[发明专利]一种用于纯铝件表面阳极氧化的电解液、纯铝件表面阳极氧化的方法

说明书

本发明涉及一种用于纯铝件表面阳极氧化的电解液、纯铝件表面阳极氧化的方法，属于铝的阳极氧化技术领域。本发明的用于纯铝件表面阳极氧化的电解液，为硫酸、丙三醇和硫酸高铈的混合溶液，硫酸的质量浓度为155～165g/L，丙三醇的体积浓度为4～8ml/L，硫酸高铈的质量浓度为2～4g/L。采用本发明的用于纯铝件表面阳极氧化的电解液，以硫酸为主要成分，通过在电解液中添加适量的丙三醇和硫酸高铈，能够在纯铝件表面形成高硬度的Al₂O₃薄膜，该Al₂O₃薄膜的厚度仅为15～30μm，维氏硬度可达420～500HV。

技术领域

本发明涉及一种用于纯铝件表面阳极氧化的电解液、纯铝件表面阳极氧化的方法，属于铝的阳极氧化技术领域。

背景技术

高压开关绝缘气室内，电场大多是不均匀的，需要采取措施改善电场分布，降低局部过高的场强，提高绝缘结构的整体介电强度。在绝缘气室内通常用屏蔽罩、屏蔽件、均压环等零件改善这一现象。纯铝系具有优良的抗腐蚀性、高热导率、高电导率以及优良的可加工性，但机械性能低，表面金属屑清理困难。高压开关绝缘气室内部屏蔽件多位于主回路的最外缘，其电场情况最为苛刻，稍有疏忽可能导致气室击穿。随着产品电压等级的提高，对屏蔽件表面异物控制更为苛刻。尤其是纯铝(1050、1070)材料，通过旋压工艺进行加工成型，旋压成型后表面容易残留细长的金属屑，如果旋压件金属异物清理不彻底，GIS长时间运行中，一旦异物脱落，就会导致放电事故发生，因此必须对屏蔽件上异物进行有效的控制。传统控制异物方法是打磨水洗处理，但是，清洗后仍存在金属异物，随着砂纸越细，最终为金属异物由条状转变为颗粒状。随着清洗技术发展，超声波清洗运用越来越多，但屏蔽件通过超声波清洗后，条状金属异物仍然存在，而且提高功率时容易造成表面伤痕，如果功率过小清洗时间长，效率低。因此超声波清洗技术在屏蔽件表面异物处理工序上达不到理想效果。

阳极氧化表面处理工艺适用于提高铝制品的耐蚀性、耐磨性及用于高电场绝缘。铝阳极氧化工艺有硫酸法、磷酸法、草酸法、铬酸法和混合酸法等。其中应用最广泛的是硫酸阳极氧化法和混合酸阳极氧化法。英国人在1937年首先在铝表面进行硫酸阳极氧化处理，所获得的阳极氧化膜厚度为5～20μm，膜层的显微硬度较高，多孔层的孔洞有很强吸附能力，极易进行封闭和染色处理。硫酸法阳极氧化工艺不断改进，在传统工艺基础上往硫酸溶液中还添加一定量的有机酸、表面活性剂和硫酸盐等配制成电解液。采用硫酸阳极氧化工艺制备的铝阳极氧化膜具有很好的耐蚀性、较高的显微硬度和优异的耐磨性，还极易对氧化膜封孔、染色、操作简单、成本低，在工业中得到广泛的应用。现有技术中，申请公布号为CN102925946A的中国发明专利申请中公开了一种铝材的表面处理方法，该方法是将铝材浸泡在硫酸溶液中1～2min，再用由氢氧化钠与硝酸钠溶液组成的强碱溶液进行浸蚀反应，每升强碱性溶液中含氢氧化钠13～15g，浸蚀反应温度为20～45℃，时间为30～60s，然后浸泡在硫酸溶液中1～2min，再浸在硫酸溶液中，施加电压，进行阳极氧化，浸泡在醋酸镍水溶液中封孔，温度为15～30℃，封孔时间为12～16min，最后水洗、风干；采用该方法对铝材进行表面阳极氧化处理可以实现将氧化膜对金属屑的封闭，但纯铝材质软，采用该方法在纯铝件表面形成的氧化膜硬度欠佳，不能有效保证耐磨损性和控制异物的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于纯铝件表面阳极氧化的电解液，能够在纯铝件表面形成高硬度的Al₂O₃薄膜。

本发明还提供了一种采用上述电解液的纯铝件表面阳极氧化的方法。

为了实现以上目的，本发明的用于纯铝件表面阳极氧化的电解液所采用的技术方案是：

一种用于纯铝件表面阳极氧化的电解液，为硫酸、丙三醇和硫酸高铈的混合溶液，硫酸的质量浓度为155～165g/L，丙三醇的体积浓度为4～8ml/L，硫酸高铈的质量浓度为2～4g/L。