃，热封时间40min；

使用氟化镍对半成品工件进行冷封后使用去离子水洗净后得到成品工件，其中，冷封温度15～20℃，镍离子浓度1500ppm，冷封时间为20min。

对比例1：

本对比例与实施例1的不同之处在于，热封后不进行冷封。

对比例2：

本对比例与实施例1的不同之处在于，不进行热封。

对比例3：

本对比例与实施例1的不同之处在于，先进行冷封处理，再进行热封处理。

对比例4：

本对比例与实施例1的不同之处在于，制备压铸铝合金的精炼过程中，不使用精炼剂。

对比例5：

本对比例与实施例1的不同之处在于，制备压铸铝合金的精炼过程中，不对金属熔液进行搅拌。

对实施例1～4及对比例1～5的工件氧化膜进行检测，测试其硬度、膜厚、膜外观及封孔质量，其中封孔质量的测试方法采用染色斑点试验(ISO2143-1981)，将产品在25mL/L的硫酸和10g/L的氟化钾溶液中浸泡1min，擦干，再在23℃、PH＝5±0.5的染色溶液中浸泡1min。0-2级合格，5级最差，结果如表1所示：

表1

从表中数据不难看出，在氧化后采取正确的热封与冷封处理，可显著提升氧化膜的强度，配合良好的精炼工艺，可改善氧化膜的表面微观结构，减少裂纹的产生，从而避免受热时，氧化膜层中产生不均匀的热应力，避免膜层发生开裂。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。