铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺制造技术

本发明专利技术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。采用本发明专利技术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；三者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，四者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。

【技术实现步骤摘要】
铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺
本专利技术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。
技术介绍
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，各种光学瞄准系统、光学测距系统、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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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，本专利技术是这样的：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。而本专利技术所述的工艺，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、本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。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：所述的硬质阳极氧化采用混酸硬质阳极氧化。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、铝离子。5、如权利要求4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％。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：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％。7、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。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。9、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20～60μm。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：硬质阳极氧化膜的厚度控制在20～50μm。11、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。12、如权利要求11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...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹洪庆，吴厚昌，吕基成，方敏，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]