CN114262922A - 一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝型材的加工技术，具体涉及一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，本发明调整微蚀液的成分，对铝型材进行微蚀，在铝型材表面形成微孔结构便于后续的喷涂时提高基地与喷涂层的结合力，本发明通过微蚀去除天然生成的氧化膜，再阳极氧化产生质地更均匀的氧化膜，提高铝型材基底的耐腐蚀性，喷涂的耐腐蚀层有利于铝型材表面形成致密的物理隔绝层，延缓了腐蚀介质在环氧涂层中的扩散，改善其对基底的防护性能。
Description
技术领域
本发明涉及铝型材的表面处理技术，具体涉及一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺。
背景技术
铝型材是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝型材结构件的需求日益增多。
传统的高强铝型材虽然具有较高的强度，但它较低的断裂韧性和抗应力腐蚀性能却制约它的应用。采用传统的加工工艺下，虽然能铝型材的强度要求，但应力疲劳和抗应力腐蚀性能还不能充分满足其他领域铝型材的使用要求，而且由于外界酸性或碱性物质的腐蚀，使铝型材受损较为严重，大大缩短了铝型材的使用寿命。
现有技术中也有在铝型材表面喷涂防腐剂，但是防腐剂容易脱落，最终无法实现防腐的效果。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，包括如下步骤：
步骤A：将铝型材进行除油除脂；
步骤B：向铝型材表面喷涂微蚀液，所用的蚀刻液由盐酸1-5%、磷酸 1%-5%、三乙醇胺0.1-1% 、磷酸氢二铵1-2%、二甲基硅氧烷0.01-0.03%、3-噻唑-2-甲酰氯0.5-1.0%、余量水组成；
步骤C：将微蚀后的铝型材进行清洗烘干后，置于体积比为15：（0.1-0.5）：4的硫酸、草酸、去离子水的氧化槽内，进行阳极氧化，然后取出置于沸水中处理40-60min，取出烘干；在进行电解氧化处理时，增加的少量草酸提高氧化膜的硬度，再利用沸水封闭氧化膜中的微孔，烘干，减少微孔，提高氧化膜的密度，保证氧化膜的均匀性和高致密性；
步骤D：在清洗干燥后的铝型材表面喷涂耐腐蚀层，该耐腐蚀层为将3-5份改性石墨烯、1-3份碳化硅、1-3份纳米氧化锆在10-20份去离子水中分散均匀后，加入到90-100份环氧树脂中分散均匀，再加入45-50份固化剂，搅拌均匀得到的，最后将喷涂好的铝型材放入固化箱中固化后，自然冷却。耐腐蚀层中的改性石墨烯、碳化硅、纳米氧化锆具有很好的耐腐蚀性和硬度，这将有利于其形成致密的物理隔绝层，延缓了腐蚀介质在环氧涂层中的扩散，改善其对基底的防护性能。
步骤A中除油剂包括氢氧化钠70-100g/l、磷酸三钠 30-50g/l、表面活性剂6-8g/l。
所述步骤B中微蚀的温度为15-30℃，时间为30—40min。
步骤C中温度为12-25℃，电流密度为1-2A/dm2，电压为13-23V,时间为30-40min。
所述步骤C中清洗为自来水清洗，干燥温度为20-30摄氏度。
所述步骤D中喷涂时压缩空气压力0.4-0.7Mpa，静电喷涂电压50-60KV，喷枪与工件的距离100-150mm。
所述改性石墨烯由2-4重量份氯化镧、1-2重量份硅烷偶联剂KH550加入到5-10重量份乙醇中得到稀土液，将2-4重量份氧化石墨烯浸入5-10重量份N，N－二甲基甲酰胺中，然后加入到上述稀土溶液中，洗涤、干燥，通过改性进一步提高耐腐蚀性。
所述步骤D中固化温度为210-220℃、固化时间为30-60min。
所述步骤B微蚀液中无机酸用于还原或剥离金属表面的氧化物，磷酸氢二铵作为稳定剂，作用于抑制活性原子态氧之间结合成氧气外逸，从而保持溶液中原子态氧的一定浓度，保持溶液的蚀刻作用。二甲基硅氧烷可以减少泡沫的生成，防止生成的气泡附着在工件的表面影响蚀刻过程的进行。三乙醇胺可作为金属螯合剂阻止随着蚀刻液中A13+的增加而产生的沉淀，延长溶液使用寿命，三乙醇胺同时还可以作为缓蚀剂，一次微蚀主要是提供一个稳定的微蚀环境，还原或剥离金属表面的氧化物，形成微孔结构。胺类和噻唑类缓蚀剂配合易于在金属表面形成一层阻挡膜，达到缓蚀刻效果，防止蚀刻速度过快，影响产品品质。
所述步骤B通过微蚀去除天然生成的氧化膜，便于后期通过所述步骤C阳极氧化产生质地均匀的氧化膜，
涂层的厚度为15-25μm，随后使用烘干箱进行烘干，烘干箱内部温度为150-180℃，烘干时长为2.5-3h。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明调整微蚀液的成分，对铝型材进行微蚀，在铝型材表面形成微孔结构便于后续的喷涂时提高基地与喷涂层的结合力，本发明通过微蚀去除天然生成的氧化膜，再阳极氧化产生质地更均匀的氧化膜，提高铝型材基底的耐腐蚀性，喷涂的耐腐蚀层有利于铝型材表面形成致密的物理隔绝层，延缓了腐蚀介质在环氧涂层中的扩散，改善其对基底的防护性能。
具体实施方式：
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，包括如下步骤：
步骤A：将铝型材进行除油除脂；
步骤B：向铝型材表面喷涂微蚀液，所用的蚀刻液由盐酸1%、磷酸 1%、三乙醇胺0.1% 、磷酸氢二铵1%、二甲基硅氧烷0.01%、3-噻唑-2-甲酰氯0.5%、余量水组成；
步骤C：将微蚀后的铝型材进行清洗烘干后，置于体积比为15：0.1：4的硫酸、草酸、去离子水的氧化槽内，进行阳极氧化，然后取出置于沸水中处理40min，取出烘干；
步骤D：在清洗干燥后的铝型材表面喷涂耐腐蚀层，该耐腐蚀层为将3份改性石墨烯、1份碳化硅、1份纳米氧化锆在10份去离子水中分散均匀后，加入到90份丙三醇环氧树脂中分散均匀，再加入45份间1,3-二氨基-5羧基苯固化剂，搅拌均匀得到的，最后将喷涂好的铝型材放入固化箱中固化后，自然冷却。该耐腐蚀层涂层的厚度为16μm。
步骤A中除油剂包括氢氧化钠70g/l、磷酸三钠 30g/l、表面活性剂月桂基磺化琥珀酸单酯二钠6g/l。
所述步骤B中微蚀的温度为15℃，时间为30min。
步骤C中温度为12℃，电流密度为1A/dm2，电压为13V,时间为30min。
所述步骤C中清洗为自来水清洗，干燥温度为20摄氏度。
所述步骤D中喷涂时压缩空气压力0.4Mpa，静电喷涂电压50KV，喷枪与工件的距离100mm。
所述改性石墨烯由2重量份氯化镧、1重量份硅烷偶联剂KH550加入到5重量份乙醇中得到稀土液，将2重量份氧化石墨烯浸入5重量份N，N－二甲基甲酰胺中，然后加入到上述稀土溶液中，洗涤、干燥。
所述步骤D中固化温度为210℃、固化时间为60min。
对比例1：本发明与实施例1的不同之处在于省略了步骤B。
本发明实施例的涂层硬度为5H，接触角为160，滚动角为6，剥离强度比对比例1提高12%。按照本发明方法处理的铝型材表面具有优异的耐磨性能、耐污性能和耐腐蚀性能。
实施例2
一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，包括如下步骤：
步骤A：将铝型材进行除油除脂；
步骤B：向铝型材表面喷涂微蚀液，所用的蚀刻液由盐酸2%、磷酸 3%、三乙醇胺0.5% 、磷酸氢二铵1%、二甲基硅氧烷0.02%、3-噻唑-2-甲酰氯0.8%、余量水组成；
步骤C：将微蚀后的铝型材进行清洗烘干后，置于体积比为15：0.4：4的硫酸、草酸、去离子水的氧化槽内，进行阳极氧化，然后取出置于沸水中处理50min，取出烘干；
步骤D：在清洗干燥后的铝型材表面喷涂耐腐蚀层，该耐腐蚀层为将4份改性石墨烯、2份碳化硅、2份纳米氧化锆在15份去离子水中分散均匀后，加入到95份E-51型环氧树脂中分散均匀，再加入45份二苯基双胍固化剂，搅拌均匀得到的，最后将喷涂好的铝型材放入固化箱中固化后，自然冷却。耐腐蚀层涂层的厚度为18μm。
步骤A中除油剂包括氢氧化钠80g/l、磷酸三钠 40g/l、表面活性剂月桂基磺化琥珀酸单酯二钠7g/l。
所述步骤B中微蚀的温度为23℃，时间为35min。
步骤C中温度为22℃，电流密度为2A/dm2，电压为20V,时间为35min。
所述步骤C中清洗为自来水清洗，干燥温度为25摄氏度。
所述步骤D中喷涂时压缩空气压力0.6Mpa，静电喷涂电压56KV，喷枪与工件的距离120mm。
所述改性石墨烯由3重量份氯化镧、2重量份硅烷偶联剂KH550加入到7重量份乙醇中得到稀土液，将3重量份氧化石墨烯浸入6重量份N，N－二甲基甲酰胺中，然后加入到上述稀土溶液中，洗涤、干燥。
所述步骤D中固化温度为215℃、固化时间为40min。
对比例2：本发明与实施例2的不同之处在于省略了步骤B。
本发明实施例的涂层硬度为5H，接触角为162，滚动角为5，剥离强度比对比例2提高13%。按照本发明方法处理的铝型材表面具有优异的耐磨性能、耐污性能和耐腐蚀性能。
实施例3
一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，包括如下步骤：
步骤A：将铝型材进行除油除脂；
步骤B：向铝型材表面喷涂微蚀液，所用的蚀刻液由盐酸5%、磷酸5%、三乙醇胺1% 、磷酸氢二铵2%、二甲基硅氧烷0.03%、3-噻唑-2-甲酰氯1.0%、余量水组成；
步骤C：将微蚀后的铝型材进行清洗烘干后，置于体积比为15： 0.5：4的硫酸、草酸、去离子水的氧化槽内，进行阳极氧化，然后取出置于沸水中处理60min，取出烘干；
步骤D：在清洗干燥后的铝型材表面喷涂耐腐蚀层，该耐腐蚀层为将5份改性石墨烯、3份碳化硅、3份纳米氧化锆在20份去离子水中分散均匀后，加入到100份丙三醇环氧树脂中分散均匀，再加入50份间1,3-二氨基-5羧基苯固化剂，搅拌均匀得到的，最后将喷涂好的铝型材放入固化箱中固化后，自然冷却。耐腐蚀层涂层的厚度为20μm。
步骤A中除油剂包括氢氧化钠100g/l、磷酸三钠 50g/l、表面活性剂月桂基磺化琥珀酸单酯二钠8g/l。
所述步骤B中微蚀的温度为30℃，时间为40min。
步骤C中温度为25℃，电流密度为2A/dm2，电压为23V,时间为40min。
所述步骤C中清洗为自来水清洗，干燥温度为30摄氏度。
所述步骤D中喷涂时压缩空气压力0.7Mpa，静电喷涂电压60KV，喷枪与工件的距离150mm。
所述改性石墨烯由4重量份氯化镧、2重量份硅烷偶联剂KH550加入到10重量份乙醇中得到稀土液，将4重量份氧化石墨烯浸入10重量份N，N－二甲基甲酰胺中，然后加入到上述稀土溶液中，洗涤、干燥。
所述步骤D中固化温度为220℃、固化时间为60min。
对比例3：本发明与实施例3的不同之处在于省略了步骤B。
本发明实施例的涂层硬度为5H，接触角为163，滚动角为6，剥离强度比对比例3提高14%。按照本发明方法处理的铝型材表面具有优异的耐磨性能、耐污性能和耐腐蚀性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤A：将铝型材进行除油除脂；
步骤B：向铝型材表面喷涂微蚀液，所用的蚀刻液由盐酸1-5%、磷酸 1%-5%、三乙醇胺0.1-1% 、磷酸氢二铵1-2%、二甲基硅氧烷0.01-0.03%、3-噻唑-2-甲酰氯0.5-1.0%、余量水组成；
步骤C：将微蚀后的铝型材进行清洗烘干后，置于体积比为15：（0.1-0.5）：4的硫酸、草酸、去离子水的氧化槽内，进行阳极氧化，然后取出置于沸水中处理40-60min，取出烘干；
步骤D：在清洗干燥后的铝型材表面喷涂耐腐蚀层，该耐腐蚀层为将3-5份改性石墨烯、1-3份碳化硅、1-3份纳米氧化锆在10-20份去离子水中分散均匀后，加入到90-100份环氧树脂中分散均匀，再加入45-50份固化剂，搅拌均匀得到的，最后将喷涂好的铝型材放入固化箱中固化后，自然冷却。
2.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，其特征在于：步骤A中除油剂包括氢氧化钠70-100g/l、磷酸三钠 30-50g/l、表面活性剂6-8g/l。
3.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，其特征在于：所述步骤B中微蚀的温度为15-30℃，时间为30—40min。
4.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，其特征在于：步骤C中温度为12-25℃，电流密度为1-2A/dm2，电压为13-23V,时间为30-40min。
5.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，其特征在于：所述步骤C中清洗为自来水清洗，干燥温度为20-30摄氏度。
6.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，其特征在于：所述步骤D中喷涂时压缩空气压力0.4-0.7Mpa，静电喷涂电压50-60KV，喷枪与工件的距离100-150mm。
7.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，其特征在于：所述改性石墨烯由2-4重量份氯化镧、1-2重量份硅烷偶联剂KH550加入到5-10重量份乙醇中得到稀土液，将2-4重量份氧化石墨烯浸入5-10重量份N，N－二甲基甲酰胺中，然后加入到上述稀土溶液中，洗涤、干燥而得。
8.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性的铝型材的加工工艺，其特征在于：所述步骤D中固化温度为210-220℃、固化时间为30-60min。
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