一種鋁合金陽極氧化工藝和陽極氧化鋁合金的制作方法

本發明涉及金屬表面處理技術領域，特別是涉及一種鋁合金陽極氧化工藝和陽極氧化鋁合金。

背景技術：

隨著電子、通信設備領域的飛速發展，人們對電子產品的品質要求越來越高，電子產品機身材質全金屬化趨勢明顯，其中鋁合金機殼配合陽極氧化處理為當今的主流方式之一。

而現有鋁合金普通陽極氧化處理工藝所獲得的陽極氧化膜，雖然具有吸附性好，便于染色的優點，從而滿足裝飾性高的要求，但氧化膜硬度不高，易被碰傷、刮傷、擦傷，導致外觀受到影響，從而影響消費者體驗。

因此，有必要開發一種新型鋁合金陽極氧化處理工藝，其既能滿足普通陽極氧化裝飾作用，又能提高陽極氧化膜的硬度，提升客戶體驗價值。

技術實現要素：

鑒于此，本發明實施例提供了一種鋁合金陽極氧化工藝，該工藝獲得的陽極氧化膜不僅能滿足普通陽極氧化裝飾作用，且氧化膜較普通陽極氧化工藝硬度更高，更耐刮傷、碰傷、擦傷，可提升客戶體驗價值。

具體地，本發明提供了一種鋁合金陽極氧化工藝，包括以下步驟：

將經預處理后的鋁合金基材作為陽極，放入含有陽極氧化電解液的氧化槽中，同時以鉛板作為陰極，控制溫度為-10℃～10℃，接通電源開始進行陽極氧化，氧化過程中控制電壓從起始電壓逐漸上升至終止電壓后，斷開電源，氧化結束，得到表面形成有陽極氧化膜的鋁合金基材。

可選地，氧化過程中，控制電解液溫度恒定為5℃±1℃。

本發明中，所述起始電壓為10-14V，所述終止電壓為24V-50V。控制電壓以0.5V/min-2V/min的速率上升。

本發明中，整個氧化過程的時間控制在10-50min。

本發明中，所述陽極氧化電解液為150g/L～250g/L的硫酸。

本發明中，所述預處理操作可包括依次進行的脫脂處理、第一次剝黑膜處理、化學拋光處理和第二次剝黑膜處理步驟。

本發明的陽極氧化工藝，還進一步包括在氧化結束后進行封孔處理和烘干處理。

本發明上述提供的鋁合金陽極氧化工藝，操作簡單，所得陽極氧化膜兼具裝飾作用和高硬度特點。

本發明還提供了一種陽極氧化鋁合金，包括鋁合金基材和形成于所述鋁合金基材表面的陽極氧化膜，所述陽極氧化膜包括氧化膜表層和氧化膜里層，所述氧化膜表層的膜孔較所述氧化膜里層多，且整個所述陽極氧化膜中，自所述氧化膜表層至所述氧化膜里層，膜孔分布逐漸減少，硬度逐漸增大。

本發明中，所述氧化膜里層的厚度為60nm-70nm。整個所述陽極氧化膜的厚度為8μm-20μm。所述氧化膜表層的膜孔分布率為80×10⁹-100×10⁹個/cm^-2，所述氧化膜里層的膜孔分布率為30×10⁹-40×10⁹個/cm^-2。

另外，本發明還提供了一種終端外殼和終端。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的陽極氧化鋁合金的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的終端的結構示意圖；

圖3為現有普通鋁合金陽極氧化工藝所得陽極氧化膜的耐磨測試結果圖；

圖4為本發明實施例1所得陽極氧化膜的耐磨測試結果圖。

具體實施方式

以下所述是本發明實施例的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明實施例原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明實施例的保護范圍。

本發明實施例提供了一種鋁合金陽極氧化工藝，包括以下步驟：

將經預處理后的鋁合金基材作為陽極，放入含有陽極氧化電解液的氧化槽中，同時以鉛板作為陰極，控制溫度為-10℃～10℃，接通電源開始進行陽極氧化，氧化過程中控制電壓從起始電壓逐漸上升至終止電壓后，斷開電源，氧化結束，得到表面形成有陽極氧化膜的鋁合金基材。

本發明實施例鋁合金陽極氧化工藝，將溫度控制在-10℃～10℃，有利于形成硬度較大的氧化膜，同時，控制電壓為漸變，即從一相對較低的起始電壓逐漸上升至一較高的終止電壓，使得鋁合金表面形成的陽極氧化膜，其表層與里層具有不同的厚度和完全不同的結構，表層在相比終止電壓低，且逐漸上升的漸變電壓下形成，為一漸變層，膜孔較多，而里層在終止電壓下形成，膜孔較少，硬度較大，自氧化膜表層至氧化膜里層，膜孔分布逐漸減少，硬度逐漸增大。這樣，氧化膜表層由于膜孔較多，吸附性好，易染色，能滿足普通陽極氧化的裝飾作用，同時，氧化膜里層膜厚、膜孔少、硬度大，使得鋁合金更耐刮傷、碰傷、擦傷，從而提升客戶體驗價值。

本發明實施方式中，通過控制不同起始電壓、終止電壓、電壓上升速率和電解液溫度等工藝參數，可將所述氧化膜表層的膜孔分布率控制為80×10⁹-100×10⁹個/cm^-2，所述氧化膜里層的膜孔分布率控制為30×10⁹-40×10⁹個/cm^-2。

可選地，氧化過程中，控制電解液溫度恒定為5℃±1℃。

本發明實施方式中，起始電壓、終止電壓、電壓上升速率、氧化時間可根據具體所需的陽極氧化膜的性質、厚度等設定，其他工藝條件相同的情況下，電壓越大，氧化膜中形成的膜孔越大。

可選地，所述起始電壓為10-14V，所述終止電壓為24V-50V。

可選地，控制電壓以0.5-2V/min的速率上升。具體可以是0.5V/min、2V/min、1V/min、1.5V/min。脈沖速率快，膜的結構更復雜，成膜速度更快。

可選地，整個氧化過程的時間控制在10-50min(例如可以是10min、20min、30min、40min、50min)。氧化時間越長，所得陽極氧化膜的厚度越大。而陽極氧化膜的厚度對于鋁合金的外觀有一定影響，氧化膜越厚，其電化學作用就越大，對材料里層的腐蝕越大，其料紋等材料缺陷越嚴重，因此，需要控制陽極氧化膜的厚度，合理控制氧化時間。

本發明實施例中，通過控制上述工藝參數，可選地，將所述氧化膜里層的厚度設置為60nm-70nm。將整個所述陽極氧化膜的厚度設置為8-20微米。

本發明實施方式中，所述陽極氧化電解液可以是150g/L～250g/L的硫酸。具體可以是濃度為150g/L、180g/L、200g/L、230g/L、250g/L的硫酸。

本發明實施方式中，所述預處理操作可根據鋁合金表面實際情況設定，例如可以包括依次進行的脫脂處理、第一次剝黑膜處理、化學拋光處理和第二次剝黑膜處理步驟。脫脂之前還可包括噴砂操作。本發明實施例中上述每個步驟操作完成后都包括水洗操作。

可選地，脫脂處理的步驟中，采用磷酸三鈉在堿性條件下脫脂。脫脂處理的溫度為50-60℃，時間為2-4min。在第一次剝黑膜處理和第二次剝黑膜處理的步驟中，采用硝酸剝黑膜。剝黑膜處理的溫度為室溫，時間為30-90s。在化學拋光處理的步驟中，拋光劑采用純磷酸，其比重為1.69-1.71g/mL。化學拋光處理的溫度為100-110℃，時間為7-15s。

本發明實施方式中，陽極氧化工藝還可進一步包括在氧化結束后進行封孔處理和烘干處理。其具體操作為本領域內的常規操作，本發明實施例不作特殊限定。

本發明中所述鋁合金基材包括壓鑄鋁合金、變形鋁合金等。

本發明實施例提供的鋁合金陽極氧化工藝，操作簡單，所得陽極氧化膜兼具裝飾作用和高硬度特點。

如圖1所示，為本發明實施例提供的一種陽極氧化鋁合金，包括鋁合金基材11和形成于所述鋁合金基材表面的陽極氧化膜12，所述陽極氧化膜12包括氧化膜表層121和氧化膜里層122，所述氧化膜表層121的膜孔較所述氧化膜里層122多，自所述氧化膜表層121至所述氧化膜里層122，膜孔分布逐漸減少，硬度逐漸增大。其中，氧化膜表層121為電壓從初始電壓逐漸上升而未達到終止電壓的過程中形成，氧化膜里層122為終止電壓下形成。

本發明實施例中，所述氧化膜里層122的厚度為60-70nm。整個陽極氧化膜12的厚度為8-20微米。所述氧化膜表層121的膜孔分布率為80×10⁹-100×10⁹個/cm^-2，所述氧化膜里層122的膜孔分布率為30×10⁹-40×10⁹個/cm^-2。

另外，本發明實施例還提供了一種鋁合金產品，所述鋁合金產品采用本發明上述的陽極氧化鋁合金加工而成。所述鋁合金產品可以是手機外殼或其他電子產品外殼，或其他鋁合金件。

如圖2所示，本發明實施例還提供一種終端100，其包含采用本發明實施例陽極氧化鋁合金加工而成的終端外殼10。

下面分多個實施例對本發明實施例進行進一步的說明。

實施例1

一種鋁合金陽極氧化工藝，包括以下步驟：

(1)將鋁合金基材依次進行脫脂處理、第一次剝黑膜處理、化學拋光處理和第二次剝黑膜處理，其中，在脫脂處理的步驟中，采用磷酸三鈉在堿性條件下脫脂，脫脂處理的溫度為50-60℃，時間為2-4min；在第一次剝黑膜處理和第二次剝黑膜處理的步驟中，采用硝酸剝黑膜，剝黑膜處理的溫度為室溫，時間為30-90s；在化學拋光處理的步驟中，拋光劑采用純磷酸，其比重為1.69-1.71g/mL，化學拋光處理的溫度為100-110℃，時間為7-15s。

(2)將經上述預處理后的鋁合金基材作為陽極，放入含有150g/L硫酸的陽極氧化電解液的氧化槽中，同時以鉛板作為陰極，控制溫度為10℃，接通電源開始進行陽極氧化，氧化過程中控制電壓以1V/min的上升速率從14V逐漸上升至24V后，斷開電源，氧化結束，經封孔、烘干處理后，得到表面形成有陽極氧化膜的鋁合金基材，即得陽極氧化鋁合金。

采用振動耐磨機對采用現有普通鋁合金陽極氧化工藝處理后的鋁合金樣品進行2小時耐磨性能測試；同時采用振動耐磨機對采用本發明實施例的鋁合金陽極氧化工藝處理后的鋁合金樣品進行4小時耐磨測試；測試結果如圖3和圖4所示，圖3為現有普通鋁合金陽極氧化工藝所得陽極氧化膜的耐磨測試結果圖，圖4為本發明實施例1所得陽極氧化膜的耐磨測試結果圖。結果顯示，現有普通工藝所得陽極氧化膜經2小時測試后，表面出現較多刮痕；而本發明工藝所得陽極氧化膜經4小時測試后，表面無明顯刮痕。經硬度測試獲知，本發明工藝所得陽極氧化膜的維氏硬度達到180-200HV，而現有普通工藝所得陽極氧化膜維氏硬度僅為120HV。

現有普通鋁合金陽極氧化工藝為：采用硫酸陽極氧化，工藝條件：12-18V恒定電壓，硫酸濃度150-250g/L，溫度16-24℃，氧化時間30-60min，膜厚8-20μm。

實施例2

一種鋁合金陽極氧化工藝，包括以下步驟：

將鋁合金基材依次進行脫脂處理、第一次剝黑膜處理、化學拋光處理和第二次剝黑膜處理，其中，在脫脂處理的步驟中，采用磷酸三鈉在堿性條件下脫脂，脫脂處理的溫度為50-60℃，時間為2-4min；在第一次剝黑膜處理和第二次剝黑膜處理的步驟中，采用硝酸剝黑膜，剝黑膜處理的溫度為室溫，時間為30-90s；在化學拋光處理的步驟中，拋光劑采用純磷酸，其比重為1.69-1.71g/mL，化學拋光處理的溫度為100-110℃，時間為7-15s。

將經上述預處理后的鋁合金基材作為陽極，放入含有250g/L硫酸的陽極氧化電解液的氧化槽中，同時以鉛板作為陰極，控制溫度為-10℃，接通電源開始進行陽極氧化，氧化過程中控制電壓以1V/min的上升速率從10V逐漸上升至44V后，斷開電源，氧化結束，經封孔、烘干處理后，得到表面形成有陽極氧化膜的鋁合金基材，即得陽極氧化鋁合金。

實施例3

一種鋁合金陽極氧化工藝，包括以下步驟：

將鋁合金基材依次進行脫脂處理、第一次剝黑膜處理、化學拋光處理和第二次剝黑膜處理，其中，在脫脂處理的步驟中，采用磷酸三鈉在堿性條件下脫脂，脫脂處理的溫度為50-60℃，時間為2-4min；在第一次剝黑膜處理和第二次剝黑膜處理的步驟中，采用硝酸剝黑膜，剝黑膜處理的溫度為室溫，時間為30-90s；在化學拋光處理的步驟中，拋光劑采用純磷酸，其比重為1.69-1.71g/mL，化學拋光處理的溫度為100-110℃，時間為7-15s。

將經上述預處理后的鋁合金基材作為陽極，放入含有200g/L硫酸的陽極氧化電解液的氧化槽中，同時以鉛板作為陰極，控制溫度為0℃，接通電源開始進行陽極氧化，氧化過程中控制電壓以2V/min的上升速率從10V逐漸上升至44V后，斷開電源，氧化結束，經封孔、烘干處理后，得到表面形成有陽極氧化膜的鋁合金基材，即得陽極氧化鋁合金。

以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，并依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬于發明所涵蓋的范圍。