CN116200788A - 一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法 - Google Patents
一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116200788A CN116200788A CN202211607348.8A CN202211607348A CN116200788A CN 116200788 A CN116200788 A CN 116200788A CN 202211607348 A CN202211607348 A CN 202211607348A CN 116200788 A CN116200788 A CN 116200788A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- acid
- film
- cleaning
- concentration
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
- C25D11/08—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing inorganic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
- C25D11/10—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing organic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/16—Pretreatment, e.g. desmutting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
- C25D11/24—Chemical after-treatment
- C25D11/246—Chemical after-treatment for sealing layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Abstract
本发明公开了一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法，涉及制备阳极氧化膜方法技术领域，针对目前氧化膜生成的膜层厚度最高在80um左右，同时在氧化后段由于膜层厚度的提升，其膜层孔洞呈喇叭孔状，所以气密性及耐热冲击性能也较差，产生较多次数的返修，缩短了零件的使用寿命的问题，现提出如下方案，包括以下步骤：S1：抛光：使用180#砂纸、320#砂纸与400#砂纸对基材表面进行抛光，去除基材表面毛刺、划痕、腐蚀斑点等表面缺陷。本发明设计合理，制备的铝阳极氧化膜，只需经过3h阳极氧化，即可制备得到80‑90um厚度的阳极膜，扩大阳极处理工艺在半导体及面板设备表面处理工艺上的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及制备阳极氧化膜方法技术领域，尤其涉及一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法。
背景技术
现半导体设备的腔体及其容器部件多为不锈钢材质，随着半导体与面板设备尺寸的增大，为了降低腔体的制作成本及重量，采用铝合金来制作腔体的技术也逐渐普及，然而铝合金要运用到此类设备上，仍受限于需要在经过一系列的处理过程，现有技术多使用硫酸或草酸溶液在基材上制备多孔型阳极氧化膜以提升及耐腐蚀及耐磨性能。
但是，上述氧化膜生成的膜层厚度最高在80um左右，同时在氧化后段由于膜层厚度的提升，长膜速率明显下降，在电解液中长时间的浸泡，其膜层孔洞呈喇叭孔状，造成其较差的耐磨性，膜层脱落又会造成设备Particle超标，同时氧化沸水封孔后膜层存在较高的含水量，零件高温下膜层易出现贯穿裂纹及剥落，所以气密性及耐热冲击性能也较差，产生较多次数的返修，缩短了零件的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前氧化膜生成的膜层厚度最高在80um左右，同时在氧化后段由于膜层厚度的提升，长膜速率明显下降，在电解液中长时间的浸泡，其膜层孔洞呈喇叭孔状，造成其较差的耐磨性，膜层脱落又会造成设备Particle超标，同时氧化沸水封孔后膜层存在较高的含水量，零件高温下膜层易出现贯穿裂纹及剥落，所以气密性及耐热冲击性能也较差，产生较多次数的返修，缩短了零件的使用寿命的缺点，而提出的一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法，包括以下步骤：
S1：抛光：使用180#砂纸、320#砂纸与400#砂纸对基材表面进行抛光，去除基材表面毛刺、划痕、腐蚀斑点等表面缺陷；
S2：化学清洗：
S2.1：进行第一次高压清洗去除零件表面研磨灰，高压清洗压力为50bar；酸性脱脂清洗去除表面油污及灰尘等杂质，脱脂剂浓度为10％-15％，时间为2-3min，开过滤空气搅拌；
S2.2：对零件进行弱碱蚀，进一步去除表面杂质残留及自然氧化膜，NaOH浓度为5-15g/L，时间为2min，开过滤空气搅拌；
S2.3：对零件进行硝酸洗，去除表面灰状残留，硝酸浓度为150-180g/L，时间为5min，开过滤空气搅拌；
S2.4：进行第二次高压清洗去除零件表面化学残留；
S3：喷砂：使用自动喷砂机对零件表面进行喷砂，自动喷砂机采用#240白刚玉，压力为25-35PSI、角度为45度，距离为20-50cm，喷砂后表面粗糙度符合Ra小于0.8um；
S4：第三次高压清洗：初步去除零件表面砂粒；
S5：超声波脱脂清洗：脱脂剂浓度为10％-15％，彻底去除零件喷砂后残留砂粒；
S6：碱蚀：对零件进行弱碱蚀，进一步去除表面杂质残留及自然氧化膜，NaOH浓度为5-15g/L，时间为2min，开过滤空气搅拌；
S7：酸洗：对基材进行硝酸洗，去除表面灰状残留，硝酸浓度为150-180g/L，时间为5min，开过滤空气搅拌；
S8：化学抛光：对零件进行化学抛光处理，温度100-115℃，时间50-70S。化学抛光溶液包括磷酸、硫酸、缓蚀剂及光亮剂
S9：第四次清洗：彻底去除零件表面残酸，得到纯净无杂质的清洁表面；
S10：阳极氧化处理：阳极温度0-5℃，电流密度为1-3A/dm2，入槽1min后通电，采用混合酸阳极氧化，浓度为硫酸90-110g/L，乙醇酸10-50g/L，三梨醇10-50g/L，同时添加2-5g/L的铝离子，进一步提升膜层耐蚀性及耐磨性。硫酸浓度小于110g/L时，阳极过程中对膜层的溶解性更小，更有利于生成致密型阳极膜，同时其较高的槽电解电压则通过添加剂调控，防止较高的槽液电压增大烧蚀风险；乙醇酸的作用是作为添加剂，在阳极氧化反应过程中作氧化剂，与基材中的有害金属杂质如铁等反应生成草酸，提升阳极膜的均匀性的同时，生成的草酸可进一步减缓电解液的腐蚀性，从而使得膜层更加致密；三梨醇的加入能增加槽液的稳定型，提升阳极膜阻挡层的形成速度，以提升其阻挡层厚度，减小多孔层膜纳米孔孔径，从而较大的提升膜层性能；
S11：纯温水清洗：清洗时间为2min，纯水电阻率需大于4M，并开空气搅拌，去除阳极后残酸；
S12：第五次高压清洗：清洗时间为5min，彻底去除孔内残留酸液；
S13：高温封孔：使用封孔工艺浸泡封孔，其中添加剂A浓度为0.001％，添加剂B浓度为0.01％，其余为纯水，温度80-95℃，PH为5-6，时间10-30min，进一步改善其耐腐蚀性能和抗污染能力，同时相比较常规沸水封孔，本工艺生成的水和氧化铝含水量低，阳极膜耐磨性高，同时耐热冲击性能更加优秀；
S14：调质处理：对阳极后的膜层进行1-3h调质处理，温度设置为80-120℃，升温参数为5℃/min，升至设定温度后保温30min，再以5℃/min的速度降至常温，进一步提升其耐热冲击性能，同时膜层的真空性能也更加优异。
在一个优选的实施方式中，所述S2.1中的第一次高压清洗与所述S2.4中的第二次高压清洗的时间均为10min。
在一个优选的实施方式中，所述S3中自动喷砂机采用#240白刚玉，压力为25-35PSI、角度为45度，距离为20-50cm。
在一个优选的实施方式中，所述S8中化学抛光溶液包括磷酸、硫酸、缓蚀剂及光亮剂。
在一个优选的实施方式中，所述S10阳极氧化处理中，硫酸浓度小于110g/L时，阳极过程中对膜层的溶解性更小，更有利于生成致密型阳极膜，同时其较高的槽电解电压则通过添加剂调控，防止较高的槽液电压增大烧蚀风险；乙醇酸的作用是作为添加剂，在阳极氧化反应过程中作氧化剂，与基材中的有害金属杂质如铁等反应生成草酸，提升阳极膜的均匀性的同时，生成的草酸可进一步减缓电解液的腐蚀性，从而使得膜层更加致密；三梨醇的加入能增加槽液的稳定型，提升阳极膜阻挡层的形成速度，以提升其阻挡层厚度，减小多孔层膜纳米孔孔径，从而较大的提升膜层性能。
本发明中，所述的一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法，均匀一致的外观同时满足客户对色差LAB值的要求；更高的耐热冲击性能(400℃高温冲击)；膜层表面致密孔隙均匀拥有更优异的耐磨性；磨砂阳极表面，更有利于吸附反应腔内游离Particel，提升腔体洁净度；同时可有效缩短阳极膜层制备时间，节约生产能耗，提升阳极膜上限膜厚；
本发明设计合理，制备的铝阳极氧化膜，只需经过3h阳极氧化，即可制备得到80-90um厚度的阳极膜，外观颜色均匀一致无色差，LAB值为32-34/0.1-0.5/0.2-0.8，满足半导体及面板设备零件对颜色的要求；相比较普通型阳极氧化，效率可提升约30％，更节约工时和能源；耐磨性能更加优异，通过耐磨性测试，单位时间的膜厚减薄量小于4μm，耐热冲击性能更加优异，可耐400℃高温冲击而无贯穿裂纹且无剥落；磨砂型氧化膜，更有利于吸附腔室内游离Particel，提升腔体洁净度；可满足在半导体及面板Etch或PVD及其他ProcessKits表面处理的使用需求，扩大阳极处理工艺在半导体及面板设备表面处理工艺上的使用范围。
附图说明
图1为本发明中实施例一的显微照片示意图；
图2为本发明中实施例一的显微照片截面示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法，包括以下步骤：
S1：抛光：使用180#砂纸、320#砂纸与400#砂纸对基材表面进行抛光，去除基材表面毛刺、划痕、腐蚀斑点等表面缺陷；
S2：化学清洗：
S2.1：进行第一次高压清洗去除零件表面研磨灰，高压清洗压力为50bar；酸性脱脂清洗去除表面油污及灰尘等杂质，脱脂剂浓度为10％-15％，时间为2-3min，开过滤空气搅拌；
S2.2：对零件进行弱碱蚀，进一步去除表面杂质残留及自然氧化膜，NaOH浓度为5-15g/L，时间为2min，开过滤空气搅拌；
S2.3：对零件进行硝酸洗，去除表面灰状残留，硝酸浓度为150-180g/L，时间为5min，开过滤空气搅拌；
S2.4：进行第二次高压清洗去除零件表面化学残留；
S3：喷砂：使用自动喷砂机对零件表面进行喷砂，自动喷砂机采用#240白刚玉，压力为25PSI、角度为45度，距离为50cm，喷砂后表面粗糙度喷至Ra0.8um；
S4：第三次高压清洗：清洗10min初步去除零件表面砂粒；
S5：超声波脱脂清洗：清洗5min，脱脂剂浓度为10％-15％，彻底去除零件喷砂后残留砂粒；
S6：碱蚀：对零件进行弱碱蚀，进一步去除表面杂质残留及自然氧化膜，NaOH浓度为5-15g/L，时间为2min，开过滤空气搅拌；
S7：酸洗：对基材进行硝酸洗，去除表面灰状残留，硝酸浓度为150-180g/L，时间为5min，开过滤空气搅拌；
S8：化学抛光：对零件进行化学抛光处理，温度110℃，时间50-70S，化学抛光溶液包括磷酸、硫酸、缓蚀剂及光亮剂；
S9：第四次高压清洗：清洗10min彻底去除零件表面残酸，得到纯净无杂质的清洁表面；
S10：阳极氧化处理：阳极温度2℃，电流密度为1.5A/dm2，入槽1min后通电，采用混合酸阳极氧化，浓度为硫酸90g/L，乙醇酸与三梨醇的比例为3:1，同时添加2-5g/L的铝离子，进一步提升膜层耐蚀性及耐磨性，硫酸浓度小于110g/L时，阳极过程中对膜层的溶解性更小，更有利于生成致密型阳极膜，同时其较高的槽电解电压则通过添加剂调控，防止较高的槽液电压增大烧蚀风险；乙醇酸的作用是作为添加剂，在阳极氧化反应过程中作氧化剂，与基材中的有害金属杂质如铁等反应生成草酸，提升阳极膜的均匀性的同时，生成的草酸可进一步减缓电解液的腐蚀性，从而使得膜层更加致密；三梨醇的加入能增加槽液的稳定型，提升阳极膜阻挡层的形成速度，以提升其阻挡层厚度，减小多孔层膜纳米孔孔径，从而较大的提升膜层性能；
S11：纯温水清洗：清洗时间为2min，纯水电阻率需大于4M，并开空气搅拌，去除阳极后残酸；
S12：第五次高压清洗：清洗时间为5min，彻底去除孔内残留酸液；
S13：高温封孔：使用封孔工艺浸泡封孔，其中添加剂A浓度为0.001％，添加剂B浓度为0.01％，其余为纯水，温度80-95℃，PH为5-6，时间30min，进一步改善其耐腐蚀性能和抗污染能力，同时相比较常规沸水封孔，本工艺生成的水和氧化铝含水量低，阳极膜耐磨性高，同时耐热冲击性能更加优秀；
S14：调质处理：对阳极后的膜层进行1-3h调质处理，温度设置为100℃，升温参数为5℃/min，升至设定温度后保温30min，再以5℃/min的速度降至常温，参照图1与图2，进一步提升其耐热冲击性能，同时膜层的真空性能也更加优异。
实施例二
本发明提出一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法，包括以下步骤：
S1：抛光：使用180#砂纸、320#砂纸与400#砂纸对基材表面进行抛光，去除基材表面毛刺、划痕、腐蚀斑点等表面缺陷；
S2：化学清洗：
S2.1：进行第一次高压清洗去除零件表面研磨灰，高压清洗压力为50bar；酸性脱脂清洗去除表面油污及灰尘等杂质，脱脂剂浓度为10％-15％，时间为2-3min，开过滤空气搅拌；
S2.2：对零件进行弱碱蚀，进一步去除表面杂质残留及自然氧化膜，NaOH浓度为5-15g/L，时间为2min，开过滤空气搅拌；
S2.3：对零件进行硝酸洗，去除表面灰状残留，硝酸浓度为150-180g/L，时间为5min，开过滤空气搅拌；
S2.4：进行第二次高压清洗去除零件表面化学残留；
S3：喷砂：使用自动喷砂机对零件表面进行喷砂，自动喷砂机采用#240白刚玉，压力为25PSI、角度为45度，距离为50cm，喷砂后表面粗糙度喷至Ra0.8um；
S4：第三次高压清洗：清洗10min初步去除零件表面砂粒；
S5：超声波脱脂清洗：清洗5min，脱脂剂浓度为10％-15％，彻底去除零件喷砂后残留砂粒；
S6：碱蚀：对零件进行弱碱蚀，进一步去除表面杂质残留及自然氧化膜，NaOH浓度为5-15g/L，时间为2min，开过滤空气搅拌；
S7：酸洗：对基材进行硝酸洗，去除表面灰状残留，硝酸浓度为150-180g/L，时间为5min，开过滤空气搅拌；
S8：化学抛光：对零件进行化学抛光处理，温度110℃，时间60S，化学抛光溶液包括磷酸、硫酸、缓蚀剂及光亮剂；
S9：第四次高压清洗：清洗10min彻底去除零件表面残酸，得到纯净无杂质的清洁表面；
S10：阳极氧化处理：阳极温度0℃，电流密度为1.5A/dm2，入槽1min后通电，采用混合酸阳极氧化，浓度为硫酸90g/L，乙醇酸与三梨醇的比例为2:1，同时添加2-5g/L的铝离子，进一步提升膜层耐蚀性及耐磨性，硫酸浓度小于110g/L时，阳极过程中对膜层的溶解性更小，更有利于生成致密型阳极膜，同时其较高的槽电解电压则通过添加剂调控，防止较高的槽液电压增大烧蚀风险；乙醇酸的作用是作为添加剂，在阳极氧化反应过程中作氧化剂，与基材中的有害金属杂质如铁等反应生成草酸，提升阳极膜的均匀性的同时，生成的草酸可进一步减缓电解液的腐蚀性，从而使得膜层更加致密；三梨醇的加入能增加槽液的稳定型，提升阳极膜阻挡层的形成速度，以提升其阻挡层厚度，减小多孔层膜纳米孔孔径，从而较大的提升膜层性能；
S11：纯温水清洗：清洗时间为2min，纯水电阻率需大于4M，并开空气搅拌，去除阳极后残酸；
S12：第五次高压清洗：清洗时间为5min，彻底去除孔内残留酸液；
S13：高温封孔：使用封孔工艺浸泡封孔，其中添加剂A浓度为0.001％，添加剂B浓度为0.01％，其余为纯水，温度80-95℃，PH为6，时间30min，进一步改善其耐腐蚀性能和抗污染能力，同时相比较常规沸水封孔，本工艺生成的水和氧化铝含水量低，阳极膜耐磨性高，同时耐热冲击性能更加优秀；
S14：调质处理：对阳极后的膜层进行1-3h调质处理，温度设置为100℃，升温参数为5℃/min，升至设定温度后保温30min，再以5℃/min的速度降至常温，进一步提升其耐热冲击性能，同时膜层的真空性能也更加优异。
对比例一
本发明提出一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法，包括步骤：
S1：抛光：使用180#砂纸、320#砂纸与400#砂纸对基材表面进行抛光，去除基材表面毛刺、划痕、腐蚀斑点等表面缺陷；
S2：第一次高压清洗：去除零件表面化学残留；
S3：超声波脱脂清洗：清洗5min，脱脂剂浓度为10％-15％，彻底去除零件喷砂后残留砂粒；
S4：碱蚀：对零件进行弱碱蚀，进一步去除表面杂质残留及自然氧化膜，NaOH浓度为5-15g/L，时间为2min，开过滤空气搅拌；
S5：酸洗：对基材进行硝酸洗，去除表面灰状残留，硝酸浓度为160g/L，时间为5min，开过滤空气搅拌；
S6：第二次高压清洗：清洗10min彻底去除零件表面残酸；
S7：阳极氧化处理：阳极温度0℃，电流密度为1.5A/dm2，入槽1min后通电，采用混合酸阳极氧化，浓度为硫酸160g/L；
S8：纯温水清洗：清洗时间为2min，纯水电阻率需大于4M，并开空气搅拌，去除阳极后残酸；
S9：第三高压清洗：清洗时间为5min，彻底去除孔内残留酸液；
S10：高温封孔：使用封孔工艺浸泡封孔，其中添加剂A浓度为0.001％，添加剂B浓度为0.01％，其余为纯水，温度95℃，PH为6，时间30min，进一步改善其耐腐蚀性能和抗污染能力，同时相比较常规沸水封孔，本工艺生成的水和氧化铝含水量低，阳极膜耐磨性高，同时耐热冲击性能更加优秀；
S11：调质处理：对阳极后的膜层进行1-3h调质处理，温度设置为100℃，升温参数为5℃/min，升至设定温度后保温30min，再以5℃/min的速度降至常温，进一步提升其耐热冲击性能。
对比例二
S1：抛光：使用180#砂纸、320#砂纸与400#砂纸对基材表面进行抛光，去除基材表面毛刺、划痕、腐蚀斑点等表面缺陷；
S2：第一次高压清洗：去除零件表面化学残留；
S3：超声波脱脂清洗：清洗5min，脱脂剂浓度为10％-15％，彻底去除零件喷砂后残留砂粒；
S4：碱蚀：对零件进行弱碱蚀，进一步去除表面杂质残留及自然氧化膜，NaOH浓度为5-15g/L，时间为2min，开过滤空气搅拌；
S5：酸洗：对基材进行硝酸洗，去除表面灰状残留，硝酸浓度为160g/L，时间为5min，开过滤空气搅拌；
S6：第二次高压清洗：清洗10min彻底去除零件表面残酸；
S7：阳极氧化处理：阳极温度0℃，电流密度为1.5A/dm2，入槽1min后通电，采用混合酸阳极氧化，浓度为草酸160g/L与柠檬酸4g/L；
S8：纯温水清洗：清洗时间为2min，纯水电阻率需大于4M，并开空气搅拌，去除阳极后残酸；
S9：第三高压清洗：清洗时间为5min，彻底去除孔内残留酸液；
S10：高温封孔：使用封孔工艺浸泡封孔，其中添加剂A浓度为0.001％，添加剂B浓度为0.01％，其余为纯水，温度95℃，PH为6，时间30min，进一步改善其耐腐蚀性能和抗污染能力，同时相比较常规沸水封孔，本工艺生成的水和氧化铝含水量低，阳极膜耐磨性高，同时耐热冲击性能更加优秀；
S11：调质处理：对阳极后的膜层进行1-3h调质处理，温度设置为100℃，升温参数为5℃/min，升至设定温度后保温30min，再以5℃/min的速度降至常温，进一步提升其耐热冲击性能。
表一：不同条件下测试结果一览表
1、从表一可以看出，实施例一相比较对比例一和对比例二，氧化长膜率分别提升30％，180％，本配方中优选低浓度的硫酸，对膜层的溶解更小，增加优选的添加剂乙醇酸和三梨醇，严格控制其比例，增加溶液导电性，减弱强酸性电解液对膜层的溶解使得实施例一较高的长膜速率。值得说明的是，通过优选实施例一阳极工艺，6系铝合金的阳极膜上限膜厚也能得以增厚；
2.表面粗糙度的大小比较：对比例一>实施例一>实施例二>对比例二，这是因为草酸是弱酸，对阳极膜的腐蚀较弱，其生成的膜层更为致密，值得说明的是，实施例一和是实施例二在阳极前即使经过喷砂，阳极后表面粗糙度相比较阳极前不升反降，相比较对比例也仅稍微提升，可以在一定程度上说明实施例一和实施例二阳极氧化膜层的致密性较好
3.可以看出，本发明申请，通过优化前处理工艺条件彻底去除基材表面的杂质，通过喷砂及化学抛光进一步改善基材表面状态，通过在电解液中引入添加乙醇酸和三梨醇，并同时优选其比例为3:1，在反应过程中乙醇酸还原基材中的杂质同时生成草酸，电解液间接引入一定比例的草酸改善电解液性能，并优选的在封孔液中增加一定添加剂，并优选的增加阳极后的调质处理，可以很好的提升膜层上膜率，并提升6系铝合金阳极氧化膜膜厚上限，可以提供更高品质的产品，改善阳极膜层致密性能，提升其耐腐蚀性能约130％，耐介质击穿电压性能提升约75％，显微硬度提升约20％，同时耐热冲击性能及耐磨性也得到提升。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：抛光：使用180#砂纸、320#砂纸与400#砂纸对基材表面进行抛光，去除基材表面毛刺、划痕、腐蚀斑点等表面缺陷；
S2：化学清洗：
S2.1：进行第一次高压清洗去除零件表面研磨灰，高压清洗压力为50bar；酸性脱脂清洗去除表面油污及灰尘等杂质，脱脂剂浓度为10％-15％，时间为2-3min，开过滤空气搅拌；
S2.2：对零件进行弱碱蚀，进一步去除表面杂质残留及自然氧化膜，NaOH浓度为5-15g/L，时间为2min，开过滤空气搅拌；
S2.3：对零件进行硝酸洗，去除表面灰状残留，硝酸浓度为150-180g/L，时间为5min，开过滤空气搅拌；
S2.4：进行第二次高压清洗去除零件表面化学残留；
S3：喷砂：使用自动喷砂机对零件表面进行喷砂，自动喷砂机，喷砂后表面粗糙度符合Ra小于0.8um；
S4：第三次高压清洗：初步去除零件表面砂粒；
S5：超声波脱脂清洗：清洗时间为1-5min，脱脂剂浓度为10％-15％，彻底去除零件喷砂后残留砂粒；
S6：碱蚀：对零件进行弱碱蚀，进一步去除表面杂质残留及自然氧化膜，NaOH浓度为5-15g/L，时间为2min，开过滤空气搅拌；
S7：酸洗：对基材进行硝酸洗，去除表面灰状残留，硝酸浓度为150-180g/L，时间为5min，开过滤空气搅拌；
S8：化学抛光：对零件进行化学抛光处理，温度100-115℃，时间50-70S。
S9：第四次高压清洗：彻底去除零件表面残酸，得到纯净无杂质的清洁表面；
S10：阳极氧化处理：阳极温度0-5℃，电流密度为1-3A/dm2，入槽1min后通电，采用混合酸阳极氧化，浓度为硫酸90-110g/L，乙醇酸10-50g/L，三梨醇10-50g/L，同时添加2-5g/L的铝离子，进一步提升膜层耐蚀性及耐磨性。
S11：纯温水清洗：清洗时间为2min，纯水电阻率需大于4M，并开空气搅拌，去除阳极后残酸；
S12：第五次高压清洗：清洗时间为5min，彻底去除孔内残留酸液；
S13：高温封孔：使用封孔工艺浸泡封孔，其中添加剂A浓度为0.001％，添加剂B浓度为0.01％，其余为纯水，温度80-95℃，PH为5-6，时间10-30min，进一步改善其耐腐蚀性能和抗污染能力，同时相比较常规沸水封孔，本工艺生成的水和氧化铝含水量低，阳极膜耐磨性高，同时耐热冲击性能更加优秀；
S14：调质处理：对阳极后的膜层进行1-3h调质处理，温度设置为80-120℃，升温参数为5℃/min，升至设定温度后保温30min，再以5℃/min的速度降至常温，进一步提升其耐热冲击性能，同时膜层的真空性能也更加优异。
2.根据权利要求1所述的一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于：所述S2.1中的第一次高压清洗、所述S2.4中的第二次高压清洗、所述S4中的第三次高压清洗与S9中的第四次高压清洗的时间均为10min。
3.根据权利要求1所述的一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于：所述S3中自动喷砂机采用#240白刚玉，压力为25-35PSI、角度为45度，距离为20-50cm。
4.根据权利要求1所述的一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于：所述S8中化学抛光溶液包括磷酸、硫酸、缓蚀剂及光亮剂。
5.根据权利要求1所述的一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于：所述S10阳极氧化处理中，硫酸浓度小于110g/L时，阳极过程中对膜层的溶解性更小，更有利于生成致密型阳极膜，同时其较高的槽电解电压则通过添加剂调控，防止较高的槽液电压增大烧蚀风险；乙醇酸的作用是作为添加剂，在阳极氧化反应过程中作氧化剂，与基材中的有害金属杂质如铁等反应生成草酸，提升阳极膜的均匀性的同时，生成的草酸可进一步减缓电解液的腐蚀性，从而使得膜层更加致密；三梨醇的加入能增加槽液的稳定型，提升阳极膜阻挡层的形成速度，以提升其阻挡层厚度，减小多孔层膜纳米孔孔径，从而较大的提升膜层性能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211607348.8A CN116200788A (zh) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | 一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211607348.8A CN116200788A (zh) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | 一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116200788A true CN116200788A (zh) | 2023-06-02 |
Family
ID=86506744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211607348.8A Pending CN116200788A (zh) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | 一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116200788A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118814236A (zh) * | 2024-09-19 | 2024-10-22 | 江苏库纳新能源股份有限公司 | 一种光伏边框的铝型材阳极氧化装置及工艺 |
| CN119980403A (zh) * | 2025-03-27 | 2025-05-13 | 航菱微(泰州)科技有限公司 | 一种金属表面双层硬质阳极氧化膜的加工工艺 |
-
2022
- 2022-12-14 CN CN202211607348.8A patent/CN116200788A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118814236A (zh) * | 2024-09-19 | 2024-10-22 | 江苏库纳新能源股份有限公司 | 一种光伏边框的铝型材阳极氧化装置及工艺 |
| CN119980403A (zh) * | 2025-03-27 | 2025-05-13 | 航菱微(泰州)科技有限公司 | 一种金属表面双层硬质阳极氧化膜的加工工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103122475B (zh) | 一种铝合金电化学抛光液及一种铝合金电化学抛光方法 | |
| CN102321904A (zh) | 含镁高硅变形铝合金表面混合酸阳极氧化和封孔的方法 | |
| CN116200788A (zh) | 一种混合酸制备铝合金硬质阳极氧化膜层的方法 | |
| CN108950671B (zh) | 一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构及其制备方法和应用 | |
| CN106757269A (zh) | 铝型材氧化膜脱膜方法及铝型材氧化膜镀膜方法 | |
| CN110318050A (zh) | 一种铝基/阳极氧化膜复合涂层及其制备方法和应用 | |
| CN108315783B (zh) | 在铝表面电镀柔性金属锰的方法 | |
| CN116103721A (zh) | 一种铝阳极氧化小孔零件去除微孔毛刺的方法 | |
| CN114808075A (zh) | 一种制备耐离子体腐蚀、低溢气量的阳极膜层的方法 | |
| CN113789565A (zh) | 一种高稳定铝合金材料的制备方法 | |
| CN115161733B (zh) | 一种铝合金的表面处理结构及其制备方法 | |
| CN115233283B (zh) | 一种金属表面清洗剂 | |
| CN110373699A (zh) | 一种zl105铝合金沙铸件硬质阳极氧化电解液及氧化方法 | |
| CN117089902A (zh) | 一种表面微纳结构的疏水耐腐蚀铜涂层的制备方法 | |
| CN108300996A (zh) | 一种替代压铸铝阳极的金属表面上色工艺 | |
| CN114481255A (zh) | 一种纯铝喷砂表面的硬质阳极氧化工艺 | |
| CN116288588B (zh) | 一种铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺 | |
| CN108220966A (zh) | 一种铝型材快速高效磨砂工艺 | |
| JPH0551711A (ja) | アルミニウム合金高温加工体の製造方法 | |
| CN111041547B (zh) | 带螺纹不锈钢工件多弧离子镀铝前处理方法 | |
| CN114737233B (zh) | 一种铝材产品 | |
| CN115305561B (zh) | 一种金属表面抛光方法 | |
| CN115287739B (zh) | 一种金属表面清洗剂的制备方法 | |
| CN115261966B (zh) | 一种高效清洗剂处理金属的方法 | |
| CN110616448A (zh) | 一种电化学预处理-原位电沉积方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 226200 No. 1000, Xinhong Road, Huilong Town, Qidong City, Nantong City, Jiangsu Province Applicant after: Torrance Precision Manufacturing (Jiangsu) Co.,Ltd. Address before: 226200 No. 1000, Xinhong Road, Huilong Town, Qidong City, Nantong City, Jiangsu Province Applicant before: TUOLUNSI SEMICONDUCTOR EQUIPMENT QIDONG Co.,Ltd. Country or region before: China |