一种3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法技术

本申请提出一种3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法，包括如下过程：3D打印AlMgSc合金依次经过碱洗、第一次水洗、酸洗、第二次水洗、元素表调处理和第三次水洗，得到预处理AlMgSc合金；将所述预处理AlMgSc合金连接阳极氧化电源的阳极，铅板或铝合金连接阳极氧化电源的阴极，置于阳极氧化溶液中进行阳极氧化反应；阳极氧化后的AlMgSc合金进行超声清洗；清洗后的AlMgSc合金置于染色剂溶液中染色处理后进行水洗和封孔处理。该方法将3D打印AlMgSc合金经过预处理后，进行阳极氧化处理，能够有效解决了AlMgSc合金表面多孔洞及由Mg、Sc合金元素导致的阳极氧化膜层染色不均匀和颜色发暗的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法


[0001]本申请涉及铝合金阳极氧化
，尤其涉及一种3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法。

技术介绍

[0002]铝合金是应用最为广泛的轻合金材料之一，铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金的密度为2.63～2.85g/cm，有较高的强度(σ
b
为110～650MPa)，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。但铝合金一般硬度较低、化学活性高等特点，导致耐蚀性和耐磨性常常不满足使用要求。阳极氧化技术是铝合金常用表面处理技术，通过阳极氧化处理，使铝合金表面转化为多孔氧化铝膜层，可大幅提升其耐蚀性和耐磨性。并且，在阳极氧化后通过染色处理可使铝合金阳极氧化层呈现靓丽的颜色，装饰效果良好。
[0003]近年来，采用3D打印工艺制造铝合金部件的应用越来越广。作为3D打印材料的铝合金一般要满足高强度和高流动性要求，一般在3D打印粉末内添加Si、Mg等合金元素以达到上述性能要求。AlMgSc合金是近年来开发新型铝合金3D打印材料，该合金含有Mg(5
‑
8％)、Si(0.5
‑
1.5％)、Sc(0.4
‑
0.8％)等合金成分，合金成分的加入改善了铝合金组织结构，提高了拉伸强度，抗疲劳性、可焊接性、强度/重量比、延展性都远优于普通铝合金，十分适用于航空航天、军工和运输领域的3D打印部件的制造。添加Mg、Si、Sc等合金元素提升了铝合金的机械性能，但同时这些元素为后续表面处理制造了难度。Mg、Si、Sc元素为阳极氧化有害元素，这些合金元素的添加常常导致膜层颜色变暗甚至变黑，并且会导致阳极氧化膜层产生疏松，使其耐磨性和耐蚀性降低；再者，3D打印铝合金表面及内部存在大量微小气孔，由于气孔内部电流密度异常及难以清理的残留氧化液，常导致表面阳极氧化膜层不均匀甚至出现表面斑点，造成阳极氧化膜层缺陷。现有阳极氧化工艺还难以有效解决以上问题，因此需要开发新型阳极氧化工艺以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本申请的目的在于提出一种3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法，该方法将3D打印AlMgSc合金在经碱洗
→
水洗
→
酸洗
→
水洗
→
元素表调处理
→
水洗处理后以合金连接阳极氧化电源阳极，以铅板或铝合金连接阳极氧化电源阴极，置入阳极氧化溶液中施加一定电压进行阳极氧化处理，能够有效解决了3D打印AlMgSc合金表面多孔洞及由Mg、Sc合金元素导致的阳极氧化膜层染色不均匀和颜色发暗的问题。
[0006]为达到上述目的，本申请提出的一种3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法，包括如下过程：
[0007]3D打印AlMgSc合金依次经过碱洗、第一次水洗、酸洗、第二次水洗、元素表调处理和第三次水洗，得到预处理AlMgSc合金；
[0008]将所述预处理AlMgSc合金连接阳极氧化电源的阳极，铅板或铝合金连接阳极氧化电源的阴极，置于阳极氧化溶液中进行阳极氧化反应；
[0009]阳极氧化后的AlMgSc合金进行超声清洗；
[0010]清洗后的AlMgSc合金置于染色剂溶液中染色处理后进行水洗和封孔处理。
[0011]在本申请中元素表调处理过程可有效调整铝合金表面合金元素，可有效降低表面Mg、Si含量，提高阳极氧化膜层透明度和致密性。
[0012]优选地，所述碱洗过程为利用浓度为1
‑
5mol/L的NaOH水溶液洗涤1
‑
3min。
[0013]优选地，所述酸洗过程为利用质量比为100:20:0.1的磷酸、硫酸、醋酸镍混合液作为酸洗液在70
‑
90℃下酸洗1
‑
3min。
[0014]优选地，所述元素表调处理的过程为利用硝酸、氢氟酸和表面活性剂的混合水溶液处理1
‑
5min。
[0015]优选地，所述混合水溶液中硝酸浓度为15％
‑
20％，氢氟酸浓度为1
‑
5％，表面活性剂浓度为0.5％
‑
2％，表面活性剂为羧酸型表面活性剂。
[0016]优选地，所述第一次水洗、所述第二次水洗和所述第三次水洗过程中均水洗1
‑
3次。
[0017]优选地，所述阳极氧化溶液为硫酸水溶液、硫酸铝水溶液、羧酸表面活性剂水溶液、宽温剂水溶液组成的混合溶液。
[0018]优选地，所述硫酸水溶液浓度为7
‑
10％，硫酸铝水溶液浓度为2
‑
5g/L，草酸水溶液浓度为3
‑
7g/L、羧酸表面活性剂水溶液浓度为0.5
‑
2％，甘油宽温剂水溶液浓度为2
‑
5g/L。
[0019]与传统技术相比，在本申请中阳极氧化溶液相较于传统硫酸阳极氧化液硫酸浓度较低，较为环保；阳极氧化溶液中添加羧酸表面活性剂可大幅提升阳极氧化膜层均匀性。
[0020]优选地，所述阳极氧化反应过程中阳极氧化电压为10
‑
14V，电流密度为0.7
‑
1.5A/dm2，阳极氧化时间为30
‑
180min。
[0021]优选地，所述超声清洗过程为常温下超声清洗2
‑
3次，每次超声清洗5
‑
10min。
[0022]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0023]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1是本申请实施例1提出的3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法工艺流程图的结构示意图；
[0025]图2是本申请实施例1所得试样阳极氧化膜层厚度与氧化时间的关系图；
[0026]图3是本申请实施例1氧化60分钟后所得3D打印AlMgSc合金阳极氧化后样品截面扫描电镜图片；
[0027]图4是本申请实施例1所制备的3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化染色后与比色板颜色对比图片。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]下面将结合实施例对本专利技术的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法，其特征在于，包括如下过程：3D打印AlMgSc合金依次经过碱洗、第一次水洗、酸洗、第二次水洗、元素表调处理和第三次水洗，得到预处理AlMgSc合金；将所述预处理AlMgSc合金连接阳极氧化电源的阳极，铅板或铝合金连接阳极氧化电源的阴极，置于阳极氧化溶液中进行阳极氧化反应；阳极氧化后的AlMgSc合金进行超声清洗；清洗后的AlMgSc合金置于染色剂溶液中染色处理后进行水洗和封孔处理。2.如权利要求1所述的一种3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法，其特征在于，所述碱洗过程为利用浓度为1
‑
5mol/L的NaOH水溶液洗涤1
‑
3min。3.如权利要求1所述的一种3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法，其特征在于，所述酸洗过程为利用质量比为100:20:0.1的磷酸、硫酸、醋酸镍混合液作为酸洗液在70
‑
90℃下酸洗1
‑
3min。4.如权利要求1所述的一种3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法，其特征在于，所述元素表调处理的过程为利用硝酸、氢氟酸和表面活性剂的混合水溶液处理1
‑
5min。5.如权利要求4所述的一种3D打印AlMgSc合金表面阳极氧化方法，其特征在于，所述混合水溶液中硝酸浓度为15％
‑
20％，氢氟酸浓度为1
‑
5％，表面活性剂浓度为0.5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：高麟，马大衍，王红波，李志永，汪旭，覃正，关锴，
申请(专利权)人：西安超宇微晶新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：