專利名稱：一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于封閉鋁或鋁合金及含鋁部件陽極氧化后微孔的方法，特別涉及一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法，尤其可以通過在低電壓的條件下進行多次封孔，進而實現較好的封孔效果。
背景技術：
鋁及其鋁合金由于具有比強度高、導熱和導電性好、質量輕的優點，在航空航天、建筑、汽車等現代工業中具有廣泛的應用前景。然而鋁合金質軟、耐磨性差、易被腐蝕。鋁的性質比較活潑，在空氣中表面形成的氧化膜具有一定的抗蝕性能，但是這種氧化膜的厚度只有幾納米到幾十納米，硬度也很低，抵抗環境侵蝕的能力較差。故在使用時常常先進行、必要的表面強化處理，將鋁及其合金放在適當的電解液中作為陽極進行通電處理，在外加電場的作用下，可以在鋁制品表面上形成一層氧化膜，厚度在10-200um之間，其耐蝕性，耐磨性，電絕緣性大大提高，這使得鋁及其合金材料的應用范圍大幅拓寬，但是鋁合金陽極氧化得到的多孔膜一氧化過程產生的氧化膜具有很高的孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蝕介質侵蝕，特別是侵蝕性陰離子(如Cl -、s2 -、含陽離子等)以及水分子等仍然能夠透過氧化膜，導致耐蝕性(特別是小孔腐蝕)和耐磨性變差，因此必須進行封孔處理，來提高其耐蝕性、抗污染能力和固定色素體能力。
發明內容
本發明的目的，是提供一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法，以提高膜的耐腐蝕性和抗污染性。采用的技術方案是
一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法，包括下述工藝步驟
(1)前處理將鋁或鋁合金表面進行疏松氧化皮，除油，去氧化皮，出光預處理，拋光使用砂紙由粗到細，最終選用的砂紙型號為2000# ;去氧化皮所用的硝酸溶液去離子水=0. 5^2: I;堿蝕所用堿濃度為2(T50g/L;堿蝕之后工件表面常附著一層掛灰，用出光液去除掛灰后進行陽極氧化處理，出光液采用硝酸溶液，硝酸水=0. 5^2: 1，待用；
(2)陽極氧化將前處理后的鋁或鋁合金進行陽極氧化，陽極氧化選用直流電源，設置的電源電壓8 22V、電流密度l.(T2. 2A/dm2、陽極氧化時間為l(T60min，得到膜厚為5^20 u m的陽極氧化膜；
(3)電泳沉積封閉用0.r20A/dm2的電流密度在0. f 100V電壓下，電泳硅溶膠沉積于鋁或鋁合金陽極氧化膜孔中，用去離子水清洗，重復進行(TlO次；
(4)烘干在5(T120°C烘干10分鐘 24小時，得到干燥的膜層；
(5)燒結在馬弗爐中5(Tl200°C下燒結0.5飛h，得到附著力較好的膜層；
上述電泳硅溶膠為市售的粒徑為l(T20nm范圍或8 100nm范圍內的溶膠，或在實驗室里自行制備，為已知技術。
本發明首先對鋁或鋁合金及含鋁部件進行適當的預處理，用一定的陽極氧化工藝，得到膜厚為5 20i!m的陽極氧化膜；按照權利要求書中所述方法，制得或購得所需的硅溶膠，然后以電泳的方法將硅溶膠“泳”到經過陽極氧化處理好的鋁或鋁合金及含鋁部件，電泳之后進過烘干和燒結之后便在鋁或鋁合金及含鋁部件上添加了一層附著力較好的至少一層涂覆層，這種涂層可以是薄陶瓷涂層也可以是一種氧化硅溶膠一凝膠(Sol—Gel)涂層。根據本發明的實施方式，不同的硅溶膠得到的薄陶瓷涂層也可以是一種氧化硅溶膠一凝膠(Sol—Gel)涂層的膜厚為0. 5 25iim。本發明的優點在于
本發明通過電泳法用硅溶膠封閉鋁及鋁合金陽極氧化膜膜孔，取代鋁合金陽極氧化膜的重鉻酸鹽封閉技術，減輕對環境的污染，電泳沉積技術是一種溫和的表面涂覆方法，可避免高溫過程引起的相變和脆裂；工藝易實現，設備較簡單，沉積工藝易控制，實現工業化成 本低，涂膜均勻。
具體實施例方式實施例I
一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法，包括下述工藝步驟
(1)前處理將鋁或鋁合金表面進行疏松氧化皮，除油，去氧化皮，出光預處理，拋光使用砂紙由粗到細，最終選用的砂紙型號為2000# ;去氧化皮所用的硝酸溶液去離子水=
0.5: I ;堿蝕所用堿濃度為20g/L ;堿蝕之后工件表面常附著一層掛灰,用出光液去除掛 灰后進行陽極氧化處理，出光液采用硝酸溶液，硝酸水=0. 5: I,待用；
(2)陽極氧化將前處理后的鋁或鋁合金進行陽極氧化，陽極氧化選用直流電源，設置的電源電壓8V、電流密度l.OA/dm2、陽極氧化時間為lOmin，得到膜厚為5pm的陽極氧化膜；
(3)電泳沉積封閉用0.lA/dm2的電流密度在0. IV電壓下，電泳硅溶膠沉積于鋁或鋁合金陽極氧化膜孔中，用去離子水清洗，重復進行I次；
(4)烘干在50°C烘干24小時，得到干燥的膜層；
(5)燒結在馬弗爐中1200°C下燒結0.5h，得到附著力較好的膜層；
上述電泳硅溶膠為市售的粒徑為l(T20nm范圍或8 100nm范圍內的溶膠，或在實驗室里自行制備，為已知技術。實施例2
一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法，包括下述工藝步驟
(1)前處理將鋁或鋁合金表面進行疏松氧化皮，除油，去氧化皮，出光預處理，拋光使用砂紙由粗到細，最終選用的砂紙型號為2000# ;去氧化皮所用的硝酸溶液去離子水=1:I ;堿蝕所用堿濃度為30g/L;堿蝕之后工件表面常附著一層掛灰，用出光液去除掛灰后進行陽極氧化處理，出光液采用硝酸溶液，硝酸水=1 1，待用；
(2)陽極氧化將前處理后的鋁或鋁合金進行陽極氧化，陽極氧化選用直流電源，設置的電源電壓15V、電流密度1.6A/dm2、陽極氧化時間為40min，得到膜厚為12pm的陽極氧化膜；(3)電泳沉積封閉用10A/dm2的電流密度在50V電壓下，電泳硅溶膠沉積于鋁或鋁合金陽極氧化膜孔中，用去離子水清洗，重復進行5次；
(4)烘干在80°C烘干10小時，得到干燥的膜層；
(5)燒結在馬弗爐中600°C下燒結3h，得到附著力較好的膜層；
上述電泳硅溶膠為市售的粒徑為l(T20nm范圍或8 100nm范圍內的溶膠，或在實驗室里自行制備，為已知技術。實施例3
一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法，包括下述工藝步驟
(1)前處理將鋁或鋁合金表面進行疏松氧化皮，除油，去氧化皮，出光預處理，拋光使用砂紙由粗到細，最終選用的砂紙型號為2000# ;去氧化皮所用的硝酸溶液去離子水=2:I ;堿蝕所用堿濃度為50g/L ;堿蝕之后工件表面常附著一層掛灰，用出光液去除掛灰后進行陽極氧化處理，出光液采用硝酸溶液，硝酸水=2: I,待用；
(2)陽極氧化將前處理后的鋁或鋁合金進行陽極氧化，陽極氧化選用直流電源，設置的電源電壓22V、電流密度2. 2A/dm2、陽極氧化時間為60min，得到膜厚為20 y m的陽極氧化膜；
(3)電泳沉積封閉用20A/dm2的電流密度在100V電壓下，電泳硅溶膠沉積于鋁或鋁合金陽極氧化膜孔中，用去離子水清洗，重復進行10次；
(4)烘干在120°C烘干10分鐘，得到干燥的膜層；
(5)燒結在馬弗爐中50°C下燒結5h，得到附著力較好的膜層；
上述電泳硅溶膠為市售的粒徑為l(T20nm范圍或8 100nm范圍內的溶膠，或在實驗室里自行制備，為已知技術。
權利要求
1.一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法，其特征在于，包括下述工藝步驟 (I)前處理將鋁或鋁合金表面進行疏松氧化皮，除油，去氧化皮，出光預處理，拋光使用砂紙由粗到細，最終選用的砂紙型號為2000# ;去氧化皮所用的硝酸溶液去離子水=O.5^2: I;堿蝕所用堿濃度為2(T50g/L;堿蝕之后工件表面常附著一層掛灰，用出光液去除掛灰后進行陽極氧化處理，出光液采用硝酸溶液，硝酸水=0. 5^2: 1，待用； (2)陽極氧化將前處理后的鋁或鋁合金進行陽極氧化，陽極氧化選用直流電源，設置的電源電壓8 22V、電流密度l.(T2. 2A/dm2、陽極氧化時間為l(T60min，得到膜厚為5^20 μ m的陽極氧化膜； (3)電泳沉積封閉用O.Γ20Α/ πι2的電流密度在O. f 100V電壓下，電泳硅溶膠沉積于鋁或鋁合金陽極氧化膜孔中，用去離子水清洗，重復進行(TlO次； (4)烘干在5(T120°C烘干10分鐘 24小時，得到干燥的膜層； (5)燒結在馬弗爐中5(Tl200°C下燒結O.5飛h，得到附著力較好的膜層。
2.根據權利要求I所述的一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法，其特征在于，包括下述工藝步驟(I)前處理將鋁或鋁合金表面進行疏松氧化皮，除油，去氧化皮，出光預處理，拋光使用砂紙由粗到細，最終選用的砂紙型號為2000# ;去氧化皮所用的硝酸溶液去離子水=0.5: I ;堿蝕所用堿濃度為20g/L ;堿蝕之后工件表面常附著一層掛灰,用出光液去除掛灰后進行陽極氧化處理，出光液采用硝酸溶液，硝酸水=0. 5: I,待用； (2)陽極氧化將前處理后的鋁或鋁合金進行陽極氧化，陽極氧化選用直流電源，設置的電源電壓8V、電流密度l.OA/dm2、陽極氧化時間為lOmin，得到膜厚為5μπι的陽極氧化膜； (3)電泳沉積封閉用O.lA/dm2的電流密度在O. IV電壓下，電泳硅溶膠沉積于鋁或鋁合金陽極氧化膜孔中，用去離子水清洗，重復進行I次； (4)烘干在50°C烘干24小時，得到干燥的膜層； (5)燒結在馬弗爐中1200°C下燒結O.5h，得到附著力較好的膜層。
3.根據權利要求I所述的一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法，其特征在于，包括下述工藝步驟 (1)前處理將鋁或鋁合金表面進行疏松氧化皮，除油，去氧化皮，出光預處理，拋光使用砂紙由粗到細，最終選用的砂紙型號為2000# ;去氧化皮所用的硝酸溶液去離子水=1:I ;堿蝕所用堿濃度為30g/L;堿蝕之后工件表面常附著一層掛灰，用出光液去除掛灰后進行陽極氧化處理，出光液采用硝酸溶液，硝酸水=1 1，待用； (2)陽極氧化將前處理后的鋁或鋁合金進行陽極氧化，陽極氧化選用直流電源，設置的電源電壓15V、電流密度1.6A/dm2、陽極氧化時間為40min，得到膜厚為12μπι的陽極氧化膜； (3)電泳沉積封閉用ΙΟΑ/dm2的電流密度在50V電壓下，電泳硅溶膠沉積于鋁或鋁合金陽極氧化膜孔中，用去離子水清洗，重復進行5次； (4)烘干在80°C烘干10小時，得到干燥的膜層； (5)燒結在馬弗爐中600°C下燒結3h，得到附著力較好的膜層。
4.根據權利要求I所述的一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法，其特征在于，包括下述工藝步驟 (1)前處理將鋁或鋁合金表面進行疏松氧化皮，除油，去氧化皮，出光預處理，拋光使用砂紙由粗到細，最終選用的砂紙型號為2000# ;去氧化皮所用的硝酸溶液去離子水=2:I ;堿蝕所用堿濃度為50g/L ;堿蝕之后工件表面常附著一層掛灰，用出光液去除掛灰后進行陽極氧化處理，出光液采用硝酸溶液，硝酸水=2: I,待用； (2)陽極氧化將前處理后的鋁或鋁合金進行陽極氧化，陽極氧化選用直流電源，設置的電源電壓22V、電流密度2. 2A/dm2、陽極氧化時間為60min，得到膜厚為20 μ m的陽極氧化膜； (3)電泳沉積封閉用20A/dm2的電流密度在100V電壓下，電泳硅溶膠沉積于鋁或鋁合金陽極氧化膜孔中，用去離子水清洗，重復進行10次； (4)烘干在120°C烘干10分鐘，得到干燥的膜層； (5)燒結在馬弗爐中50°C下燒結5h，得到附著力較好的膜層。
全文摘要
一種用硅溶膠封閉鋁合金陽極氧化膜孔的方法，包括下述工藝步驟對鋁或者鋁合金進行適當的前處理，以常規的工藝對其進行陽極氧化處理；用電泳法以不同的工藝條件去處理已陽極氧化處理的鋁或鋁合金、電泳沉積、烘干、燒結，從而在封閉鋁及鋁合金陽極氧化膜孔的同時生成氧化硅陶瓷涂層。本發明所提供的電泳沉積方法工藝簡便，易于實施且無需較高的條件要求，所制備的陶瓷涂層致密，性能良好，成分均勻。本工藝可用于封閉鋁或鋁合金陽極氧化微孔，陽極氧化膜孔中電泳硅溶膠工藝清潔無污染易實現工業化。
文檔編號C25D11/18GK102732934SQ201210181530
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月5日 優先權日2012年6月5日
發明者周琦, 郭自勇 申請人:沈陽理工大學