一种对铝合金表层微弧氧化膜进行无铬封孔处理的方法与流程

1.本发明涉及铝合金表层微弧氧化膜领域，尤其涉及一种对铝合金表层微弧氧化膜进行无铬封孔处理的方法。


背景技术：

2.随着海洋资源开发和国际战略新格局的显现，海洋工程用高性能结构材料的研发已成为材料研究的热点问题之一。铝合金因质量轻、比强度高、耐低温等优点被广泛用于船舶和海洋工程领域。然而铝合金本身具有硬度低、耐磨性差和耐蚀性差等不足，极大地限制了铝合金在海洋环境中的应用。虽然其表面可自然形成氧化膜，但是膜层厚度低、硬度低、耐磨性差，且难以抵抗潮湿空气、含盐溶液、碱性溶液的侵蚀，其耐腐蚀性能也难于满足海洋环境服役的要求，必须通过人工表面处理来扩大其应用范围。微弧氧化技术通过电解液与电参数的匹配调节，制备涂层生长速度快、工艺简单、重复性好、处理能力强，但高电压击穿作用产生的微孔和裂纹作为腐蚀介质的通道，使其快速渗透至氧化膜/基体界面，诱发基体材料腐蚀。
3.封孔工艺能够在弥补膜层结构缺陷的同时保留微弧氧化膜的高硬度和高耐磨性，目前大多采用水合封孔或常温金属盐封孔的方式对铝材进行表面处理，耐腐蚀环境下则采用重铬酸盐封孔技术，封孔液中存在的镍盐、铬盐排放严重危害环境，不仅给企业造成高额的废水处理成本，也对环境保护产生较大的不利影响。因此，现有缺少能够投入工业化应用的无镍封孔工艺，其主要原因是在实现环保的同时，难以确保铝阳极氧化膜综合封孔质量及性能同时达到要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种对铝合金表层微弧氧化膜进行无铬封孔处理的方法，阻止腐蚀介质与基体的直接接触，提高其耐蚀性并同时保留微弧氧化膜高硬度、高耐磨、电绝缘的特性。
5.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种对铝合金表层微弧氧化膜进行无铬封孔处理的方法，按照质量比1：（2～3）：（6～10）分别称取醇类、kh-550硅烷偶联剂和蒸馏水，先将醇类加入蒸馏水充分搅拌，然后缓慢滴加kh-550硅烷偶联剂，用冰乙酸调节至ph=3～6，常温下水解20h~80h，得到封孔溶液；将表层具有微弧氧化膜的铝合金样件放入封孔溶液内浸泡5～60min，然后放入干燥箱中以150～200℃恒温固化，即完成无铬封孔处理。
6.优选的，所述的醇类为甲醇和乙醇的任一种或两者的混合。
7.根据上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明先将醇类、kh-550硅烷偶联剂和蒸馏水配置成封孔溶液；然后将铝合金样件放入封孔溶液内浸泡，恒温固化后就能对铝合金样件表层的微弧氧化膜进行无铬封孔处理。采用硅烷水解封孔工艺，在微弧氧化膜层表面覆盖一层有机硅氧烷膜，能够显著影响微
弧氧化膜的疏水性能，将表面结构由亲水性转变为超疏水性，硅烷在氧化膜内的沉积能够提升膜层致密性，硅烷膜的自膨胀也可以对微弧氧化膜层的缺陷产生修补作用，从而抑制氧化膜/基体界面处的腐蚀诱发，阻止腐蚀介质与基体的直接接触，提高其耐蚀性并同时保留微弧氧化膜高硬度、高耐磨、电绝缘等特性，硅烷封孔样品经过360h的盐雾测试仍未发现腐蚀现象，使金属的耐蚀性大大提高，工艺简单，处理时间短，控制简便，封孔溶液可重复使用，不会产生含有重金属离子的废水及废渣，环保且成本低。
具体实施方式
8.一种对铝合金表层微弧氧化膜进行无铬封孔处理的方法，按照质量比1：（2～3）：（6～10）分别称取醇类、kh-550硅烷偶联剂和蒸馏水，醇类为甲醇和乙醇的任一种或两者的混合，先将醇类加入蒸馏水充分搅拌，然后缓慢滴加kh-550硅烷偶联剂，用冰乙酸调节至ph=3～6，常温下水解20h~80h，得到封孔溶液；将表层具有微弧氧化膜的铝合金样件放入封孔溶液内浸泡5～60min，然后放入干燥箱中以150～200℃恒温固化，即完成无铬封孔处理。
9.选取四件不同的铝合金微弧氧化处理样品，表层具有15μm-20μm厚度的微弧氧化膜，在不同的醇溶剂种类、水解条件以及固化条件下分别进行无铬封孔处理，工艺参数见下表。
10.四件进行无铬封孔处理的铝合金微弧氧化处理样品经过360h的盐雾测试，均未发生腐蚀现象，并同时保留了微弧氧化膜高硬度、高耐磨、电绝缘的特性，使金属的耐蚀性大大提高，工艺简单，处理时间短，控制简便，封孔溶液可重复使用，不会产生含有重金属离子的废水及废渣。


技术特征：
1.一种对铝合金表层微弧氧化膜进行无铬封孔处理的方法，其特征在于：按照质量比1：（2～3）：（6～10）分别称取醇类、kh-550硅烷偶联剂和蒸馏水，先将醇类加入蒸馏水充分搅拌，然后缓慢滴加kh-550硅烷偶联剂，用冰乙酸调节至ph=3～6，常温下水解20h~80h，得到封孔溶液；将表层具有微弧氧化膜的铝合金样件放入封孔溶液内浸泡5～60min，然后放入干燥箱中以150～200℃恒温固化，即完成无铬封孔处理。2.根据权利要求1所述的一种对铝合金表层微弧氧化膜进行无铬封孔处理的方法，其特征在于：所述的醇类为甲醇和乙醇的任一种或两者的混合。

技术总结
一种对铝合金表层微弧氧化膜进行无铬封孔处理的方法，按照质量比1：（2～3）：（6～10）分别称取醇类、KH-550硅烷偶联剂和蒸馏水，先将醇类加入蒸馏水充分搅拌，然后缓慢滴加KH-550硅烷偶联剂，用冰乙酸调节至PH=3～6，常温下水解20h~80h，得到封孔溶液；将表层具有微弧氧化膜的铝合金样件放入封孔溶液内浸泡5～60min，然后放入干燥箱中以150～200℃恒温固化，即完成无铬封孔处理，在微弧氧化膜层表面覆盖一层有机硅氧烷膜，抑制氧化膜/基体界面处的腐蚀诱发，阻止腐蚀介质与基体的直接接触，提高其耐蚀性并同时保留微弧氧化膜高硬度、高耐磨、电绝缘等特性，工艺简单，处理时间短，控制简便，封孔溶液可重复使用，不会产生含有重金属离子的废水及废渣。离子的废水及废渣。


技术研发人员：周洋 张益豪 谢述锋 黄磊
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七二五研究所
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/3/8