铝合金硫酸阳极氧化厚膜方法、电解液、制备方法及产品与流程

1.本发明涉及硫酸阳极氧化技术领域，具体涉及铝合金硫酸阳极氧化厚膜的方法、用于铝合金硫酸阳极氧化厚膜的电解液、具有阳极氧化厚膜的铝合金产品的制备方法及具有阳极氧化厚膜的铝合金产品。


背景技术：

2.众所周知，铝合金表面在大气中能自然生成一层氧化膜，但是这种氧化膜很薄，厚度通常为2~3nm，且极易破损。
3.为扩大应用范围、延长使用寿命，工业上广泛采用铝阳极氧化工艺来显著改善和提高铝合金的外观和使用性能。其中，铝合金硫酸阳极化因工艺操作简单、生产成本低、膜透明度高、耐蚀性好、易着色等优点而被广泛应用。目前铝合金硫酸阳极化生产线产出膜厚通常只有3~15μm，此类铝合金零件寿命较短，限制了其在航空航天领域这类综合性能要求较高环境中的应用。因此，开发具有厚膜的硫酸阳极对扩大其应用范围、提高其使用寿命有重要意义。
4.硬质阳极氧化法是一种厚膜阳极氧化法，如：“专利号为201110199723.5；发明创造名称为铝合金硬质阳极氧化电解液及方法”的中国发明专利，采用硫酸、丙二酸、草酸、甘油组成的电解液对铝合金进行硬质阳极氧化。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于突破现有技术壁垒，提供一套不同于现有技术的铝合金阳极氧化厚膜技术，包括铝合金硫酸阳极氧化厚膜的方法、用于铝合金硫酸阳极氧化厚膜的电解液、具有阳极氧化厚膜的铝合金产品的制备方法及具有阳极氧化厚膜的铝合金产品。制备的具有阳极氧化厚膜的铝合金产品，耐蚀性好，能够应用于综合性能要求较高环境中。
6.第一，本发明提供一种铝合金硫酸阳极氧化厚膜的方法，以铝合金件为阳极、铅板为阴极进行阳极氧化。阳极氧化的电解液为165-200g/l硫酸溶液。阳极氧化的反应温度为20~21℃。阳极氧化的电压为17-18v；升压时间5min；保持时间10-30min。阳极氧化过程中电流密度为1~3a/dm2。阳极氧化过程中采用搅拌装置避免局部升温。
7.第二，基于上述铝合金硫酸阳极氧化厚膜的方法，本发明提供的用于铝合金硫酸阳极氧化厚膜的电解液为165-200g/l硫酸溶液。
8.出于纯度考虑，硫酸溶液中含有杂质，但为了保证阳极氧化的质量，需要控制硫酸溶液中杂质的浓度。其中，重点控制cl-氯离子的浓度≤0.2g/l、al
3
铝离子的浓度≤12g/l。
9.第三，基于上述铝合金硫酸阳极氧化厚膜的方法，提出一种具有阳极氧化厚膜的铝合金产品的制备方法。
10.本发明提供一种具有阳极氧化厚膜的铝合金产品的制备方法，以铝合金件作为阳极，以铅板作为阴极。所述制备方法包括：前处理、阳极氧化、阳极氧化后清洗、低铬封孔处理、干燥。
11.所述前处理，包括：采用手工清洗、装挂、碱清洗、温水洗、首次冷水洗、轻脱氧、二次冷水洗、三次冷水洗。前处理的目的是除去铝合金件表面的氧化皮，使铝合金件表面裸露出新鲜的基体。
12.所述手工清洗采用的是丙酮擦拭的方法。
13.所述碱清洗时，清洗液为汉高航材清洗剂turco 4215nc-lt：45~60g/l；温度为49~60℃；时间为10~15min。
14.所述温水洗时，温度为40~60℃；时间为2~3min。
15.所述首次冷水洗时，温度为室温；时间为2~3min。首次冷水洗时需检查水膜在30s内连续不破才合格。
16.所述轻脱氧时，采用硝酸与三氧化铬混合溶液对铝合金件进行轻脱氧。其中，硝酸：75-105g/l；三氧化铬：22.5-26.2g/l。所述轻脱氧时，腐蚀速率控制在0.8~1.0mils/s/h。
17.所述二次冷水洗时，温度为室温；时间为2~3min。
18.所述三次冷水洗时，温度为室温；时间为2~3min。三次冷水洗时需检查水膜在30s内连续不破才合格。
19.所述阳极氧化，采用包括硫酸溶液的电解液对前处理后的铝合金件进行阳极氧化；反应温度为20~21℃；电压为17-18v；升压时间5min；保持时间10-30min；阳极氧化过程中电流密度为1~3a/dm2。阳极氧化过程中采用搅拌装置避免局部升温。
20.所述阳极氧化后清洗，对阳极氧化后的铝合金件进行阳极氧化后清洗，检查水膜在30s内连续不破后对其进行低铬封孔处理。
21.所述低铬封孔处理时，将铝合金件浸入温度91~96℃的铬酸溶液中，封孔时间为8~12min。铬酸溶液的浓度≥15.6g/l，ph为3.2~4.5。所述铬酸溶液中sio2作为杂质存在，需要控制sio2的浓度≤7g/l。
22.封孔结束后采用空气干燥铝合金件至干燥为止。
23.第四，基于第三点所述的制备方法，制备具有阳极氧化厚膜的铝合金产品，所述铝合金产品的膜厚为20μm~35μm，耐蚀性好。
24.本发明的有益效果如下：（1）本发明提供的铝合金硫酸阳极氧化厚膜的方法，仅采用硫酸溶液作为电解液就能在铝合金件上制备阳极氧化厚膜，且具有较好的耐腐蚀性；（2）本发明提供的具有阳极氧化厚膜的铝合金产品的制备方法，制备方法的工艺操作简单，可以有效缩短生产周期，降低生产成本；（3）本发明提供的制备方法，能够制备膜厚为20μm~35μm、耐蚀性好的具有阳极氧化厚膜的铝合金产品，且阳极化膜厚度均匀，提高了硫酸阳极的使用寿命，使其应用范围扩大成为可能。
附图说明
25.图1是本发明实施例4中一组具有阳极氧化厚膜的铝合金产品的氧化膜质量对照示意图。
26.图2是本发明实施例4中一组具有阳极氧化厚膜的铝合金产品的盐雾试验结果示
意图。
具体实施方式
27.以下结合实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再做进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
28.实施例1：本实施例提供一种用于铝合金阳极氧化厚膜的电解液，用于铝合金阳极氧化工序。所述电解液为165-200g/l的硫酸溶液。进一步地，为了保证阳极氧化后产品质量，需要控制硫酸溶液中的杂质含量。其中重点控制cl-的浓度≤0.2g/l、al
3
的浓度≤12g/l。
29.实施例2：本实施例在实施例1的基础上提供一种铝合金硫酸阳极氧化厚膜的方法，以铝合金件为阳极、铅板为阴极进行阳极氧化。
30.阳极氧化工序参数：电解液为165-200g/l的硫酸溶液；温度为20~21℃；电压为17-18v，升压时间5min，保持时间10-30min；电流密度为1~3a/dm2。阳极氧化过程中采用搅拌装置避免局部升温。基于上述阳极氧化工序制备的阳极化膜为厚膜且厚度均匀、耐蚀性好，提高了硫酸阳极的使用寿命，扩大了阳极氧化厚膜的铝合金产品的应用范围，而且制备方法的工艺操作简单，可以有效缩短生产周期，降低生产成本。
31.本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
32.实施例3：本实施例在实施例2基础上，提供一种具有阳极氧化厚膜的铝合金产品的制备方法，选择飞机结构件常用高强度铝合金材料7075-t73x为阳极试片、铅板为阴极，阳极试片的尺寸4
×4×
0.07in.。
33.所述制备方法包括：前处理、阳极氧化、阳极氧化后清洗、低铬封孔处理、干燥。
34.所述前处理，包括：采用手工清洗、装挂、碱清洗、温水洗、首次冷水洗、轻脱氧、二次冷水洗、三次冷水洗。前处理的目的是除去铝合金件表面的氧化皮，使铝合金件表面裸露出新鲜的基体。
35.所述手工清洗采用的是丙酮擦拭的方法。
36.所述碱清洗时，清洗液为汉高航材清洗剂turco 4215nc-lt：45~60g/l；温度为49~60℃；时间为10~15min。
37.所述温水洗时，温度为40~60℃；时间为2~3min。
38.所述首次冷水洗时，温度为室温；时间为2~3min。首次冷水洗时需检查水膜在30s内连续不破才合格。
39.所述轻脱氧时，采用硝酸与三氧化铬混合溶液对铝合金件进行轻脱氧。其中，硝酸：75-105g/l；三氧化铬：22.5-26.2g/l。所述轻脱氧时，腐蚀速率控制在0.8~1.0mils/s/h。
40.所述二次冷水洗时，温度为室温；时间为2~3min。
41.所述三次冷水洗时，温度为室温；时间为2~3min。三次冷水洗时需检查水膜在30s
内连续不破才合格。
42.所述阳极氧化，采用包括硫酸溶液的电解液对前处理后的铝合金件进行阳极氧化；反应温度为20~21℃；电压为17-18v；升压时间5min；保持时间10-30min；阳极氧化过程中电流密度为1~3a/dm2。阳极氧化过程中采用搅拌装置避免局部升温。
43.所述阳极氧化后清洗，对阳极氧化后的铝合金件进行阳极氧化后清洗，检查水膜在30s内连续不破后对其进行低铬封孔处理。
44.所述低铬封孔处理时，将铝合金件浸入温度91~96℃的铬酸溶液中，封孔时间为8~12min。铬酸溶液的浓度≥15.6g/l，ph为3.2~4.5。所述铬酸溶液中sio2作为杂质存在，需要控制sio2的浓度≤7g/l。封孔结束后采用空气干燥铝合金件至干燥为止。
45.实施例4：本实施例基于实施例3中所述制备方法制备具有阳极氧化厚膜的铝合金产品。通过控制阳极化过程中的硫酸溶液浓度、反应温度、电压、升压时间、保持时间等工艺参数在较短时间内获得具有较高膜厚的阳极氧化膜。在硫酸溶液180g/l的条件下，按不同电压、升压时间、保持时间、温度进行了三组试验，先采用minitest740型涂层测厚仪测量对阳极氧化后的铝合金产品进行膜层厚度测量，结果如图1所示，又进行了盐雾试验，结果如图2所示。
46.如图1、图2所示，所述铝合金产品的膜厚为20μm~35μm，耐蚀性好。
47.需要说明的是，当采用实施例3中所述制备方法制备，且阳极氧化工艺为：电解液为200g/l的硫酸溶液；温度为20~21℃；电压为18v，升压时间5min，保持时间30min；电流密度为1~3a/dm2时，制备的铝合金产品其膜厚达到了35μm，且氧化膜致密、厚度均匀、耐蚀性好。
48.以上所述的，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替代，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种铝合金硫酸阳极氧化厚膜的方法，以铝合金件为阳极、铅板为阴极进行阳极氧化，其特征在于，阳极氧化的电解液为165-200g/l的硫酸溶液；温度为20~21℃；电压为17-18v，升压时间5min，保持时间10-30min；电流密度为1~3a/dm2。2.一种用于铝合金硫酸阳极氧化厚膜的电解液，其特征在于，为165-200g/l的硫酸溶液。3.根据权利要求2所述的一种用于铝合金硫酸阳极氧化厚膜的电解液，其特征在于，所述硫酸溶液中氯离子的浓度≤0.2g/l、三价铝离子的浓度≤12g/l。4.一种具有阳极氧化厚膜的铝合金产品的制备方法，包括前处理、阳极氧化、阳极氧化后清洗、低铬封孔处理、干燥，其特征在于，所述阳极氧化时，以铝合金件作为阳极，以铅板作为阴极；阳极氧化的电解液为165-200g/l的硫酸溶液；温度为20~21℃；电压为17-18v，升压时间5min，保持时间10-30min；电流密度为1~3a/dm2。5.根据权利要求4所述的一种铝合金硫酸阳极氧化厚膜的制备方法，其特征在于，所述前处理包括：采用手工清洗、装挂、碱清洗、温水洗、首次冷水洗、轻脱氧、二次冷水洗、三次冷水洗。6.根据权利要求4所述的一种铝合金硫酸阳极氧化厚膜的制备方法，其特征在于，所述阳极氧化后清洗，是对阳极氧化后的铝合金件进行阳极氧化后清洗，检查水膜在30s内连续不破后对其进行低铬封孔处理。7.根据权利要求4所述的一种铝合金硫酸阳极氧化厚膜的制备方法，其特征在于，所述低铬封孔处理时，将铝合金件浸入温度91~96℃的铬酸溶液中，封孔时间为8~12min。8.根据权利要求7所述的一种铝合金硫酸阳极氧化厚膜的制备方法，其特征在于，所述铬酸溶液的浓度≥15.6g/l，ph为3.2~4.5；所述铬酸溶液中sio2的浓度≤7g/l。9.根据权利要求4-8任一项所述的一种铝合金硫酸阳极氧化厚膜的制备方法，其特征在于，所述手工清洗采用的是丙酮擦拭的方法；所述碱清洗时，清洗液为汉高航材清洗剂turco 4215nc-lt：45~60g/l；温度为49~60℃；时间为10~15min；所述温水洗时，温度为40~60℃；时间为2~3min；所述首次冷水洗时，温度为室温；时间为2~3min；所述轻脱氧时，采用硝酸与三氧化铬混合溶液对铝合金件进行轻脱氧；其中，硝酸：75-105g/l；三氧化铬：22.5-26.2g/l；所述轻脱氧时，腐蚀速率控制在0.8~1.0mils/s/h；所述二次冷水洗时，温度为室温；时间为2~3min；所述三次冷水洗时，温度为室温；时间为2~3min。10.一种采用权利要求4所述的制备方法制备的具有阳极氧化厚膜的铝合金产品。

技术总结
本发明涉及本发明涉及硫酸阳极氧化技术领域，公开了一种铝合金硫酸阳极氧化厚膜的方法、用于铝合金硫酸阳极氧化厚膜的电解液、具有阳极氧化厚膜的铝合金产品的制备方法及具有阳极氧化厚膜的铝合金产品。本发明中阳极氧化工序参数：电解液为165-200g/L的硫酸溶液；温度为20~21℃；电压为17-18V，升压时间5min，保持时间10-30min；电流密度为1~3A/dm2。基于上述阳极氧化工序制备的阳极化膜为厚膜且厚度均匀、耐蚀性好，提高了硫酸阳极的使用寿命，扩大了阳极氧化厚膜的铝合金产品的应用范围，而且制备方法的工艺操作简单，可以有效缩短生产周期，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。


技术研发人员：郭慧 潘峰 罗庆波 许建 姜景亮 秦清德 胡桂生 杜文超
受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司
技术研发日：2022.02.18
技术公布日：2022/5/25