一种金属涂层材料制造技术

本发明专利技术提供了一种金属涂层材料，通过浸泡氯化铍和水热表面改性，在铝材表面形成微纳米的含氟的铍铝氢氧化物层，然后通过阳极氧化和微弧氧化处理，有效的在阳极氧化膜中增加铍的氧化物，进而获得低孔隙率的氧化膜，其耐腐蚀性优良。性优良。性优良。

【技术实现步骤摘要】
一种金属涂层材料


[0001]本专利技术涉及一种金属涂层材料，尤其涉及一种高致密，耐腐蚀的铝合金制备方法。

技术介绍

[0002]材料表面处理技术就是通过各种方法对材料表面进行处理，在材料表面生成一层保护膜，使材料获得一些希望能够得到的性能，如装饰性、光电磁特性、较好的耐磨性和耐腐蚀性等，使材料能够拥有更长的使用寿命和更大的应用范围。在材料表面生成保护膜的过程中会涉及到物理、材料、化学、微电子学等学科，机理十分复杂，应用也非常广泛。材料表面处理技术从最初的改善材料的耐磨性和耐腐蚀性，发展到如今的在提高材料耐磨性和耐腐蚀性的基础上，给予材料更新、更强大的功能。
[0003]铝及其合金表面处理的主要目的是要解决或者提高其装饰性、功能性和防护性等方面的问题。铝合金装饰性的主要目的是从其美观性出发，提高材料自身的外观品质。功能性的主要目的是指赋予铝合金材料新的功能(如光电功能、电磁功能等)，使之用途更加广泛。铝容易发生腐蚀，因此，防护性的主要目的是防止铝腐蚀，保护铝基体。
[0004]阳极氧化反应过程中包含着膜的生成与膜的溶解。阳极氧化时，首先在阳极铝表面上生成附着性较良好的非导电性薄膜，这层薄膜由致密无孔的非晶态氧化物组成，称为阻挡层。伴随着氧化物薄膜的继续生长，多孔型膜的各个面上发生化学溶解与电化学溶解而形成的局部溶解。当膜的生成速率大于膜的溶解速率时，氧化膜的厚度就能获得增长，当两者速度相等时，阳极氧化膜厚度会达到一稳定值。而当氧化膜的生长速度降低到小于等于氧化膜的溶解速度时，阳极氧化膜的厚度将不再增长。所以要制备性能优良的阳极氧化膜就必须控制住阳极氧化膜的生长速度与氧化膜溶解速度之间的动态平衡关系。在阳极氧化膜制备的过程中，通过控制电解液体系、操作条件、以及氧化参数，就能控制氧化膜的结构从而影响其使用性能。
[0005]微弧氧化陶瓷成膜技术 (又称等离子体微弧氧化、阳极火花沉积、微等体氧化或者是火花放电阳极氧化)的提出与研究，对提高金属的耐磨性耐腐蚀性指出了一个全新的方向。简单的说，就是将铝，钛，锆，镁，钽等一些有色金属或者是这些金属的合金垂直置入已经配制好的电解质水溶液中，然后选用不锈钢夹具或者铝线将其与微弧氧化电源相连接，调节不同的电参数(如电流密度，脉冲频率，占空比等)，当微弧氧化电源向这些金属或其合金供电时，它们的表面会发等离子化学、电化学、结晶学和热化学氧化反应，继而在原位生长出一层氧化物绝缘陶瓷膜。
[0006]微弧氧化的基本原理是将待处理阀金属作为阳极，另一装有电解液的金属(如不绣钢)作为对阴极。接通电源过后，阳极金属表面由于氧化作用而迅速形成金属氧化物薄膜，该氧化物绝缘并成为试验后期微弧氧化发生的一个必要条件。
[0007]当阴阳两极之间的电压超过阀金属的阔值电压范围，阳极绝缘膜的薄弱处被击穿，微弧放电发生，并伴随发生复杂的物理化学反应，试验过程中可以观察到无数细小的白色火花。随电源电压不断升高，微弧放电斑点不断增大，火花颜色不断加深，最后成为橘红
色的弧斑。随着微弧氧化继续进行，阳极表面上游动的弧斑数量不断减少，弧斑的跳跃频率也不断降低，直到最后弧斑消失。由于电击穿现象总是在氧化膜较为薄弱的位置发生，故氧化物绝缘膜被击穿后，新的氧化膜层迅速在击穿部分形成，击穿部位随即发生变化，其他相对薄弱区域接替被击穿，因此最终得到均匀致密的氧化膜层。铍作为一种铝合金材料改性元素，能够显著改善铝材的物化性能，且在表面处理过程中，合金中的铍元素在阳极氧化膜或者微弧氧化膜中都有细化孔道，降低孔隙率进而显著改善氧化膜的耐腐蚀作用，但是现有技术中，向获得微量铍改性的铝材氧化膜，主要是通过在铝材制备过程中加入金属铍或者氧化铍，通过粉末冶金工艺制备铍铝合金，暂无其他工艺获得含铍氧化膜。
[0008]
技术实现思路

[0009]基于上述技术问题，本专利技术提供了一种金属涂层材料，通过浸泡氯化铍和水热表面改性，在铝材表面形成微纳米的含氟的铍铝氢氧化物层，然后通过阳极氧化或者微弧氧化处理，有效的在阳极氧化膜中增加铍的氧化物，进而细化火山口孔道，获得低孔隙率氧化膜。具体制备方式如下：一种金属涂层材料，所述金属选自阀金属，如铝合金、镁合金、钛合金或铁合金，所述涂层材料通过如下工艺获得：（1）铝材表面预处理：依次包括有除油
‑
水洗
‑
碱洗
‑
水洗
‑
中和
‑
水洗；所述除油液为5wt.%碳酸钠、4wt.%磷酸二氢钠、1wt.%硫酸铵、0.1wt.%十二烷基苯磺酸钠和去离子水，热处理温度为50℃，时间为3min；所述碱洗：5wt.%氢氧化钠溶液中，温度40℃温度，浸泡4分钟；所述中和：在硝酸浓度为350g/L的溶液中，浸泡3分钟；（2）一次阳极氧化：所述一次阳极氧化：温度为5
‑
25℃，时间为15
‑
20min，电压40
‑
60V，第一次阳极氧化液为26
‑
30g/l的草酸溶液；（3）脱除一次阳极氧化膜：所述脱除一次阳极氧化膜：在质量分数为6%H3PO4和质量分数为1.8%H2CrO4的混合溶液中腐蚀3h，温度为35℃，取出，去离子水洗涤；（4）将铝材浸泡于氯化铍溶液中：所述氯化铍溶液的浓度为5
‑
7wt.%，温度25℃，浸泡时间为24
‑
48h，取出，晾干；（5）表面改性：所述表面改性：将铝合金浸泡于含有氟化铍、氢氧化钠稳定的偏铍酸钠溶液的反应釜中，密封反应釜，常温通入氮气增加反应釜压力，关闭氮气通入，以5℃/min升温到80
‑
85℃，恒温10
‑
15min，在铝材表面形成微量的氢氧化铍；（6）微弧氧化或者二次阳极氧化处理；（7）后处理。
[0010]进一步的，所述二次阳极氧化:温度为5
‑
25℃，时间为30
‑
35min，电压20
‑
25V，第一次阳极氧化液为；160
‑
200g/L的硫酸和5
‑
15g/L的酒石酸。
[0011]进一步的，所述微弧氧化液包括有7
‑
8g/L硅酸钠、5
‑
6g/L钨酸钠、1.5
‑
2g/L氢氧化钾、和2
‑
3g/LEDTA
‑
2Na，电压模式为恒压，正向电压450V，负向电压100V，正向负向占空比20％，时间为40
‑
60min，温度为10
‑
12℃。
[0012]进一步的，所述氟化铍的浓度为2
‑
3wt.%，偏铍酸钠与氟化铍的浓度比为1
‑
1.2:1，稳定偏铍酸钠的氢氧化钠用量为0.5
‑
1wt.%。
[0013]进一步的，所述后处理为镍封孔：Ni
2+ 2
‑
2.3g/L、F
‑ꢀ
0.3
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属涂层材料，其特征在于所述金属选自阀金属，所述阀金属选自铝合金、镁合金、钛合金或铁合金，所述涂层材料通过如下工艺获得：（1）铝材表面预处理：依次包括有除油
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水洗
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碱洗
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水洗
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中和
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水洗；所述除油液为5wt.%碳酸钠、4wt.%磷酸二氢钠、1wt.%硫酸铵、0.1wt.%十二烷基苯磺酸钠和去离子水，热处理温度为50℃，时间为3min；所述碱洗：5wt.%氢氧化钠溶液中，温度40℃温度，浸泡4分钟；所述中和：在硝酸浓度为350g/L的溶液中，浸泡3分钟；（2）一次阳极氧化：所述一次阳极氧化：温度为5
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25℃，时间为15
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20min，电压40
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60V，第一次阳极氧化液为26
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30g/l的草酸溶液；（3）脱除一次阳极氧化膜：所述脱除一次阳极氧化膜：在质量分数为6%H3PO4和质量分数为1.8%H2CrO4的混合溶液中腐蚀3h，温度为35℃，取出，去离子水洗涤；（4）将铝材浸泡于氯化铍溶液中：所述氯化铍溶液的浓度为5
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7wt.%，温度25℃，浸泡时间为24
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48h，取出，晾干；（5）表面改性：所述表面改性：将铝合金浸泡于含有氟化铍、氢氧化钠稳定的偏铍酸钠溶液的反应釜中，密封反应釜，常温通入氮气增加反应釜压力，关闭氮气通入，以5℃/min升温到80
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85℃，恒温10
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15min，在铝材表面形成微量的氢氧化铍；（6）微弧氧化或者二次阳极氧化处理；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海建，
申请(专利权)人：王海建，
类型：发明
国别省市：