[发明专利]一种高硅高铜压铸铝合金的表面氧化膜及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种高硅高铜压铸铝合金的表面氧化膜及其制备工艺，该制备工艺包括对压铸铝合金工件表面进行预处理和阳极氧化处理以及两步封孔处理工艺，阳极氧化液主要由100～250g/L硫酸、13～65g/L草酸、7.5～40g/L乙醇酸、2.5～13g/L甘油、0.5～10g/L硫酸盐、10～20wt％PTFE以及添加剂组成，所述添加剂由0.5～5g/L四丁基氟化铵、0.3～1g/L六亚甲基四胺和5‑55g/L三异丙氧基铝组成。本发明作为压铸铝合金阳极氧化表面处理的新技术，是将高性能与绿色环保作为选择技术途径的双重指标，以实现压铸铝合金在汽车轻量化及高科技领域的扩大应用与可持续发展。

技术领域

本发明属于金属表面处理、金属转化膜领域，尤其涉及一种高硅高铜压铸铝合金的表面氧化膜及其制备工艺。

背景技术

压铸铝合金是工业中应用最广泛的有色金属结构材料之一，适合气缸盖罩盖、传感器支架、盖子、缸体等。为了提高铝合金的机械性能和加工性，通常会在铝合金中加入硅和铜元素，硅能改善铝合金的铸造性，提高铝合金高温流动性，减少收缩率和热裂倾向以及提高耐磨性等；铜能提高铝合金流动性、抗拉强度和硬度。高硅高铜压铸铝合金(如ADC12、A390、ZL109、ZL111等)是一种密度小且生产效率高的有色金属，其铸造性能优良，热膨胀系数小，耐磨性好，强度高，并具有较好的耐热性能，但抗蚀性稍低。例如常用的压铸型铝合金ADC12，由于压铸成型性良好，适用于做薄铸件，它的优点有：1、铝合金压铸的导热性、导电性、切削性能较好；2、铝合金线收缩较小，故具有良好的填充性能；3、铝合金密度小、强度大，其抗拉强度与密度之比为9～15，在高温或低温下工作时，同样保持良好的力学性能；4.铝合金具有良好的耐蚀性和抗氧化性。因此高硅高铜铝合金(含硅量＞9w％，含铜量＞1.5w％)作为压铸合金常被用在航空航天、石油化工、电子机械等领域，尤其适用于制作内燃发动机的活塞及其它要求耐磨的零件以及要求尺寸、体积稳定的零件。

虽然压铸铝合金在汽车、机械制造等工业中已大量应用，但现有压铸铝合金的某些性能还不太理想，如硬度、耐磨性和耐蚀性等表面性能。在精密加工领域，为了保证工件在使用过程中一直保持很高的精度，同时保证其在工作状态和不工作状态都能严格保持尺寸精确度和形状稳定度，要求工件具有一定的耐磨性及耐蚀性。压铸铝合金的表面处理正好可弥补这一缺点，通过阳极氧化膜加以改进，成为压铸铝合金扩大应用范围和延长使用寿命不可缺少的关键。现有技术设计人员都是认为铝合金氧化膜硬度越高越耐磨，但实际应用想要提高产品耐磨性，应从摩擦副类型、表面光泽度或光滑程度、膜层硬度、膜层厚度、膜层弹性/柔韧性等方面共同入手。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提供一种高硅高铜压铸铝合金的表面氧化膜及其制备工艺，通过调整阳极氧化液的配方和阳极氧化时的工艺参数，以及后续封孔处理工艺，得到表面平整光滑、硬度高、耐磨性能好的高硅高铜压铸铝合金。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种高硅高铜压铸铝合金的表面氧化膜的制备工艺，包括以下步骤：

S1对压铸铝合金工件表面进行预处理；

S2对压铸铝合金工件表面进行阳极氧化，阳极氧化液主要由100～250g/L硫酸、13～65g/L草酸、7.5～40g/L乙醇酸、2.5～13g/L甘油、0.5～10g/L硫酸盐、10～20wt％PTFE以及添加剂组成，所述添加剂由0.5～5g/L四丁基氟化铵、0.3～1g/L六亚甲基四胺和5-55g/L三异丙氧基铝组成。

作为本发明改进的技术方案，硫酸盐为硫酸钯、硫酸镍、硫酸锰和硫酸铈中的一种或几种。

作为本发明改进的技术方案，所述阳极氧化液中，铝离子的含量≤15g/L。