[发明专利]一种铝合金微弧氧化着蓝色膜层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金微弧氧化表面着色热处理技术，属于热处理表面改性技术领域。

背景技术

铝及铝合金由于其比强度高，质量轻，易于成型等优点被广泛应用于航空及汽车制造业。但其硬度低，耐磨、耐蚀性差，铝及铝合金在许多领域的应用受到限制。改善铝及铝合金性能的方法有很多，主要有阳极氧化、物理气相沉积、激光表面处理和微弧氧化等。

微弧氧化又称为微等离子体氧化、火花放电阳极氧化、阳极火花沉积和等离子体电解阳极化处理，它是在传统的阳极氧化的基础上发展起来的一种新兴的表面处理技术。这项技术可以在Al、Mg、Ti等金属及其合金的表面原位通过弧光放电的高密度能量使基体表面形成熔融区，增强发生在阳极上的化学反应得到性能优异的陶瓷膜层。微弧氧化技术工艺过程简单、操作方便、处理效率高、成本低廉、对环境的污染小。利用微弧氧化制备的陶瓷膜层耐磨、耐蚀性强，硬度高，与基体的结合力强。

但是，随着人们生活水平的提高，制备性能优异且外观精美的陶瓷膜层成为了亟待解决的问题。目前，关于微弧氧化着色的研究较少，而且陶瓷膜层主要以白色、灰色为主，所以制备出颜色鲜艳漂亮的且性能优异的膜层是非常有必要的。

申请号为201110089921.6的中国专利公开的在铝合金表面制备环保型微弧氧化黑色陶瓷膜的方法，首先取去离子水倒入氧化槽中，根据加入的去离子水的体积，按照如下的质量/体积浓度称取：1g/L-10g/L的六偏磷酸钠，1g/L-3g/L的硅酸钠，0.5g/L-2g/L的氢氧钾，0.2g/L-2g/L的氟化钠及0.5g/L-20g/L的草酸高铁铵，将称取的六偏磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钾及氟化钠搅拌混合均匀得到微弧氧化基础电解液；再向基础电解液中加入称取的草酸高铁铵，搅拌混合均匀，得到铝合金微弧氧化液；其次对铝合金依次进行表面除油清洗、水洗、铝合金微弧氧化、封闭处理和干燥后，在铝合金表面制备得到环保型微弧氧化黑色陶瓷膜。该专利能得到黑色陶瓷膜，但膜层厚度较薄，膜层与基体的结合力较弱，耐蚀性有待提高。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足而提供一种铝合金微弧氧化着蓝色膜层的方法，该方法既保证了膜层性能优异，又使膜层呈现蓝色。

本发明解决问题的技术方案是：

一种铝合金微弧氧化着蓝色膜层的方法，包括步骤如下：

（1）配制电解液体系，电解液的组成浓度为：硅酸钠5-11g/L，氢氧化钾0.5-2.0g/L；氟化钠0.3-0.6g/L，硫酸钴0.4-1.1g/L；

（2）在清洁后的铝合金表面用电解液进行微弧氧化处理，电参数为：正向电压400-500V，负向电压是50-110V；频率是300HZ；正、负占空比分别是60%，30%；温度控制在10-60℃，处理时间为12-16分钟。

上述步骤（1）中电解液的组成浓度优选为：硅酸钠5-10g/L，氢氧化钾1.5-2.0g/L；氟化钠0.5-0.6g/L，硫酸钴0.6-1.0g/L；进一步优选为：硅酸钠8g/L，氢氧化钾1.5g/L；氟化钠0.5g/L，硫酸钴0.8g/L。

上述步骤（2）中电参数优选为：正向、负向电压分别是460V、100V，频率是300HZ；正、负占空比分别是60%，30%，处理时间为15分钟。

本发明的有益效果是：

1.工艺流程简单，前处理简单。阳极氧化工艺流程：碱蚀一酸洗一阳极氧化一封孔；微弧氧化工艺流程：去油一微弧氧化。

2.阳极氧化采用的电解液是酸性的，而微弧氧化采用的是碱性的，所以微弧氧化环境污染小。

3.微弧氧化膜层厚度可达300μm，而阳极氧化膜层只有几十微米。

4.微弧氧化膜层性能优异，其组成为：α-Al₂O₃相由外到内逐步减少，γ-Al₂O₃相由外到内逐渐增加。由于α-Al₂O₃相使膜层硬度高、耐磨性能好，γ-Al₂O₃相使膜层具有柔韧性。而阳极氧化膜由无定形相Al₂O₃组成。所以微弧氧化膜层硬度高、韧性好、孔隙率低，具有膜层均匀、耐磨、耐蚀性能和绝缘性能好的特点。