[发明专利]铝合金材料硬质阳极氧化膜高效成膜方法

说明书

本发明公开了一种铝合金材料硬质阳极氧化膜高效成膜方法，包括以下步骤：第一步、预处理，依次进行超声波脱脂、水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗、剥黑膜、水洗、喷淋；第二步、硬质阳极氧化膜生成，将工件放入电解液中形成氧化膜；第三步、后处理，依次进行水洗、喷淋、纯水封孔、水洗、喷淋、热水洗、氮气吹干、烘干。本发明制备的硬质氧化膜厚可达60‑100um，维氏硬度值高于400VHN，热高温纯水封孔后的氧化膜的电阻系数大，绝缘性好，耐击穿电压可达2KV，耐蚀性可达10小时以上，同时具有很高的耐磨性与耐热性。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，涉及提供了一种铝合金材料硬质阳极氧化膜高效成膜方法。

背景技术

常规的硬质阳极氧化通常采用硫酸为电解溶液，这种电解溶液成本便宜，且槽液成分与浓度易于平时的管控。但在对氧化膜性能要求不断提升的今天，常规的硫酸硬质阳极氧化工艺制备的氧化膜硬度、耐蚀性及绝缘性已经无法满足军工类、半单体行业核心零部件的需求。

硬质阳极氧化制备的氧化膜层厚度要求高，具有较高的电阻，会直接影响到氧化过程中电流强度的氧化作用。为了获取较厚的氧化膜，需要外加输出电压消除电阻大的影响，而使电流密度保持一定，但电流较大时会产生激烈的发热现象，加上生成氧化膜时会放出大量的热量，使零件周围电解液温度剧烈上升，温度上升将会加速氧化膜的溶解，使氧化膜无法变厚。另外，发热现象在膜层与金属的接触处最严重，如不及时解决，加工零件的局部表面会因温度上升而被烧坏，因此必须采用制冷系统进行降温，使槽液温度始终保持在工艺范围内，同时进行压缩空气搅拌，以扩散热量，均衡温度。

常规的硫酸硬质阳极氧化工艺，为了获得硬度高、膜层厚的膜层，必须降低槽液温度，使得槽液的温度恒定在-2℃～+2℃范围内，以便降低氧化膜的溶解度。虽然一样需求整套的制冷系统与外加输出电压，但是常规的硫酸硬质阳极氧化工艺，在低温环境下(-2℃～+2℃)，外加的输出电压要求更高，能耗更大，更容易烧损工件，同时低温环境下成膜速率慢，生产效率低，需要改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述存在的诸多技术问题，特提供了一种铝合金材料硬质阳极氧化膜高效成膜方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种铝合金材料硬质阳极氧化膜高效成膜方法，包括以下步骤：

第一步、铝合金工件预处理，依次进行超声波脱脂、水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗、剥黑膜、水洗、喷淋；

第二步、硬质阳极氧化膜生成，将铝合金工件放入电解液中形成氧化膜；

第三步、铝合金工件后处理，依次进行水洗、喷淋、纯水封孔、水洗、喷淋、热水洗、氮气吹干、烘干。

本发明进一步采用的优化方案是，第一步中脱脂时间是3-5min，脱脂温度是45-55℃；水洗时间是60-90s，水洗温度是15-25℃。

本发明进一步采用的优化方案是，第一步中碱洗时间是10-30s，碱洗温度是35-45℃。

本发明进一步采用的优化方案是，第一步中酸蚀时间是20-40s，酸蚀温度是15-25℃。

本发明进一步采用的优化方案是，第一步中剥黑膜的时间是2-3min，剥黑膜的温度是15-25℃

本发明进一步采用的优化方案是，第二步中电解液按照重量份包括以下组分：180-200份硫酸；30-50份草酸；5-10份有机溶液；10-15 份醋酸钠；0.05-0.1份高分子化合物的有机溶液。

本发明进一步采用的优化方案是，第三步中热水洗时间是 2-5min，热水洗温度是40-45℃；烘干时间是30-60min，烘干温度是 75-85℃。