鋁合金發(fā)黑工藝

1、鋁合金化學發(fā)黑新工藝1 前言在鋁合金產品應用中，黑色是一種重要的常見色調。它不僅可作大方典雅 的表面裝飾色，還是鋁合金制備吸熱材料、光學材料和零部件時必不可少的顏 色。鋁合金著黑色有較大的市場需求。目前鋁合金著黑色多采用傳統(tǒng)的電解著 色和硬質陽極氧化著色法，耗電量大，需專用設備及工夾具，不適用于超小型 工件及結構復雜的工件。采用一種化學氧化著黑色的新技術，通過兩步氧化著 色，得到了結合力好、耐蝕性強、顏色鮮艷美觀的鋁合金黑色氧化膜。2 實驗部分2.1 實驗過程鋁合金兩步法氧化發(fā)黑工藝流程：工件T化學脫脂T堿蝕T酸蝕出光T化學氧化T發(fā)黑T封閉T干燥T成品2.1.1 前處理(1) 化學脫脂用606

2、5C堿性化學脫脂液處理工件約 2 min,除去工件表面的油污，以保證堿蝕均勻，防止工件產生花斑。其脫脂液配方如下：NaOH5 6 S/LNa2CO320 25 g/LNa3PO412H2O1015 g/L表面活性劑 1 g/L(2) 堿蝕在60C的NaOH(pNaOH)=4L50g/L)溶液中堿蝕I2min，以除去工件表面 殘存的自然氧化膜及變質合金層，并調整基體表面，使之均勻一致。為了減少 腐蝕過程中沉淀的氧化鋁絮凝物，可采用檸檬酸銨(p=10g/L)作為螯合劑。(3) 酸蝕出光用H2SO4和HNO3體積濃度分別為1520 mL/L、35 mL/L的酸蝕液中和 殘留堿，同時溶去掛灰附著物，使

3、工件露出光潔的活性表面。 2.1.2氧化著色氧化著色分兩步，第 1 步采用傳統(tǒng)的鉻酸鹽氧化工藝，對經前處理的工件 及時進行化學氧化，以免再次污染或生成新的自然氧化膜，其工藝規(guī)范如下：Na2CrO418 g/LNa2CO45 g/LNaOH4g/LNa3PO48g/L060 70Ct10 min經該步處理，可得到耐蝕性基本達標的氧化膜。第 2 步為對經氧化處理的工件著黑色。該步工藝配方采用某過渡金屬化合物A為著色劑，KMnO4為氧化劑，NiSO4為催化劑，并加HNO3調節(jié)pH值為5 左右。工件在8090C處理約8min即可。2.1.3 封閉可采用水解鹽法進行封閉，在已形成的發(fā)黑膜孔隙中產生氫氧化

4、物沉淀， 將微孔堵塞。經封閉可進一步提高耐蝕性，增加光澤度。水解鹽法封閉工藝規(guī) 范如下：NiSO44 5 9/LNaAc3H2O4 6g/LH3BO34 5 9/LpH 值 4 60 885 Ct15 20 min2.2膜層主要性能評價指標因采用兩步氧化成膜，該配方在較大試驗范圍內均可得到耐蝕性好的氧化 膜，故確定正交評分及檢驗標準時著重選用了膜層色度、均勻度、附著力三個 指標 （見表 1）。表中，均勻度由顯微鏡 （100 目）觀察，用同樣面積內膜上小坑或突 起的多少計分；附著力以脫脂棉力度均勻地擦拭膜表面至露基底的次數計分。 綜合評分 z 由公式計算。3 結果與討論3.1 各因素對著色效果的

5、影響經初步試驗，選取了影響著黑色效果的 4 個主要因素：著色劑 A 質量濃 度，KMnO4質量濃度，著色溫度，著色時間。采用 L9（34）正交表進行正交試驗 優(yōu)選，并固定NiSO4質量濃度為2g/L，各配方均用HNO3調節(jié)pH值為5。以正交試驗的結果作極差分析，繪制極差分析圖見圖1。由圖可知，著色劑A 用量對色度及附著力均有較大影響，用量大有利于提高膜層整體性能； KMnO4濃度有一最佳值，用量過高膜層各項指標反而有所下降；著色溫度可在 一較大范圍內波動，易于操作控制。3.2最佳工藝條件根據正交試驗極差分析結果，綜合進行單因素試驗的結果，得到了最佳工 藝條件。著色劑 A16 18g/LNiSo42g/L0 80-85CpH值4.55t810 min3.3 氧化層測試結果以最佳工藝條件處理鋁合金表面，得到了黑色鮮艷、附著力強、平整、光 潔、均勻致密的黑色氧化膜，且表面無