1.本技术属于铝合金表面阳极氧化电解着色处理技术领域，特别涉及一种铝合金型材的微弧氧化处理工艺和设备。
背景技术：2.弧氧化技术可以在al、mg、ti等金属及其合金表面原位制备出综合性能优于阳极氧化膜的陶瓷膜层，因此具有非常广阔的应用前景。目前可以利用该技术制备出黑色、咖啡色、蓝色、绿色、黄色等不同的颜色。
3.虽然目前有人在高硅铝合金上制备出了黑色膜层，但是膜层的黑度值、色泽的均匀性以及膜层的光滑性还有待提高，因为硅元素对微弧氧化进程具有阻碍作用。为了解决该问题，并改善性能，延长使用寿命，需要对共晶成分附近的中等硅含量的铝硅合金进行微弧氧化着色形成陶瓷膜层。
技术实现要素：4.本发明的目的是针对现有问题制备一种综合性能优良的黑色微弧氧化陶瓷膜层，提供了一种微弧氧化处理工艺和设备：
5.第一方面，一种铝合金型材的微弧氧化处理工艺，包括如下步骤：
6.a.选取基材并定形；
7.b.将基材放置入微弧氧化槽内；
8.c.对基材进行表面预处理；
9.d.将配置好的微弧氧化电解液投入微弧氧化槽内；
10.e.对基材进行微弧氧化处理。
11.在可实施的方式中，步骤c包括：
12.c1.在微弧氧化槽内放入适量水砂颗粒，放入适量蒸馏水，通过微弧氧化槽转动20min-40min实现对基材的打磨；
13.c2.将蒸馏水和水砂颗粒从微弧氧化槽上的出口内除去，再通过碱性化学脱脂液对基材进行脱脂处理，碱性化学脱脂液从出口内流出；
14.c3.再放入naoh溶液对基材进行碱洗，naoh溶液从出口内流出；
15.c4.再由蒸馏水清洗；蒸馏水从出口内流出。
16.在可实施的方式中，步骤c2中脱脂处理为：用60℃～65℃碱性化学脱脂液对基材进行约2min处理。
17.在可实施的方式中，碱性化学脱脂液包含碱金属氢氧化物、磷酸盐、缓冲剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂和水。
18.其中：碱金属氢氧化物含量为8～10g/l；磷酸盐含量为15～20g/l；缓冲剂为硼酸盐，含量为10～20g/l；腐蚀抑制剂具有磷酸酯，含量为2～3g/l；表面活性剂为非离子表面活性剂，含量为3～5g/l，其余为水。
19.在可实施的方式中，步骤c3中碱洗为：在60℃的40g/l～50g/l naoh溶液中碱蚀lmin～2min。
20.以除去工件表面残存的自然氧化膜及变质合金层，并调整基体表面，使之均匀一致。为了减少腐蚀过程中沉淀的氧化铝絮凝物，可采用柠檬酸铵(ρ＝10g/l)作为螯合剂。酸蚀出光用h2so4和hno3体积浓度分别为15～20ml/l、3～5ml/l的酸蚀液中和残留碱，同时溶去挂灰附着物，使工件露出光洁的活性表面。
21.在可实施的方式中，步骤d中的微弧氧化电解液包含nh4vo3、na3po4、na2wo3、naoh。
22.在可实施的方式中，步骤e中的微弧氧化处理采用基材为阳极，且微弧氧化槽内设有阴极；参数为：正向电压0v-750v、负向电压0v-500v，电流为0～
±
100a，占空比5％～95％，脉冲频率50hz～2000hz。
23.在可实施的方式中，电流为阶梯电流，密度范围是15-30a/dm2；每一阶梯电流的处理时间为2-10min；微弧氧化处理总时间为10-30min。
24.另一方面，一种铝合金型材的微弧氧化槽，微弧氧化槽能进行费时方面中的任意一项的步骤c、步骤d和步骤e。
25.在可实施的方式中，包括槽体，贯穿槽体的固定流道，槽体与流道轴承连接，槽体在流道上转动；槽体内活动卡接有至少一个固定层，固定层上固定有基材，流道上设置有溶液出口使得流道内的溶液作用在基材上。
26.本发明相比现有技术具有以下有益效果：
27.步骤c除去可基件表面的油污，以保证碱蚀均匀，防止工件产生花斑。
28.步骤d中的微弧氧化电解液能在铝合金表面制备均匀的黑色微弧氧化陶瓷膜层，表面主要由非晶相、al2o3相、vo2、w和莫来石相构成。
29.能通过本设备进行上述所有步骤，节省了场地空间，提高了效率，形成了更加优良的铝合金型材。
附图说明
30.1槽体，2流道，3固定层，11槽底盖，12入口，21内圈，22外圈，23捆绑棒，24流出孔；
31.图1是本实施例的立体结构示意图；
32.图2是本实施例的槽体内的结构示意图；
33.图3是本实施例的立体结构剖视图；
具体实施方式
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.实施例如图1、图2和图3所示：
36.一种铝合金型材的微弧氧化槽，包括槽体1，贯穿槽体1的固定流道2，槽体1与流道2轴承连接；槽体1在流道2上转动，槽体1外部的地面上固定放置一个电机，电机转轴上安装
同步带轮，槽体1上也安装有一圈同步带轮，通过同步带将上述两个同步带轮连接起来。采用同步带以及同步带轮就是为了在采用私服电机的时候更容易控制槽体1的转速。
37.在本实施例中，槽体1内活动卡接有两个固定层3，固定层上通过卡带固定有基材，各种形状的基材可以随意固定在固定层3上。
38.槽体1下部具有可以打开的槽底盖11，先取出槽体1内套设在流道2上的固定层3，固定层3包括与流道2活动接触的内圈21，且内圈21采用绝缘物体制成，与槽体1卡合的可拆卸连接的外圈22，内圈21与外圈22之间具有捆绑棒23，在槽体1外部通过操作员将筛选好的铝合金基材用过卡带固定在捆绑棒23上。然后套回流道2上，盖好槽底盖11。
39.开始进行步骤c的表面预处理，首先进行步骤c1槽体1的上部开设有入口12，在入口12处放入水砂颗粒，然后在流道2内通入蒸馏水，蒸馏水通过开设在流道2上的流出孔24进入槽体1内，然后槽体1转动对基材进行打磨30min后，水砂颗粒从槽底盖11上的出口除去。在本实施例中，槽体1优选的放置放置方式为横向放置，即固定层3垂直水平地面，流道2平行水平地面。
40.水砂颗粒和蒸馏水在这个阶段不需要进行完全清理，为了提高工作效率，在流道2内直接进行步骤c2通入碱性化学脱脂液，该碱性化学脱脂液既能对前一阶段进行清理，又能对基材在63℃下进行2min的脱脂处理。
41.本实施例中，碱性化学脱脂液包含碱金属氢氧化物、磷酸盐、缓冲剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂和水。其中：碱金属氢氧化物含量为8～10g/l；磷酸盐含量为15～20g/l；缓冲剂为硼酸盐，含量为10～20g/l；腐蚀抑制剂具有磷酸酯，含量为2～3g/l；表面活性剂为非离子表面活性剂，含量为3～5g/l，其余为水。
42.同理，碱性化学脱脂液无需完全清理，直接在流道2内直接进行步骤c3，通入naoh溶液进行碱洗。具体的，在60℃的50g/l naoh溶液中碱蚀2min。
43.优选的，为了减少腐蚀过程中沉淀的氧化铝絮凝物，可采用柠檬酸铵(ρ＝10g/l)作为螯合剂。酸蚀出光用h2so4和hno3体积浓度分别为15～20ml/l、3～5ml/l的酸蚀液中和残留碱。
44.在步骤c3碱洗完成后，开始对槽体1进行步骤c4的整体清洗，采用蒸馏水从流道2内的流出孔24流出，在槽体1内滚动清洗后从出口内流出。
45.清理好了之后开始进行步骤d的微弧氧化电解液配置，本实施例的电解液包含nh4vo3、na3po4、na2wo3和naoh的成分。
46.在本实施例中，nh4vo3含量控制在0.06mol/l～0.08mol/l，na3po4含量控制在0.04mol/l～0.06mol/l，na2wo3含量控制在0.03mol/l～0.05mol/l，naoh含量控制在0.07mol/l～0.09mol/l。
47.将配置好的微弧氧化电解液放入流道2内，经高压作用，微弧氧化电解液从流出孔24喷射进入槽体1内覆盖在基材上。槽体1上连接有电刷，电刷与电源正极连接，在槽体1转动的时候，通过电刷能持续给槽体1供电，整个基体就保持正极；流道2为阴极。经过上述设置使得槽体1与流道2形成一个电容腔。所以负离子会靠近流道2，当基体开始随着槽体1转动会将微弧氧化电解液均匀的覆盖在基体表面。具体参数为：正向电压0v-750v、负向电压0v-500v，电流为0～
±
100a，占空比5％～95％，脉冲频率50hz～2000hz。
48.本实施例中，电流采用阶梯电流，密度范围是20a/dm2；每一阶梯电流的处理时间
为8min；微弧氧化处理总时间为26min。经过本设备处理后的基体表面的黑色饱和度更大，表面更光滑，膜层的厚度也越大。
49.如现有技术中，当用0.07mol/l的nh4vo3、0.04mol/l的na3po4、0.04mol/l的na2wo3、naoh配合形成的微弧氧化电解液进行微弧电解,得到的铝合金外膜的参数为：lab值为31.17，黑色较深，表面粗糙度较大，ra值为0.72μm，膜层厚度为8.2μm。
50.当用0.06mol/l的nh4vo3、0.05mol/l的na3po4、0.04mol/l的na2wo3、0.07mol/l的naoh配合形成的微弧氧化电解液进行微弧电解,得到的铝合金外膜的参数为：lab值为36.42，黑色饱和度低，表面比较光滑，ra值为0.6μm，膜层厚度为6.6μm。
51.当用0.07mol/l的nh4vo3、0.06mol/l的na3po4、0.04mol/l的na2wo3、0.08mol/l的naoh配合形成的微弧氧化电解液进行微弧电解,得到的铝合金外膜的参数为：lab值为31.28，颜色也比较黑，表面比较粗糙，ra值为0.71μm，膜层厚度最大为14μm。
52.用本设备进行微弧氧化后，用相同的成分配比形成的微弧氧化电解液进行微弧电解得到的铝合金外膜如下：
53.当用0.07mol/l的nh4vo3、0.04mol/l的na3po4、0.04mol/l的na2wo3、naoh配合形成的微弧氧化电解液在本实施例的微弧氧化槽内进行微弧电解,得到的铝合金外膜的参数为：lab值为32.17，黑色较深，表面粗糙度的ra值为0.52μm，膜层厚度为9.2μm。
54.当用0.06mol/l的nh4vo3、0.05mol/l的na3po4、0.04mol/l的na2wo3、0.07mol/l的naoh配合形成的微弧氧化电解液在本实施例的微弧氧化槽内进行微弧电解,得到的铝合金外膜的参数为：lab值为37.42，黑色饱和度高，表面比较光滑，ra值为0.55μm，膜层厚度为8.6μm。
55.当用0.07mol/l的nh4vo3、0.06mol/l的na3po4、0.04mol/l的na2wo3、0.08mol/l的naoh配合形成的微弧氧化电解液在本实施例的微弧氧化槽内进行微弧电解,得到的铝合金外膜的参数为：lab值为34.28，颜色较黑，表面粗糙度的ra值为0.51μm，膜层厚度最大为14μm。
56.在本实施例的微弧氧化槽内微弧氧化时，因为vo
3-、wo
32一
和po
43-三种原子团在电场中的迁移速率以及它们在阳极表面的吸附能力不同。同过本技术设备形成的电容腔使其整体迁移率增加，更快更多的附着在作为正极的基材上。且采用阶梯电流使得整个黑化反应更加剧烈，形成的膜层越黑也越厚。
57.以上将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。
58.上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种铝合金型材的微弧氧化处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：a.选取基材并定形；b.将基材放置入微弧氧化槽内；c.对基材进行表面预处理；d.将配置好的微弧氧化电解液投入所述微弧氧化槽内；e.对基材进行微弧氧化处理。2.根据权利要求1所述的一种铝合金型材的微弧氧化处理工艺，其特征在于，步骤c包括：c1.在所述微弧氧化槽内放入适量水砂颗粒，放入适量蒸馏水，通过所述微弧氧化槽转动20min-40min实现对所述基材的打磨；c2.将蒸馏水和水砂颗粒从所述微弧氧化槽上的出口内除去，再通过碱性化学脱脂液对基材进行脱脂处理，碱性化学脱脂液从所述出口内流出；c3.再放入naoh溶液对基材进行碱洗，naoh溶液从所述出口内流出；c4.再由蒸馏水清洗；蒸馏水从所述出口内流出。3.根据权利要求2所述的一种铝合金型材的微弧氧化处理工艺，其特征在于，步骤c2中所述脱脂处理为：用60℃～65℃所述碱性化学脱脂液对基材进行约2min处理。4.根据权利要求2或3所述的一种铝合金型材的微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述碱性化学脱脂液包含碱金属氢氧化物、磷酸盐、缓冲剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂和水。5.根据权利要求2所述的一种铝合金型材的微弧氧化处理工艺，其特征在于，步骤c3中碱洗为：在60℃的40g/l～50g/l naoh溶液中碱蚀lmin～2min。6.根据权利要求1所述的一种铝合金型材的微弧氧化处理工艺，其特征在于，步骤d中的微弧氧化电解液包含nh4vo3、na3po4、na2wo3、naoh。7.根据权利要求1所述的一种铝合金型材的微弧氧化处理工艺，其特征在于，步骤e中的微弧氧化处理采用所述基材为阳极，且所述微弧氧化槽内设有阴极；参数为：正向电压0v-750v、负向电压0v-500v，电流为0～
±
100a，占空比5％～95％，脉冲频率50hz～2000hz。8.根据权利要求7所述的一种铝合金型材的微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述电流为阶梯电流，密度范围是15-30a/dm2；每一阶梯电流的处理时间为2-10min；微弧氧化处理总时间为10-30min。9.一种铝合金型材的微弧氧化槽，其特征在于，微弧氧化槽能进行权利要求1至8中的任意一项的步骤c、步骤d和步骤e。10.根据权利要求9所述的一种铝合金型材的微弧氧化槽，其特征在于，包括槽体(1)，贯穿所述槽体(1)的固定流道(2)，所述槽体(1)与所述流道(2)轴承连接，所述槽体(1)在所述流道(2)上转动；所述槽体(1)内活动卡接有至少一个固定层(3)，所述固定层(3)上固定有基材，所述流道(2)上设置有流出孔(24)使得所述流道(2)内的溶液作用在基材上。
技术总结一种铝合金型材的微弧氧化处理工艺，属于铝合金表面阳极氧化电解着色处理技术领域，包括如下步骤：A.选取基材并定形；B.将基材放置入微弧氧化槽内；C.对基材进行表面预处理；D.将配置好的微弧氧化电解液投入微弧氧化槽内；E.对基材进行微弧氧化处理。上述步骤C、步骤D和步骤E在一个微弧氧化槽内发生反应，经过本设备处理后的基体表面的黑色饱和度更大，表面更光滑，膜层的厚度也越大。膜层的厚度也越大。膜层的厚度也越大。
技术研发人员：赵守明 冯清振 张亦杰
受保护的技术使用者：栋梁铝业有限公司
技术研发日：2022.07.20
技术公布日：2022/11/1
