CN100355945C

CN100355945C - 铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺

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Publication number: CN100355945C
Application number: CNB2005100205515A
Authority: CN
Inventors: 邹洪庆; 吴厚昌; 吕基成; 方敏
Original assignee: No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Current assignee: No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: CN1687488A

Abstract

本发明涉及用于铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺。铝合金材料或零部件首先进行硬质阳极氧化，并在阳极氧化层微孔及表面引入氟聚合物，也可先对硬质阳极氧化层进行扩孔处理，扩孔后再在阳极氧化层微孔及表面引入氟聚合物，最后通过真空精密热处理方法使氟聚合物与阳极氧化膜熔合为一体，形成协合涂层。采用本发明所述工艺制备的协合涂层特别适合于光电仪器零部件的处理，消光性能好，涂层不掉色、不露白、不脱落；其次涂层硬度高，耐磨性好；三是涂层中含有减摩物质氟聚合物，动摩擦系数小，具有自润滑性能，可大幅度增加其耐磨性能和提高耐蚀能力，四是该涂层具有憎水憎油性，具有耐中性盐雾试验能力，能抵御大多数有害环境或腐蚀物质的浸蚀；五是涂层为干膜自润滑表面，具有干膜自润滑功能和防尘阻粘性能。

Description

铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺

技术领域

本发明涉及铝合金材料的涂层处理，特别是一种用于光电仪器的铝合金零部件的含氟聚合物协合涂层处理工艺。

背景技术

在现代民用及军事工业领域，为了适应高强度、耐腐蚀和轻量化的要求，在装备及通用机械的设计、制造中越来越多地采用了铝合金材料，铝合金材料在军事装备和民用产品的设计、制造中占有重要的地位，是最重要的轻量化材料；光电子产品中更是大量采用铝合金，各种光学瞄准***、光学测距***、电子信息仪器、电脑等的许多部件由硬铝、超硬铝、锻铝、防锈铝等铝合金材料制作；铝合金材料或零部件的表面处理目前采用的方法主要有涂漆保护法如经铬酸盐氧化或钛锆系非铬处理的工件进行涂装处理、普通阳极氧化染色和/或封闭处理、硬质阳极氧化染色和/或封闭处理，这些方法对于普通零件或非耐磨零件基本可以满足使用要求；然而，铝合金的严重弱点是质软、摩擦系数高、磨损大、容易拉伤且难以润滑，对于耐磨零件和耐蚀性要求高的零件则无法满足要求，一是它们的硬度低、不耐磨；二是这些保护层不具有润滑性能；三是耐蚀性能不足；四是着色件耐光照性差；不具有防尘、防潮功能；导致的结果是零件使用过程中易掉色、露白、漆层脱落、基体腐蚀，关键件操作灵活性差。必须研究可同时满足高硬度、防潮防湿、阻粘防尘、耐腐蚀、耐光老化和具有减摩耐磨性能的特种功能性防护涂层技术。

发明内容

本发明的目的是为了解决铝合金材料的现有表面防护技术存在的不足，如质软、耐蚀性能差、摩擦系数高、磨损大、容易拉伤且难以润滑，而提供的一种防护能力强、减摩及耐磨自润滑性能好的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺。

本发明的目的是这样实现的：一种铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：铝合金材料首先进行硬质阳极氧化以制备协合涂层的基底膜层；然后在制备的硬质阳极氧化膜层或经过扩孔处理的膜层中引入氟聚合物；最后通过真空热处理方法使氟聚合物与硬质阳极氧化膜层熔合为一体，形成协合涂层。其中所述的硬质阳极氧化采用混酸硬质阳极氧化；所述混酸硬质阳极氧化的混酸溶液含有硫酸、乳酸、柠檬酸、氨基苯磺酸和铝离子。

本发明以硬质阳极氧化膜层作为协合涂层的基底膜层，与目前采用的涂漆保护法如经铬酸盐氧化或钛锆系非铬处理的工件进行涂装处理、普通阳极氧化染色和/或封闭处理、硬质阳极氧化染色和/或封闭处理相比：1、硬质阳极氧化膜层作为基底膜层，具有很高的硬度，比普通涂层或普通阳极氧化层硬度高许多，且它与基体结合力好，表面平整；2、阳极氧化层孔隙率大，适合于后续协合处理，即使不进行扩孔处理而制备的协合涂层也可满足许多工件的使用要求；3、经本工艺处理形成的协合涂层为均匀深灰色至黑色，不需要着色处理，并可控制制备为均匀纯黑色涂层，特别适合于光电仪器零部件的处理，消光性能好，涂层不掉色、不露白、不脱落，且耐蚀性能明显优于普通防护工艺；4、经本工艺处理的零部件具有干膜自润滑性能和防尘阻粘性能，耐磨性和减摩性能好，零部件操作灵活、方便；5、现有工艺是在大气状态下进行精密热处理过程的，工件易变形，氟聚合物易碳化分解，基底层微孔中的水份、空气或杂质不能彻底排除，对氟聚合物在微孔中的填充不利；而本工艺是在真空状态下完成的，工件不易变形，氟聚合物碳化分解的可能性小得多，基底层微孔中的水份、空气或杂质被彻底排除，利于氟聚合物在微孔中的填充。

具体地说，本发明是这样的：

1、铝合金材料的硬质阳极氧化：铝合金材料或零部件按众所周知的方法先进行碱性脱脂和/或碱性蚀洗并经硝酸酸洗出光处理，水清洗后，然后再进行硬质阳极氧化处理。

在上述步骤中，铝合金材料或零部件的硬质阳极氧化采用混酸硬质阳极氧化；铝合金混酸硬质阳极氧化溶液含有硫酸、乳酸、柠檬酸、氨基苯磺酸、铝离子；硫酸的含量为1～10％、乳酸0.5～10％、柠檬酸0.5～10％、氨基苯磺酸的含量为0～5％、铝离子的含量为0.1～0.5％；硬质阳极氧化采用直流电流；工艺条件为温度-7～5℃、电流密度1～5A/dm²、终电压70～120V、空气搅拌、氧化时间30～120min；硬质阳极氧化膜的厚度控制在20～60μm。

上述铝合金件的硬质阳极氧化采用混酸硬质阳极氧化溶液中硫酸的含量为硫酸的含量为3～8％、乳酸2～7％、柠檬酸3～8％、氨基苯磺酸的含量为0.3～3％、铝离子的含量为0.3％为佳；工艺条件为温度-5～2℃、电流密度2～3.5A/dm²、终电压90～110V、空气搅拌、氧化时间50～90min为佳；硬质阳极氧化膜的厚度控制在20～50μm为佳。

2、铝合金硬质阳极氧化膜层的扩孔处理：铝合金硬质阳极氧化膜具有多孔性，可直接进行协合涂层处理；也可对阳极氧化膜进行扩孔处理增加微孔孔径和孔隙率，以增加功能性氟聚合物的渗入量，扩孔处理采用化学扩孔处理或电化学交流扩孔处理。

上述步骤中，化学扩孔采用硫酸扩孔溶液，扩孔溶液中硫酸含量范围50～300g/l；化学扩孔工艺条件为温度20～30℃，时间1～20min；电化学交流扩孔采用磷酸-草酸扩孔溶液，扩孔溶液中磷酸含量范围50～200g/l、草酸含量范围为10～50g/l；电化学交流扩孔工艺条件为温度20～30℃、电压5～30V、时间3～20min。

上述化学扩孔溶液中硫酸含量范围100～200g/l为佳；化学扩孔工艺条件为温度20～25℃，时间3～10min为佳；电化学交流扩孔溶液中磷酸含量范围100～200g/l、草酸含量范围20～30g/l为佳；电化学交流扩孔工艺条件为温度20～25℃、电压8～15V、时间5～10min为佳。

3、氟聚合物的引入：在硬质氧化膜微孔及其表面和/或经过扩孔处理的硬质氧化膜微孔及其表面引入润滑剂或封闭剂也是制备协合涂层的关键步骤之一，氟聚合物微粒进入微孔越多越深，最终协合涂层的综合性能就越好，可以使用多种方法在制备的铝合金表面基底层中引入氟聚合物等润滑剂。

而本发明所述的工艺，是根据材料或零部件加工方法的不同，表面状况的差异和对协合涂层性能的侧重面的不同，氟聚合物的引入方法或采用乳液热浸法或/和喷涂法或/和二次电解法。

具体地说，热浸法工艺如下：浸渗液氟聚合物微粒浓度范围为10～100g/l，也可添加有机氟表面活性剂等添加剂增加浸渗效果；浸渗工艺条件为温度30～100℃，时间为5～60min，该法对形状复杂的零件较为适用；喷涂法采用高雾化率喷枪在样板或工件表面喷涂氟聚合物，喷涂厚度控制在20μm以内，喷涂用氟聚合物乳液浓度范围为50～400g/l，该法适用于易喷涂零件；二次电解法工艺如下：采用阳极电解，阴极为铅板，电解液氟聚合物微粒浓度范围为1～30g/l，也可添加有机氟表面活性剂等添加剂增加浸渗效果，电解工艺条件为电流密度范围为10～100mA/dm²，温度范围为20～60℃，时间范围为1～30min，该法适合于表面光洁度高、外形较简单的零部件，吸附均匀性好。

上述热浸法工艺中浸渗液氟聚合物微粒浓度范围为30～70g/l为佳，浸渗工艺条件为温度40～80℃为佳，时间为10～40min为佳；喷涂法工艺中喷涂厚度控制在5～10μm，喷涂用氟聚合物乳液浓度范围为100～300g/l为佳；二次电解法中电解液氟聚合物微粒浓度范围为5～20g/l，电解工艺条件为电流密度范围为20～80mA/dm²，温度范围为30～50℃，时间范围为5～20min为佳。

上述氟聚合物可以采用聚四氟乙烯、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物等氟聚合物的水乳液，如杜邦Teflon乳液、上海三爱富公司产FR301聚四氟乙烯乳液和FR463聚全氟乙丙烯乳液、上海有机化学研究所产P-202、F-203聚四氟乙烯分散液及FS-46氟塑料分散乳液等。

4、真空热处理：引入氟聚合物后，通过精密的热处理，让氟聚合物微粒同阳极氧化微孔完全融合为一体，实现二者之协合，才能形成性能卓越的涂层。

本发明所述的热处理在真空状态下进行，工艺条件为温度范围为300～450℃，处理时间范围为20～120min，一般真空度控制在20～1×10^-2pa范围。本发明所选择的处理温度与所用氟聚合物有关，不能造成氟聚合物微粒的碳化分解，但温度也不能过低，否则，氟聚合物微粒流动性差，对形成协合涂层不利；本发明所选择的真空度如果过低，协合作用不明显，最终涂层性能不佳，真空度如果过高，氟聚合物微粒又难以填充膜孔，不能均匀地熔合于膜孔中，从而造成涂层的平滑度不够；本发明所确定的处理时间必须保证氟聚合物与硬质阳极氧化膜或经过扩孔的硬质阳极氧化膜基底层充分熔合，形成一体，以发挥协合作用。

按前段所陈述的原则，上述真空热处理的工艺条件以温度范围300～450℃；处理时间范围30～80min；一般真空度控制在5～5×10^-2pa为佳。

本发明所述的热处理与现有技术不同的是，现有的协合涂层处理工艺是在大气状态下进行的，工件可能产生变形，氟聚合物易碳化断链，而本发明是在真空状态下进行，可以最大程度地控制工件的变形，氟聚合物不易碳化断链，涂层性能优异。

通过本发明形成的铝合金氟聚合物协合涂层显均匀纯黑色，厚度20～60μm、显微硬度400～650HV，5％中性盐雾试验1000～2000h腐蚀评级为7～8级，动摩擦系数小于0.15。

本发明的有益效果：一是经本工艺处理形成的协合涂层色泽均匀，并可控制制备为均匀纯黑色，特别适合于光电仪器零部件的处理，消光性能好，涂层不掉色、不露白、不脱落；二是涂层为硬质基底层与氟聚合物的紧密结合体，它变成了金属基体的一个整体部份，涂层硬度高，达到400～650HV，耐磨性好；三是涂层中含有减摩物质氟聚合物，动摩擦系数小于0.15，具有自润滑性能，可大幅度增加其耐磨性能；四是涂层中的氟聚合物可大大提高其耐蚀能力，该涂层不但具有憎水、憎油性，还具有1000～2000小时的耐中性盐雾试验能力，能抵御大多数有害环境或腐蚀物质的浸蚀；五是涂层为干膜自润滑表面，具有干膜自润滑功能；六是涂层可同时具有高硬度、高耐蚀和减摩自润滑性能，用于各种铝合金材料零部件的防护及自润滑处理。

本发明工艺可应用于许多铝合金材料或零部件的防护处理，特别是需要高耐蚀、高耐磨、自润滑的零部件或材料，也可取其某方面的突出性能，如利用该涂层的减摩和自润滑性能，可使高速、高频运动铝质零部件的使用寿命和动作的平稳性得到明显改善，作为海洋气候环境中对铝合金的高耐蚀防护等；由于涂层具有不粘防尘性能，加之本工艺可制备均匀纯黑色涂层，且涂层耐光照性好，在光电仪器如瞄准仪器、光学测距***、电子信息产品、电脑等的铝质关键零部件的防护处理中具有极大的优势。

在本发明中，铝合金材料包括硬铝、超硬铝、锻铝、防锈铝合金或纯铝；上述光电仪器是指各种光学瞄准***、测距***、电子信息仪器、电脑等；光电仪器铝合金零件是指各种光学仪器用铝合金材料制作的部件。

具体实施方式

通过以下例证予以说明，但这些例证并不是本发明工艺的任何限定。

例1：铝合金材料为7A04T6试板，50mm×50mm×3mm，抛光至表面粗糙度Ra1.6～Ra0.8，备用；或需处理的光电仪器铝合金零部件样件。①样件用碱性脱脂液于60～75℃脱脂处理5～10min；自来水漂洗30S，流水清洗15S；然后在40～50g/l的氢氧化钠溶液中60～75℃蚀洗2～5min，去除铝合金表面的氧化膜；自来水漂洗30S，流水清洗30S；②在20～30％的硝酸出光液中室温酸洗处理2～10min，清除蚀洗产生的表面挂灰和残留物；自来水漂洗30S，流水清洗15S；③硬质阳极氧化处理：按表1给定的硬质阳极氧化槽液和工艺条件进行硬质阳极氧化处理；膜层厚度控制在20～50μm，取出用自来水漂洗30S，流水清洗30S。

表1铝合金硬质阳极氧化工艺

硬质阳极氧化溶液组成		硬质阳极氧化工艺条件
硬质阳极氧化溶液组成		硬质阳极氧化工艺条件	材料	含量(％)	温度-5～2℃、电流密度2.5A/dm²、终电压95～105V、时间70min。
硫酸(98％)	6.0		材料	含量(％)
硫酸(98％)	6.0	乳酸	5.0
柠檬酸	3.0	乳酸	5.0
柠檬酸	3.0	氨基苯磺酸	1.0
润湿剂	0.02	氨基苯磺酸	1.0
润湿剂	0.02	Al³⁺	0.3

为了达到更好的润湿效果，本例中加入了润湿剂非离子表面活性剂TX-10。

④热浸氟聚合物和真空精密热处理：硬质阳极氧化样件在60g/l的聚四氟乙烯乳液溶液中于60～70℃热浸20min，取出在空气中晾干后，放入热处理炉中，在1～0.1Pa的真空度下，于370～380℃处理40min，冷却至150℃以下的温度后关闭真空***，取出样件冷却至室温，用海军呢料去除表面残留物，即为协合涂层样件。

制备的氟聚合物协合涂层外观为均匀深灰色至黑色涂层，手感润滑，表面憎水、憎油、防尘性能好；按GB6462的规定，用显微金相法测试平均厚度为25μm；按GB9790的规定，用显微金相法测试硬度为500HV；按ASTM B117的规定，1000小时5％中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为7级合格。

例2：按例1给定的工艺制备硬质阳极氧化样件；按表2给定的扩孔液和工艺条件进行电化学交流扩孔处理；自来水漂洗30S，流水清洗15S；扩孔后用冷风吹干备用。

表2本发明硬质阳极氧化层电化学扩孔工艺

电化学扩孔溶液组成		扩孔工艺条件
电化学扩孔溶液组成		扩孔工艺条件	材料	含量(g/l)	电化学扩孔：工件为阳极，阴极为铅板，温度20～25℃、电压8～15V、时间5min；
磷酸(85％)	150		材料	含量(g/l)
磷酸(85％)	150	草酸	20

扩孔后表面显均匀褐色至黑色、不起灰、不掉膜、基体无腐蚀，经扫描电镜微观分析表面孔隙均匀、清晰、排列整齐。

热浸氟聚合物和真空精密热处理：硬质阳极氧化扩孔样件在50g/l的聚四氟乙烯乳液溶液中于45～55℃热浸30min，取出在空气中晾干后，放入热处理炉中，在5～1Pa的真空度下，于370～380℃处理50min，冷却至150℃以下的温度后关闭真空***，取出样件冷却至室温，用海军呢料去除表面残留物，即为协合涂层样件。

制备的氟聚合物协合涂层外观为均匀深灰色至黑色涂层，手感润滑，表面憎水、憎油、防尘性能好；按GB6462的规定，用显微金相法测试平均厚度为25μm；按GB9790的规定，用显微金相法测试硬度为400HV；按ASTM B117的规定，1000小时5％中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为8级合格。

例3：按例1给定的工艺制备硬质阳极氧化样件；在100g/l的硫酸扩孔液进行化学扩孔处理，工艺条件为温度20～25℃、5min；自来水漂洗30S，流水清洗15S；扩孔后用冷风吹干备用。

热浸氟聚合物和真空精密热处理：硬质阳极氧化扩孔样件在70g/l的聚四氟乙烯乳液溶液中于80～90℃热浸15min，取出在空气中晾干后，放入热处理炉中，在0.5～0.05Pa的真空度下，于370～380℃处理60min，冷却至150℃以下的温度后关闭真空***，取出样件冷却至室温，用海军呢料去除表面残留物，即为协合涂层样件。

例4：按表3给定的工艺制备的硬质阳极氧化样件。

表3铝合金硬质阳极氧化工艺

硬质阳极氧化溶液组成		硬质阳极氧化工艺条件
硬质阳极氧化溶液组成		硬质阳极氧化工艺条件	材料	含量(％)	温度-5～2℃、电流密度2.5A/dm²、终电压95～105V、时间90min。
硫酸(98％)	5.0		材料	含量(％)
硫酸(98％)	5.0	乳酸	4.0
柠檬酸	5.0	乳酸	4.0
柠檬酸	5.0	氨基苯磺酸	2.0
Al³⁺	0.3	氨基苯磺酸	2.0

样件在40g/l的聚四氟乙烯乳液溶液中于50～60℃热浸10min，喷涂浓度为200g/l的聚全氟乙丙烯乳液，厚度控制在10～15μm，在空气中晾干后，放入热处理炉中，在5～1Pa的真空度下，于350～370℃处理30min，冷却至150℃以下的温度后关闭真空***，取出样件冷却至室温，用海军呢料去除表面残留物，即为氟聚合物协合涂层样件。

制备的氟聚合物协合涂层外观为均匀黑色涂层，手感润滑，表面憎水、憎油、防尘性能好；按GB6462的规定，用显微金相法测试平均厚度为30μm；按GB9790的规定，用显微金相法测试硬度为400HV；按ASTM B117的规定，2000小时5％中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为7级合格。

例5：按表3给定的工艺制备的硬质阳极氧化样件。随后喷涂浓度为280g/l的聚四氟乙烯乳液，厚度控制在10～15μm，在空气中晾干后，放入热处理炉中，在1～0.1Pa的真空度下，于390～410℃处理30min，冷却至150℃以下的温度后关闭真空***，取出样件冷却至室温，用海军呢料去除表面残留物，即为氟聚合物协合涂层样件。

制备的氟聚合物协合涂层外观为均匀黑色涂层，手感润滑，表面憎水、憎油、防尘性能好；按GB6462的规定，用显微金相法测试平均厚度为30μm；按GB9790的规定，用显微金相法测试硬度为550HV；按ASTM B117的规定，1000小时5％中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为7级合格。

例6：防锈铝LF₅按表4给定的工艺制备的硬质阳极氧化样件。

表4铝合金硬质阳极氧化工艺

硬质阳极氧化溶液组成		硬质阳极氧化工艺条件
硬质阳极氧化溶液组成		硬质阳极氧化工艺条件	材料	含量(％)	温度-5～2℃、电流密度2.5A/dm²、终电压95～105V、时间90min。
硫酸(98％)	8.0		材料	含量(％)
硫酸(98％)	8.0	乳酸	3.0
柠檬酸	6.0	乳酸	3.0
柠檬酸	6.0	氨基苯磺酸	2.0
Al³⁺	0.3	氨基苯磺酸	2.0

由于在适当的温度下进行热处理，阳极氧化膜将产生相变，可增加膜层硬度。因此本例将阳极氧化样件置于真空炉中于500℃、1～0.1Pa的真空度下处理30min，随后喷涂浓度为300g/l的聚四氟乙烯乳液，厚度控制在10～15μm，在空气中晾干后，放入热处理炉中，在1～0.1Pa的真空度下，于390～410℃处理80min，冷却至150℃以下的温度后关闭真空***，取出样件冷却至室温，用海军呢料去除表面残留物，即为氟聚合物协合涂层样件。

制备的氟聚合物协合涂层外观为均匀黑色涂层，手感润滑，表面憎水、憎油、防尘性能好；按GB6462的规定，用显微金相法测试平均厚度为25μm；按GB9790的规定，用显微金相法测试硬度为630HV；按ASTM B117的规定，1000小时5％中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为7级合格。

例7：按表1给定的工艺制备的硬质阳极氧化样件，其中硬质氧化时90min，其余工艺条件相同。随后二次电解引入氟聚合物：样件为阳极，铅板为阴极；电解液中聚四氟乙烯物微粒浓度为10g/l、FC-5全氟羧酸盐氟表面活性剂0.2g/l；电解工艺条件为阳极电流密度40mA/dm²、电解液温度30℃、时间5min；取出在空气中晾干后，放入热处理炉中，在1～0.1Pa的真空度下，于355～375℃处理70min，冷却至150℃以下的温度后关闭真空***，取出样件冷却至室温，用海军呢料去除表面残留物，即为氟聚合物协合涂层样件。

制备的氟聚合物协合涂层外观为均匀黑色涂层，手感润滑，表面憎水、憎油、防尘性能好；按GB6462的规定，用显微金相法测试平均厚度为30μm；按GB9790的规定，用显微金相法测试硬度为500HV；按ASTM B117的规定，1500小时5％中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为7级合格。

例8：按表4给定的工艺制备的硬质阳极氧化样件。随后首先进行二次电解引入氟聚合物：样件为阳极，铅板为阴极；电解液中聚四氟乙烯物微粒浓度为20g/l、FC-5全氟羧酸盐氟表面活性剂0.3g/l；电解工艺条件为阳极电流密度60mA/dm²、电解液温度40℃、时间10min；取出在空气中晾干后，再喷涂浓度为100g/l的聚全氟乙丙烯乳液，厚度控制在8～10μm，晾干后，放入热处理炉中，在1～0.1Pa的真空度下，于355～375℃处理80min，冷却至150℃以下的温度后关闭真空***，取出样件冷却至室温，用海军呢料去除表面残留物，即为氟聚合物协合涂层样件。

制备的氟聚合物协合涂层外观为灰黑色均匀涂层，手感润滑，表面憎水、憎油、防尘性能好；按GB6462的规定，用显微金相法测试平均厚度为30μm；按GB9790的规定，用显微金相法测试硬度为400HV；按ASTM B117的规定，1500小时5％中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为8级合格。

例9：铝合金材料7A04T6圆棒，65，经线切割为厚10mm的圆片，按GB12444.1规定的尺寸加工成圆环，抛光至环面粗糙度Ra0.4，备用。按表1给定的工艺制备硬质阳极氧化样件，其中硬质氧化时90min，其余工艺条件相同。样件在70g/l的聚四氟乙烯乳液溶液中于80～90℃热浸30min，取出在空气中晾干后，放入热处理炉中，在5～1Pa的真空度下，于380～390℃处理40min，冷却至150℃以下的温度后关闭真空***，取出样件冷却至室温，用海军呢料去除表面残留物，即为氟聚合物协合涂层样件。

制备的氟聚合物协合涂层外观为黑色均匀涂层，手感润滑，表面憎水、憎油、防尘性能好，按GB12444.1的规定测试动摩擦系数，摩擦系数值为0.10～0.15，表明涂层具有明显的减摩性能。

例10：光学仪器或电子信息仪器铝合金零部件处理。如瞄准仪器的铝基目镜筒、基座、物镜筒、分划板座、分划板压圈、导套，或测距仪器铝质部件、电子信息仪器铝基壳体等；按例1给定的工艺进行协合涂层处理，其中硬质阳极氧化时间为80～100min，其余工艺条件相同。

制备的氟聚合物协合涂层外观为均匀纯黑色涂层，手感润滑，表面憎水、憎油、防尘性能好；经抽检，按GB6462的规定，用显微金相法测试厚度为25～30μm；按GB9790的规定，用显微金相法测试硬度为500～550HV；按ASTM B117的规定，1000小时5％中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为7级合格；润滑性好，完全可满足相应产品的使用要求。

Claims

1、一种铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：铝合金材料首先进行硬质阳极氧化，然后在硬质阳极氧化膜层或经过扩孔处理的膜层引入氟聚合物，最后通过真空热处理方法使氟聚合物与硬质阳极氧化层熔合为一体，形成协合涂层；其中所述的硬质阳极氧化采用混酸硬质阳极氧化；所述混酸硬质阳极氧化的混酸溶液含有硫酸、乳酸、柠檬酸、氨基苯磺酸和铝离子。

2、如权利要求1所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述铝合金材料的硬质阳极氧化是指先进行碱性脱脂和/或碱性蚀洗并经硝酸酸洗出光处理，水清洗后，然后再进行硬质阳极氧化处理。

3、如权利要求1或2所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述混酸溶液中硫酸的含量为1～10％、乳酸0.5～10％、柠檬酸0.5～10％、氨基苯磺酸的含量为0～5％、铝离子的含量为0.1～0.5％。

4、如权利要求3所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述混酸溶液中硫酸的含量为3～8％、乳酸2～7％、柠檬酸3～8％、氨基苯磺酸的含量为0.3～3％、铝离子的含量为0.3％。

5、如权利要求1或2所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述的硬质阳极氧化采用直流电流；工艺条件为温度-7～5℃、电流密度1～5A/dm²、终电压70～120V、空气搅拌、氧化时间30～120min。

6、如权利要求5所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：硬质阳极氧化的工艺条件为温度-5～2℃、电流密度2～3.5A/dm²、终电压90～110V、空气搅拌、氧化时间50～90min。

7、如权利要求5所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：硬质阳极氧化膜的厚度控制在20～60μm。

8、如权利要求7所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：硬质阳极氧化膜的厚度控制在20～50μm。

9、如权利要求1所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述硬质阳极氧化膜的扩孔处理采用化学扩孔处理或电化学交流扩孔处理。

10、如权利要求9所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述化学扩孔采用硫酸扩孔溶液，扩孔溶液中硫酸含量范围50～300g/l；化学扩孔工艺条件为温度20～30℃，时间1～20min；所述电化学交流扩孔采用磷酸-草酸扩孔溶液，扩孔溶液中磷酸含量范围50～200g/l、草酸含量范围为10～50g/l；电化学交流扩孔工艺条件为温度20～30℃、电压5～30V、时间3～20min。

11、如权利要求9或10所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述化学扩孔采用硫酸扩孔溶液中硫酸含量范围100～200g/l；化学扩孔工艺条件为温度20～25℃，时间3～10min；电化学交流扩孔采用磷酸-草酸扩孔溶液中的磷酸含量范围100～200g/l、草酸含量范围20～30g/l；电化学交流扩孔工艺条件为温度20～25℃、电压8～15V、时间5～10min。

12、如权利要求1所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述氟聚合物的引入或采用热浸法或/和喷涂法或/和二次电解法；所述氟聚合物或采用聚四氟乙烯或四氟乙烯/六氟丙烯共聚物氟聚合物的水乳液或类似氟聚合物的水分散乳液。

13、如权利要求12所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述热浸法工艺是指浸渗液氟聚合物微粒浓度范围为10～100g/l或还添加有机氟表面活性剂，浸渗温度30～100℃，时间为5～60min；所述喷涂法采用高雾化率喷枪在样板或工件表面喷涂氟聚合物，喷涂厚度控制在3～20μm以内，喷涂用氟聚合物乳液浓度范围为50～400g/l；所述二次电解法是指采用阳极电解，阴极为铅板，电解液氟聚合物微粒浓度范围为1～30g/l，或还可添加有机氟表面活性剂，电解的电流密度范围为10～100mA/dm²，温度范围为20～60℃，时间范围为1～30min。

14、如权利要求13所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述热浸法工艺中浸渗液氟聚合物微粒浓度范围为30～70g/l，浸渗温度40～80℃，时间为10～40min；所述喷涂法工艺中喷涂厚度控制在5～10μm，喷涂用氟聚合物乳液浓度范围为100～300g/l；所述二次电解法中电解液氟聚合物微粒浓度范围为5～20g/l，电解的电流密度范围为20～80mA/dm²，温度范围为30～50℃，时间范围为5～20min。

15、如权利要求1所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述的热处理在真空状态下进行，工艺条件为温度范围为300～450℃，处理时间范围为20～120min，真空度控制在20～1×10^-2pa范围。

16、如权利要求15所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述真空热处理的工艺温度范围300～450℃，处理时间范围30～80min；真空度控制在5～5×10^-2pa。

17、如权利要求1所述的铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述铝合金材料为硬铝、超硬铝、锻铝、防锈铝合金或纯铝。