CN107815691A - 一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,包括:对铝件表面进行除油处理;用水清洗经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;用水清洗经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,后对铝件表面进行二次中和;以经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;以经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,经水清洗后,烘干,即可。与现有技术相比,本发明方法制得纳米孔洞分布均匀性好,纳米孔洞的表面圆润光滑,孔洞大小均一性好,可使得树脂容易进入,可有效改善铝件与塑料的纳米化结合效果。

Description

一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法
技术领域
本发明属于材料加工技术领域,涉及一种铝件表面纳米孔洞处理方法,尤其是涉及一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法。
背景技术
纳米成型技术(NMT,即Nano Molding Technology),是金属与塑料以纳米技术结合的工法,先将金属表面经过纳米化处理后,塑料直接射出成型在金属表面,让金属与塑料可以一体成形,不但能够兼顾金属外观质感,也可以简化产品机构件设计,让产品更轻、薄、短、小,且较CNC工法更具成本效益。对于金属与塑料的有效结合,纳米成型技术能取代目前常用的嵌入射出或锌铝、镁铝压铸件,可以提供一种具有价格竞争、高性能的金塑一体化产品。 日本多年前已采用NMT技术,该技术具有简化制程工序、缩短工时及提升机械性能等优点,降低生产成本并且高结合强度,及大幅降低相关耗材的使用率。日本大成塑料拥有NMT专利。在开始时,只是将铝材与硬质树脂进行一体化成型,后来这项NMT技术得到进一步改进,可以应用于镁、不锈钢、钛等金属与硬质树脂一体化成型。并且进一步发展出了金属间结合技术,期望在金属与树脂的复合制品内有新的用途。
现有的纳米成型技术中常采用胺类物质腐蚀,铝件表面形成的空洞太小,树脂难以直接注塑进入纳米级的孔洞,这就降低了铝件与树脂的结合强度,抗拉伸性能较差,同时树脂与铝件的结合主要是依靠胺类基团,使用的树脂的种类非常有限。目前,该技术能采用的树脂只有PPS、PA、PPA、PBT四种树脂,实际应用范围较窄,而且采用的胺类物质均为有毒、易挥发的物质,不利于安全生产,环保性差。例如,公开号为CN 103286996 A的专利公开了一种缓冲溶液,铝合金浸泡到pH=10-13的复合缓冲溶液中,浸入的次数为2到20次,可以在铝合金的氧化膜外表层形成腐蚀孔而得到经过表面处理的铝合金基材,复合缓冲溶液为可溶性磷酸氢盐和可溶性碱的混合溶液。该方法虽然可以制备出良好的纳米孔洞结构,铝合金与树脂结合力良好,但是制剂中含有磷元素和强碱,其对环境污染大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能耗小、环境友好、操作方便,经济实用性好,可实现在铝件表面均匀的纳米级孔洞,可有效改善铝件与塑料的纳米化结合效果的用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,该方法具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
步骤(1)中所述的除油处理的条件为:对铝件表面采用除油粉进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为60-72℃,脱脂时间为5-8 min。
所述的除油粉包括以下组分及重量份的含量:
硅酸盐4-7份,过碳酸盐10-15份,葡萄糖酸钠18-27份,皂角粉8-15份,扩散剂NNF 5-8份,脂肪醇聚氧乙烯醚2-5份以及十二烷基磺酸钠20-30份。
所述的除油粉中,过碳酸盐可以选自市售的过碳酸钠,其能够在水中产生氧气,从而可实现对油脂的氧化分解,促进油脂的溶解。葡萄糖酸钠作为高效的螯合剂来使用,扩散剂NNF为亚甲基二萘磺酸二钠,其与葡萄糖酸钠可以协同增强除油效果,而脂肪醇聚氧乙烯醚则可以起到渗透作用,具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,并可使表面张力显著下降,其与皂角粉协同作用,具有优异的渗透、洗涤、润湿和去污的作用。
步骤(2)中所述的一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为100-135g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为60-120 s。
步骤(3)中所述的碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声8-12 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中2-4 min;所述的二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为120-135g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为90-120 s。
所述的NaOH溶液的质量浓度为35-50 g/L。
步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.15-0.3 mol/L,草酸浓度为0.2-0.4mol/L,硫酸浓度为0.6-1.2 mol/L;所述的一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.1-0.3 A/cm2,电解电压为12-18 V,温度为23-27℃,时间为10-15 min。
在进行一次电化学腐蚀处理的过程中,需控制第一酸性电解池中Al3+的质量浓度≤10 g/L,槽体加装过滤机,优选地,控制电解电压为17V,时间为10 min。
步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.3-0.4 mol/L;所述的二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.3-0.5 A/cm2,电解电压为18-20 V,温度为23-27℃,时间为8-10 min。
步骤(5)中待二次电化学腐蚀处理结束后,还包括扩孔处理及润孔处理。
所述的扩孔处理为将铝件浸泡于扩孔制剂中,所述扩孔制剂包括以下重量百分比的组分:碳酸钾 8.0-15.0%,葡萄糖酸钠1.2-2.0%,草酸钠5.0-7.2%,柠檬酸钠0.5-1.5%,余量为去离子水。
所述的润孔处理为将铝件浸泡于润孔制剂中,所述润孔制剂包括以下重量百分比的组分:十二烷基苯磺酸钠2.0-4.5%,碳酸氢钠 4.0-5.6%,葡萄糖酸钠7.5-15.0%,润湿剂0.3-1.4%,余量为去离子水;其中,所述润湿剂包括甘油、聚乙二醇、BYK-180、BYK-190、BYK-191、BYK-194或司盘85中的一种或多种。
步骤(5)所述的烘干的条件为:控制温度为58-72℃,烘烤时间为25-40 min。
与现有技术相比,本发明具有以下特点:
1)本发明方法中所采用的除油粉,相比于市售的普通除油粉,除油效果增强了2-3倍,使用周期增加了1.5-2倍,有效提高了工作效率,并且对环境污染小;
2)本发明方法具有快速、安全、工序简洁化且可控性好的优点,制得纳米孔洞分布均匀性好,纳米孔洞的表面圆润光滑,孔洞大小均一性好,可使得树脂容易进入,可有效改善铝件与塑料的纳米化结合效果;
3)本发明方法原料来源广泛,不含有胺类和含磷物质,安全环保性好,经济实用性好,便于大规模推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1:
本实施例用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
步骤(1)中除油处理的条件为:对铝件表面采用除油粉进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为65℃,脱脂时间为5 min。
除油粉包括以下组分及重量份的含量:
硅酸盐5份,过碳酸盐12份,葡萄糖酸钠20份,皂角粉10份,扩散剂NNF 6份,脂肪醇聚氧乙烯醚3份以及十二烷基磺酸钠24份。
步骤(2)中一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为125 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为100 s。
步骤(3)中碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声10 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中3 min;二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为125 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为100 s。其中,NaOH溶液的质量浓度为50 g/L。
步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.2 mol/L,草酸浓度为0.3 mol/L,硫酸浓度为0.8 mol/L;一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.2 A/cm2,电解电压为17 V,温度为25℃,时间为10 min。在进行一次电化学腐蚀处理的过程中,需控制第一酸性电解池中Al3+的质量浓度≤10 g/L,槽体加装过滤机。
步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.4 mol/L;二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.4 A/cm2,电解电压为18 V,温度为25℃,时间为10 min。
步骤(5)中待二次电化学腐蚀处理结束后,还包括扩孔处理及润孔处理。
扩孔处理为将铝件浸泡于扩孔制剂中,所述扩孔制剂包括以下重量百分比的组分:碳酸钾 10.0%,葡萄糖酸钠1.5%,草酸钠6.2%,柠檬酸钠0.8%,余量为去离子水。
润孔处理为将铝件浸泡于润孔制剂中,所述润孔制剂包括以下重量百分比的组分:十二烷基苯磺酸钠2.5%,碳酸氢钠 4.6%,葡萄糖酸钠10.0%,润湿剂0.6%,余量为去离子水;其中,润湿剂为聚乙二醇。
步骤(5)烘干的条件为:控制温度为60℃,烘烤时间为40 min。
本实施例方法制得的铝件表面纳米孔洞的孔径大小为46-62 nm,孔间距为55-60nm,孔洞分布均匀,有序度高。
实施例2:
本实施例用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
步骤(1)中除油处理的条件为:对铝件表面采用除油粉进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为60℃,脱脂时间为8 min。
除油粉包括以下组分及重量份的含量:
硅酸盐6份,过碳酸盐10份,葡萄糖酸钠25份,皂角粉12份,扩散剂NNF 5份,脂肪醇聚氧乙烯醚5份以及十二烷基磺酸钠20份。
步骤(2)中一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为120 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为100 s。
步骤(3)中碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声12 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中4 min;二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为120 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为100 s。其中,NaOH溶液的质量浓度为45 g/L。
步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.3 mol/L,草酸浓度为0.25 mol/L,硫酸浓度为0.6 mol/L;一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.1 A/cm2,电解电压为12 V,温度为23℃,时间为15 min。在进行一次电化学腐蚀处理的过程中,需控制第一酸性电解池中Al3+的质量浓度≤10 g/L,槽体加装过滤机。
步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.3 mol/L;二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.5 A/cm2,电解电压为20 V,温度为23℃,时间为10 min。
步骤(5)中待二次电化学腐蚀处理结束后,还包括扩孔处理及润孔处理。
扩孔处理为将铝件浸泡于扩孔制剂中,所述扩孔制剂包括以下重量百分比的组分:碳酸钾 9.0%,葡萄糖酸钠1.2%,草酸钠5.0%,柠檬酸钠1.0%,余量为去离子水。
润孔处理为将铝件浸泡于润孔制剂中,所述润孔制剂包括以下重量百分比的组分:十二烷基苯磺酸钠2.0%,碳酸氢钠 5.0%,葡萄糖酸钠7.5%,润湿剂1.0%,余量为去离子水;其中,润湿剂为BYK-180。
步骤(5)烘干的条件为:控制温度为70℃,烘烤时间为30 min。
本实施例方法制得的铝件表面纳米孔洞的孔径大小为55-70 nm,孔间距为60-70nm,孔洞分布均匀,有序度高。
实施例3:
本实施例用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
步骤(1)中除油处理的条件为:对铝件表面采用除油粉进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为72℃,脱脂时间为5 min。
除油粉包括以下组分及重量份的含量:
硅酸4份,过碳酸盐13份,葡萄糖酸钠18份,皂角粉10份,扩散剂NNF 8份,脂肪醇聚氧乙烯醚3份以及十二烷基磺酸钠26份。
步骤(2)中一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为100 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为120 s。
步骤(3)中碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声12 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中4 min;二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为130 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为100 s。其中,NaOH溶液的质量浓度为36 g/L。
步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.15 mol/L,草酸浓度为0.2 mol/L,硫酸浓度为1.2 mol/L;一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.3 A/cm2,电解电压为18 V,温度为25℃,时间为12 min。在进行一次电化学腐蚀处理的过程中,需控制第一酸性电解池中Al3+的质量浓度≤10 g/L,槽体加装过滤机。
步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.4 mol/L;二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.4 A/cm2,电解电压为19 V,温度为25℃,时间为12 min。
步骤(5)中待二次电化学腐蚀处理结束后,还包括扩孔处理及润孔处理。
扩孔处理为将铝件浸泡于扩孔制剂中,所述扩孔制剂包括以下重量百分比的组分:碳酸钾 15.0%,葡萄糖酸钠1.8%,草酸钠6.0%,柠檬酸钠1.5%,余量为去离子水。
润孔处理为将铝件浸泡于润孔制剂中,所述润孔制剂包括以下重量百分比的组分:十二烷基苯磺酸钠4.0%,碳酸氢钠 5.6%,葡萄糖酸钠15.0%,润湿剂1.4%,余量为去离子水;其中,润湿剂为司盘85。
步骤(5)烘干的条件为:控制温度为72℃,烘烤时间为25 min。
本实施例方法制得的铝件表面纳米孔洞的孔径大小为60-70 nm,孔间距为55-70nm,孔洞分布均匀,有序度高。
实施例4:
本实施例用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
步骤(1)中除油处理的条件为:对铝件表面采用除油粉进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为60℃,脱脂时间为8 min。
除油粉包括以下组分及重量份的含量:
硅酸7份,过碳酸盐10份,葡萄糖酸钠27份,皂角粉8份,扩散剂NNF 5份,脂肪醇聚氧乙烯醚2份以及十二烷基磺酸钠30份。
步骤(2)中一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为100 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为120 s。
步骤(3)中碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声12 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中4 min;二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为130 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为100 s。其中,NaOH溶液的质量浓度为42 g/L。
步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.3 mol/L,草酸浓度为0.4 mol/L,硫酸浓度为0.6 mol/L;一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.1 A/cm2,电解电压为12 V,温度为27℃,时间为10 min。在进行一次电化学腐蚀处理的过程中,需控制第一酸性电解池中Al3+的质量浓度≤10 g/L,槽体加装过滤机。
步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.4 mol/L;二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.3 A/cm2,电解电压为18 V,温度为25℃,时间为10 min。
步骤(5)中待二次电化学腐蚀处理结束后,还包括扩孔处理及润孔处理。
扩孔处理为将铝件浸泡于扩孔制剂中,所述扩孔制剂包括以下重量百分比的组分:碳酸钾 8.0%,葡萄糖酸钠2.0%,草酸钠5.0%,柠檬酸钠0.5%,余量为去离子水。
润孔处理为将铝件浸泡于润孔制剂中,所述润孔制剂包括以下重量百分比的组分:十二烷基苯磺酸钠4.5%,碳酸氢钠 4.0%,葡萄糖酸钠7.5%,润湿剂0.3%,余量为去离子水;其中,润湿剂由甘油与BYK-194、BYK-190按质量比为2:1:1混合而成。
步骤(5)烘干的条件为:控制温度为58℃,烘烤时间为40 min。
本实施例方法制得的铝件表面纳米孔洞的孔径大小为40-50 nm,孔间距为50-62nm,孔洞分布均匀,有序度高。
实施例5:
本实施例用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
步骤(1)中除油处理的条件为:对铝件表面采用除油粉进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为60℃,脱脂时间为8 min。
除油粉包括以下组分及重量份的含量:
硅酸4份,过碳酸盐15份,葡萄糖酸钠18份,皂角粉15份,扩散剂NNF 8份,脂肪醇聚氧乙烯醚5份以及十二烷基磺酸钠20份。
步骤(2)中一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为135 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为60 s。
步骤(3)中碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声8 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中2 min;二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为135 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为90 s。其中,NaOH溶液的质量浓度为35 g/L。
步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.15 mol/L,草酸浓度为0.2 mol/L,硫酸浓度为0.8 mol/L;一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.15 A/cm2,电解电压为13 V,温度为25℃,时间为11 min。在进行一次电化学腐蚀处理的过程中,需控制第一酸性电解池中Al3+的质量浓度≤10 g/L,槽体加装过滤机。
步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.32 mol/L;二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.35 A/cm2,电解电压为19 V,温度为25℃,时间为9 min。
步骤(5)中待二次电化学腐蚀处理结束后,还包括扩孔处理及润孔处理。
扩孔处理为将铝件浸泡于扩孔制剂中,所述扩孔制剂包括以下重量百分比的组分:碳酸钾 15.0%,葡萄糖酸钠1.2%,草酸钠7.2%,柠檬酸钠1.5%,余量为去离子水。
润孔处理为将铝件浸泡于润孔制剂中,所述润孔制剂包括以下重量百分比的组分:十二烷基苯磺酸钠2.0%,碳酸氢钠 5.6%,葡萄糖酸钠15.0%,润湿剂1.4%,余量为去离子水;其中,润湿剂由聚乙二醇与司盘85、BYK-190按质量比为1:1:1混合而成。
步骤(5)烘干的条件为:控制温度为70℃,烘烤时间为30 min。
本实施例方法制得的铝件表面纳米孔洞的孔径大小为53-76 nm,孔间距为60-81nm,孔洞分布均匀,有序度高。
实施例6:
本实施例用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
步骤(1)中除油处理的条件为:对铝件表面采用除油粉进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为60℃,脱脂时间为8 min。
除油粉包括以下组分及重量份的含量:
硅酸4份,过碳酸盐15份,葡萄糖酸钠18份,皂角粉15份,扩散剂NNF 8份,脂肪醇聚氧乙烯醚5份以及十二烷基磺酸钠20份。
步骤(2)中一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为135 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为60 s。
步骤(3)中碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声8 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中2 min;二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为135 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为90 s。其中,NaOH溶液的质量浓度为35 g/L。
步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.15 mol/L,草酸浓度为0.2 mol/L,硫酸浓度为0.8 mol/L;一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.15 A/cm2,电解电压为13 V,温度为25℃,时间为14 min。在进行一次电化学腐蚀处理的过程中,需控制第一酸性电解池中Al3+的质量浓度≤10 g/L,槽体加装过滤机。
步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.32 mol/L;二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.35 A/cm2,电解电压为19 V,温度为25℃,时间为9 min。
步骤(5)中待二次电化学腐蚀处理结束后,还包括扩孔处理及润孔处理。
扩孔处理为将铝件浸泡于扩孔制剂中,所述扩孔制剂包括以下重量百分比的组分:碳酸钾 15.0%,葡萄糖酸钠1.2%,草酸钠7.2%,柠檬酸钠1.5%,余量为去离子水。
润孔处理为将铝件浸泡于润孔制剂中,所述润孔制剂包括以下重量百分比的组分:十二烷基苯磺酸钠2.0%,碳酸氢钠 5.6%,葡萄糖酸钠15.0%,润湿剂1.4%,余量为去离子水;其中,润湿剂由聚乙二醇与司盘85、BYK-190按质量比为1:1:1混合而成。
步骤(5)烘干的条件为:控制温度为70℃,烘烤时间为30 min。
本实施例方法制得的铝件表面纳米孔洞的孔径大小为48-72 nm,孔间距为50-60nm,孔洞分布均匀,有序度高。
实施例7:
本实施例用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
步骤(1)中除油处理的条件为:对铝件表面采用除油粉进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为65℃,脱脂时间为6 min。
除油粉包括以下组分及重量份的含量:
硅酸5份,过碳酸盐12份,葡萄糖酸钠24份,皂角粉10份,扩散剂NNF 7份,脂肪醇聚氧乙烯醚3份以及十二烷基磺酸钠23份。
步骤(2)中一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为135 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为60 s。
步骤(3)中碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声10 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中3 min;二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为124 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为110 s。其中,NaOH溶液的质量浓度为42 g/L。
步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.24 mol/L,草酸浓度为0.36 mol/L,硫酸浓度为1.0 mol/L;一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.24 A/cm2,电解电压为14 V,温度为25℃,时间为12 min。在进行一次电化学腐蚀处理的过程中,需控制第一酸性电解池中Al3+的质量浓度≤10 g/L,槽体加装过滤机。
步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.38 mol/L;二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.42 A/cm2,电解电压为18 V,温度为25℃,时间为8 min。
步骤(5)中待二次电化学腐蚀处理结束后,还包括扩孔处理及润孔处理。
扩孔处理为将铝件浸泡于扩孔制剂中,所述扩孔制剂包括以下重量百分比的组分:碳酸钾 15.0%,葡萄糖酸钠1.2%,草酸钠7.2%,柠檬酸钠1.5%,余量为去离子水。
润孔处理为将铝件浸泡于润孔制剂中,所述润孔制剂包括以下重量百分比的组分:十二烷基苯磺酸钠2.8%,碳酸氢钠 4.7%,葡萄糖酸钠11.5%,润湿剂0.9%,余量为去离子水;其中,润湿剂由聚乙二醇与司盘85、BYK-180按质量比为1:1:1混合而成。
步骤(5)烘干的条件为:控制温度为68℃,烘烤时间为35 min。
实施例8:
本实施例用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
步骤(1)中除油处理的条件为:对铝件表面采用除油粉进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为70℃,脱脂时间为5 min。
除油粉包括以下组分及重量份的含量:
硅酸5份,过碳酸盐10份,葡萄糖酸钠19份,皂角粉7.5份,扩散剂NNF 6.5份,脂肪醇聚氧乙烯醚3份以及十二烷基磺酸钠28份。
步骤(2)中一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为100 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为110 s。
步骤(3)中碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声8 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中3 min;二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为124 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为110 s。其中,NaOH溶液的质量浓度为42 g/L。
步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.24 mol/L,草酸浓度为0.36 mol/L,硫酸浓度为1.0 mol/L;一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.28 A/cm2,电解电压为16 V,温度为25℃,时间为12 min。在进行一次电化学腐蚀处理的过程中,需控制第一酸性电解池中Al3+的质量浓度≤10 g/L,槽体加装过滤机。
步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.38 mol/L;二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.45 A/cm2,电解电压为18 V,温度为25℃,时间为8 min。
步骤(5)中待二次电化学腐蚀处理结束后,还包括扩孔处理及润孔处理。
扩孔处理为将铝件浸泡于扩孔制剂中,所述扩孔制剂包括以下重量百分比的组分:碳酸钾 11.0%,葡萄糖酸钠1.7%,草酸钠6.4%,柠檬酸钠0.8%,余量为去离子水。
润孔处理为将铝件浸泡于润孔制剂中,所述润孔制剂包括以下重量百分比的组分:十二烷基苯磺酸钠3.4%,碳酸氢钠 5.6%,葡萄糖酸钠12.0%,润湿剂0.7%,余量为去离子水;其中,润湿剂为BYK-191。
步骤(5)烘干的条件为:控制温度为62℃,烘烤时间为40 min。
实施例9:
本实施例用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
步骤(1)中除油处理的条件为:对铝件表面采用除油粉进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为70℃,脱脂时间为5 min。
除油粉包括以下组分及重量份的含量:
硅酸6份,过碳酸盐14份,葡萄糖酸钠21份,皂角粉9份,扩散剂NNF 5份,脂肪醇聚氧乙烯醚4份以及十二烷基磺酸钠27份。
步骤(2)中一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为110 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为120 s。
步骤(3)中碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声8 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中3 min;二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为128 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为120 s。其中,NaOH溶液的质量浓度为48 g/L。
步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.24 mol/L,草酸浓度为0.36 mol/L,硫酸浓度为1.0 mol/L;一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.28 A/cm2,电解电压为16 V,温度为25℃,时间为12 min。在进行一次电化学腐蚀处理的过程中,需控制第一酸性电解池中Al3+的质量浓度≤10 g/L,槽体加装过滤机。
步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.38 mol/L;二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.45 A/cm2,电解电压为18 V,温度为25℃,时间为8 min。
步骤(5)烘干的条件为:控制温度为60℃,烘烤时间为40 min。
本实施例方法制得的铝件表面纳米孔洞的孔径大小为16-32 nm,孔间距为54-70nm,孔洞分布均匀,有序度高。
实施例10:
本实施例用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
步骤(1)中除油处理的条件为:对铝件表面采用除油粉进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为70℃,脱脂时间为5 min。
除油粉包括以下组分及重量份的含量:
硅酸6份,过碳酸盐14份,葡萄糖酸钠21份,皂角粉9份,扩散剂NNF 5份,脂肪醇聚氧乙烯醚4份以及十二烷基磺酸钠27份。
步骤(2)中一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为110 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为120 s。
步骤(3)中碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声8 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中3 min;二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为128 g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为120 s。其中,NaOH溶液的质量浓度为48 g/L。
步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.2 mol/L,草酸浓度为0.4 mol/L,硫酸浓度为0.8 mol/L;一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.16 A/cm2,电解电压为13 V,温度为25℃,时间为15 min。在进行一次电化学腐蚀处理的过程中,需控制第一酸性电解池中Al3+的质量浓度≤10 g/L,槽体加装过滤机。
步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.3 mol/L;二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.5 A/cm2,电解电压为20 V,温度为25℃,时间为10 min。
步骤(5)烘干的条件为:控制温度为60℃,烘烤时间为40 min。
本实施例方法制得的铝件表面纳米孔洞的孔径大小为10-25 nm,孔间距为40-65nm,孔洞分布均匀,有序度高。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:
步骤(1):对铝件表面进行除油处理;
步骤(2):用水清洗步骤(1)经除油处理后的铝件表面,随后对铝件表面进行一次中和;
步骤(3):用水清洗步骤(2)经一次中和后的铝件表面,随后对铝件表面进行碱蚀处理,待碱蚀处理结束后,对铝件表面进行二次中和;
步骤(4):以步骤(3)经二次中和后的铝件为阳极,置于第一酸性电解池中进行一次电化学腐蚀处理;
步骤(5):以步骤(4)经一次电化学腐蚀处理的铝件为阳极,置于第二酸性电解池中进行二次电化学腐蚀处理,待二次电化学腐蚀处理结束后,用水清洗后,烘干,即可。
2.根据权利要求1所述的一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,其特征在于,步骤(1)中所述的除油处理的条件为:对铝件表面采用除油剂进行脱脂以出去表面油污,脱脂温度为60-72℃,脱脂时间为5-8 min。
3.根据权利要求1所述的一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,其特征在于,步骤(2)中所述的一次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为100-135g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为60-120 s。
4.根据权利要求1所述的一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,其特征在于,步骤(3)中所述的碱蚀处理的条件为:先将铝件置于乙醇中超声8-12 min,用蒸馏水冲洗,再浸渍于NaOH溶液中2-4 min;所述的二次中和的条件为:将铝件置于质量浓度为120-135g/L的HNO3溶液中,进行中和,时间为90-120 s。
5.根据权利要求4所述的一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,其特征在于,所述的NaOH溶液的质量浓度为35-50 g/L。
6.根据权利要求1所述的一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,其特征在于,步骤(4)中第一酸性电解池中的盐酸浓度为0.15-0.3 mol/L,草酸浓度为0.2-0.4 mol/L,硫酸浓度为0.6-1.2 mol/L;所述的一次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.1-0.3 A/cm2,电解电压为10-12 V,温度为23-27℃,时间为10-15 min。
7.根据权利要求1所述的一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,其特征在于,步骤(5)中第二酸性电解池中的草酸浓度为0.3-0.4 mol/L;所述的二次电化学腐蚀处理的条件为:控制腐蚀电流密度为0.3-0.5 A/cm2,电解电压为15-20 V,温度为23-27℃,时间为8-10 min。
8.根据权利要求1所述的一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,其特征在于,步骤(5)中待二次电化学腐蚀处理结束后,还包括扩孔处理及润孔处理。
9.根据权利要求8所述的一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,其特征在于,所述的扩孔处理为将铝件浸泡于扩孔制剂中,所述扩孔制剂包括以下重量百分比的组分:碳酸钾 8.0-15.0%,葡萄糖酸钠1.2-2.0%,草酸钠5.0-7.2%,柠檬酸钠0.5-1.5%,余量为去离子水。
10.根据权利要求8所述的一种用于纳米注塑的铝件表面纳米孔洞处理方法,其特征在于,所述的润孔处理为将铝件浸泡于润孔制剂中,所述润孔制剂包括以下重量百分比的组分:十二烷基苯磺酸钠2.0-4.5%,碳酸氢钠 4.0-5.6%,葡萄糖酸钠7.5-15.0%,润湿剂0.3-1.4%,余量为去离子水;其中,所述润湿剂包括甘油、聚乙二醇、BYK-180、BYK-190、 BYK-191、BYK-194或司盘85中的一种或多种。
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