阅读说明：本技术 铝合金材料的表面处理方法及其应用 (Surface treatment method of aluminum alloy material and application thereof ) 是由 王理栋 王理磊 张科 黄浩 黄强 于 2019-01-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种铝合金材料的表面处理方法及其应用。该处理工艺包括如下步骤：对待处理铝合金材料进行化学抛光处理；在30℃～70℃的温度下,用酸性腐蚀液浸泡所述待处理铝合金材料10s～30s,其中,上述的酸性腐蚀液包括如下组分：35.5g/L～42.6g/L HNO<Sub>3</Sub>、17.25g/L～28.75g/L HF及23.6g/L～35.4g/L HCl；对所述待处理铝合金材料进行阳极氧化处理；对所述待处理铝合金材料进行封孔处理。采用上述铝合金材料的表面处理方法能把铝合金材料表面处理成具有碎花状花纹效果且抗污染、耐腐蚀能力较好的表面。(The invention relates to a surface treatment method of an aluminum alloy material and application thereof, wherein the treatment process comprises the following steps of carrying out chemical polishing treatment on the aluminum alloy material to be treated, and soaking the aluminum alloy material to be treated for 10-30 s at the temperature of 30-70 ℃ by using an acidic corrosive liquid, wherein the acidic corrosive liquid comprises 35.5 g/L-42.6 g/L HNO 3 17.25 g/L-28.75 g/L HF and 23.6 g/L-35.4 g/L HCl, carrying out anodic oxidation treatment on the aluminum alloy material to be treated, carrying out hole sealing treatment on the aluminum alloy material to be treated, and adopting the surface of the aluminum alloy materialThe surface of the aluminum alloy material can be processed into a surface with a flower-shaped pattern effect and good pollution resistance and corrosion resistance.)

铝合金材料的表面处理方法及其应用

技术领域

本发明涉及金属材料表面加工领域，特别是涉及一种铝合金材料的表面处理方法及其应用。

背景技术

铝合金材料由于其密度低、力学强度高、耐腐蚀性强、导电导热性能突出，被广泛应用于汽车制造、手机、电脑、手表等外观件行业。又由于铝合金易被回收，已成为21世纪的绿色环保结构材料。

但是普通的铝合金材料表面色泽单调，易污染、易腐蚀。

发明内容

基于此，有必要提供一种铝合金材料的表面处理方法，该方法能够使铝合金材料的表面具有碎花花纹效果、抗污染且耐腐蚀。

此外，还提供一种上述表面处理方法的应用。

一种铝合金材料的表面处理方法，包括如下步骤：

对待处理铝合金材料进行化学抛光处理；

在30℃～70℃的温度下，用酸性腐蚀液浸泡所述待处理铝合金材料10s～30s，其中，所述酸性腐蚀液包括如下组分：35.5g/L～42.6g/L HNO₃、17.25g/L～28.75g/L HF及23.6g/L～35.4g/L HCl；

对所述待处理铝合金材料进行阳极氧化处理；

对所述待处理铝合金材料进行封孔处理。

在其中一个实施例中，所述对待处理铝合金材料进行化学抛光处理的步骤包括：在70℃～90℃的温度条件下，用由1000g/L的磷酸与240g/L的硫酸组成的化学抛光液对所述待处理铝合金材料化学抛光处理10s～30s。

在其中一个实施例中，所述对所述待处理铝合金材料进行阳极氧化处理的步骤包括：在室温条件下，以190g/L～210g/L的硫酸为电解液，加8～10V直流电压，以所述待处理铝合金材料为阳极，电解30min～40min。

在其中一个实施例中，所述对所述待处理铝合金材料进行封孔处理的步骤包括：先用去离子水冲洗所述待处理铝合金材料，然后将所述待处理铝合金材料于温度为80℃～100℃、pH值为6～9的去离子水中加热25min～30min。

在其中一个实施例中，在所述待处理铝合金材料进行化学抛光处理的步骤之前，还包括对所述待处理铝合金材料进行前处理的步骤。

在其中一个实施例中，所述对所述待处理铝合金材料进行前处理的步骤包括：在45℃～65℃的温度下，用除油剂对所述待处理铝合金材料进行脱脂除油处理。

在其中一个实施例中，所述对所述待处理铝合金材料进行前处理的步骤还包括：先用浓度为40g/L～50g/L的NaOH溶液清洗所述待处理铝合金材料；再用浓度为120g/L～140g/L的硝酸清洗所述待处理铝合金材料。

在其中一个实施例中，在所述对所述待处理铝合金材料表面进行阳极氧化处理的步骤之后，所述对所述待处理铝合金材料进行封孔处理之前，还包括用有机染料对所述待处理铝合金材料进行染色处理的步骤。

在其中一个实施例中，在所述对所述待处理铝合金材料表面进行阳极氧化处理的步骤之后，所述用有机染料对所述待处理铝合金材料进行染色处理的步骤之前，还包括在20℃～40℃的温度条件下，用浓度为40g/L～60g/L的夹缝清洗剂对所述待处理铝合金材料进行清洗处理的步骤。

上述的铝合金材料的表面处理方法在制作电子设备外壳中的应用。

经测试：采用上述表面处理方法处理得到的铝合金材料表面具有碎花状花纹效果且抗污染、耐腐蚀能力较好。

附图说明

图1为一实施方式的铝合金材料的表面处理方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不在于限制本发明。

在本文中的各项处理步骤中，若无特别地说明均是在室温下进行的，所指室温为15℃～40℃。

如图1所示，一实施方式的铝合金材料的表面处理方法，包括如下步骤：

步骤S110：在45℃～65℃的温度下，用除油剂对所述待处理铝合金材料进行脱脂除油处理。

步骤S110是为了清除掉铝合金材料表面的油脂和灰尘等污染物，使后续碱洗更均匀。

步骤S120：先用浓度为40g/L～50g/L的NaOH溶液清洗上述待处理铝合金材料；再用浓度为120g/L～140g/L的硝酸清洗该待处理铝合金材料。

步骤S120中的碱洗处理是为了腐蚀掉铝合金表面的自然氧化膜，从而使纯净的金属基体裸露出来，使表面导电均匀；步骤S120中的酸洗处理是为了去除不溶于碱液的Cu、Fe、Si等杂质及碱洗处理步骤中的碱洗产物。

步骤S130：对待上述处理铝合金材料表面进行化学抛光处理。

具体地，步骤S130包括：在70℃～90℃的温度下，用由1000g/L的磷酸(质量份数85％)与240g/L的硫酸(质量份数98％)组成的化学抛光液对所述待处理铝合金材料化学抛光处理10s～30s。

经过步骤S130可以使表面微观突出部分比凹洼部分优先溶解，得到平滑且光亮的铝合金表面。

步骤S140：在30℃～70℃的温度下，用酸性腐蚀液浸泡上述待处理铝合金材料10s～30s，其中，上述的酸性腐蚀液包括如下组分：35.5g/L～42.6g/L HNO₃、17.25g/L～28.75g/L HF及23.6g/L～35.4g/L HCl。

由于晶粒边界具有较高的自由能，容易受到腐蚀呈现凹沟，通过步骤S140可以使上述的铝合金材料表面呈现出碎花状的花纹效果。

步骤S150：对待上述处理铝合金材料表面进行阳极氧化处理。

具体地，步骤S150包括：在室温条件下，以190g/L～210g/L的硫酸为电解液，加8～10V直流电压，以上述的待处理铝合金材料为阳极，电解30min～40min。

经过步骤S150可以使上述铝合金材料表面形成阳极氧化膜，进一步的保护步骤S140中处理形成的碎花状的花纹。

步骤S160：在室温条件下，用浓度为40g/L～60g/L的夹缝清洗剂对上述待处理铝合金材料进行清洗处理。

步骤S160是为了除去阳极氧化膜孔隙里的杂质(主要是残留的残酸电解液)，以便后面对铝合金材料染色的效果更好。

步骤S170：用有机染料对上述待处理铝合金材料表面进行染色处理。

通过步骤S170可以将有机染料里的染色分子填充至Al₂O₃孔隙里，以使铝合金表面表现出特定的色泽，从而提高材料的装饰性与耐蚀性。

步骤S180：先用去离子水冲洗上述待处理铝合金材料，然后将所述待处理铝合金材料于温度为80℃～100℃、pH值为6～9的去离子水中加热25min～30min。

烘干上述经步骤S180处理过的铝合金材料，得到表面具有碎花状花纹且抗污染、耐腐蚀能力强的铝合金材料。

通过步骤S180的水合反应将非晶态的氧化铝转化成勃姆体结构的水合氧化铝(即Al₂O₃·H₂O(AlOOH))，使得阳极氧化膜的微孔填充封闭，从而提高阳极氧化摸的抗污染和抗腐蚀能力。

需要说明的是，上述步骤S110、步骤S120、步骤S160及步骤S170都是可以省略的步骤。其中，步骤S110与步骤S120都属于前处理步骤，是为了后续处理的更省时高效，处理效果更好；步骤S170是为了使铝合金表面表现出特定的色泽，增加装饰性；而步骤S160是为了步骤S170中的染色效果更好。

上述的铝合金材料的表面处理方法在制作电子设备外壳中的应用。应用了上述表面处理方法处理过的铝合金材料的电子设备外壳具有耐腐蚀、抗污染的碎花状花纹的表面，满足消费者多样化地审美需求。

上述的铝合金材料的表面处理方法至少具有如下特点：

(1)通过特定的酸性腐蚀液对经化学抛光过的铝合金材料表面进行处理，使得具有较高自由能的晶粒边界被腐蚀，呈现出凹沟，从而使铝合金材料表面在宏观上表现为碎花状的花纹；然后通过阳极氧化，在具有碎花状花纹的铝合金材料表面形成一层阳极氧化膜，再进行封孔处理，从而得到表面具有碎花状花纹且抗污染、耐腐蚀的铝合金材料。

(2)进一步地，在封孔之前还可以对上述铝合金材料进行染色，以使上述铝合金表面还能表现出特定的色泽。

(3)通过该处理方法在不额外增加表面处理新设备的同时，能降低表面处理难度，从而极大的降低了企业的成本；同时，该处理过程工艺简单，实用性强。

以下为具体实施例部分：

实施例1

本实施例的铝合金材料的表面处理方法，步骤如下：

(1)在45℃的温度下，用日本奥野公司生产的奥野161除油剂对所述待处理铝合金材料进行脱脂除油处理。

(2)先用浓度为40g/L的NaOH溶液，对上述待处理铝合金材料进行碱洗处理；然后用浓度为120g/L的硝酸，对上述待处理铝合金材料进行酸洗处理。

(3)在70℃的温度下，用1000g/L的磷酸(质量份数85％)与240g/L的硫酸(质量份数98％)组成的化学抛光液对上述待处理铝合金材料化学抛光处理30s。

(4)在30℃的温度下，用酸性腐蚀液浸泡上述待处理铝合金材料30s，其中，所述酸性腐蚀液包括35.5g/L的HNO₃、28.75g/L的HF及23.6g/L的HCl。

(5)在室温条件下，以190g/L的硫酸为电解液，加10V的直流电压，以上述待处理铝合金材料为阳极，电解30min。

(6)在室温条件下，用深圳市慧凌科技有限公司生产的浓度为40g/L的慧凌CW-42夹缝清洗剂对上述待处理铝合金材料进行清洗处理。

(7)在60℃的温度下，用浓度为5g/L的活性艳蓝(蓝色有机染料)对上述待处理的铝合金材料进行染色处理10min。

(8)用去离子水冲洗上述待处理铝合金材料，然后放入温度为80℃、pH值为6的去离子水中，加热30min。

(9)取出上述待处理铝合金材料，烘干，得到处理好的铝合金材料。

实施例2

本实施例的铝合金材料的表面处理方法，步骤如下：

(1)在60℃的温度下，用奥野161除油剂对所述待处理铝合金材料进行脱脂除油处理。

(2)先用浓度为50g/L的NaOH溶液，对上述待处理铝合金材料进行碱洗处理；然后用浓度为140g/L的硝酸，对上述待处理铝合金材料进行酸洗处理。

(3)在90℃的温度下，用1000g/L的磷酸(质量份数85％)与240g/L的硫酸(质量份数98％)组成的化学抛光液对上述待处理铝合金材料化学抛光处理10s。

(4)在70℃的温度下，用酸性腐蚀液浸泡上述待处理铝合金材料10s，其中，所述酸性腐蚀液包括35.5g/L的HNO₃、17.25g/L的HF及35.4g/L的HCl。

(5)在室温条件下，以210g/L的硫酸为电解液，加8V的直流电压，以上述待处理铝合金材料为阳极，电解30min。

(6)在室温条件下，用浓度为60g/L的慧凌CW-42夹缝清洗剂对上述待处理铝合金材料进行清洗处理。

(7)在室温下，用浓度为8g/L的酸性红(红色有机染料)对上述待处理的铝合金材料进行染色处理30min。

(8)用去离子水冲洗上述待处理铝合金材料，然后放入温度为100℃、pH值为7的去离子水中，加热25min。

(9)取出上述待处理铝合金材料，烘干，得到处理好的铝合金材料。

实施例3

本实施例的铝合金材料的表面处理方法，步骤如下：

(1)在65℃的温度下，用奥野161除油剂对所述待处理铝合金材料进行脱脂除油处理。

(2)先用浓度为40g/L的NaOH溶液，对上述待处理铝合金材料进行碱洗处理；然后用浓度为130g/L的硝酸，对上述待处理铝合金材料进行酸洗处理。

(3)在80℃的温度下，用1000g/L的磷酸(质量份数85％)与240g/L的硫酸(质量份数98％)组成的化学抛光液对上述待处理铝合金材料化学抛光处理20s。

(4)在50℃的温度下，用酸性腐蚀液浸泡上述待处理铝合金材料20s，其中，所述酸性腐蚀液包括42.6g/L的HNO₃、17.25g/L的HF、23.6g/L的HCl。

(5)在室温条件下，以200g/L的硫酸为电解液，加8V的直流电压，以上述待处理铝合金材料为阳极，电解40min。

(6)在室温条件下，用浓度为50g/L的慧凌CW-42夹缝清洗剂对上述待处理铝合金材料进行清洗处理。

(7)在室温下，用苯胺黑(黑色有机染料)对上述待处理的铝合金材料进行染色处理30min。

(8)用去离子水冲洗上述待处理铝合金材料，然后放入温度为80℃、pH值为9的去离子水中，加热30min。

(9)取出上述待处理铝合金材料，烘干，得到处理好的铝合金材料。

对比例1

对比例1的铝合金材料为不经过上述表面处理的普通铝合金材料。

测试部分

测试方法：

碎花花纹效果测试：借助放大镜、游标卡尺等工具，用肉眼观察上述各实施例和对比例的铝合金材料的表面；

抗污染能力测试：在上述的铝合金材料材料表面用油性笔画出笔迹，然后用酒精擦拭，观察擦拭后的痕迹；

耐腐蚀测试：分别滴入10滴10％盐酸到上述铝合金材料表面，用表面皿盖住，静置15min，取出用自来水冲洗干净，观察铝合金材料的表面的外观。

测试结果：见下表。

表1

由上表可知：实施例1～实施例3得到的铝合金材料的具有碎花状花纹效果且抗污染、耐腐蚀能力较好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。