铝或铝合金表面处理方法及制品.pdf

一种铝或铝合金表面处理方法，包括以下步骤：提供铝或铝合金基体；对所述铝或铝合金基体进行阳极氧化处理，以含有硫酸、磷酸及乙二胺四乙酸的水溶液为电解液，在所述铝或铝合金基体表面形成阳极氧化膜，所述阳极氧化膜包括依次形成于铝或铝合金基体表面的阻挡层及多孔层，所述阳极氧化膜还形成有若干第二氧化孔，所述第二氧化孔贯穿所述阻挡层与多孔层；采用电镀的方式，于所述阳极氧化膜上形成电镀层。本发明还提供一种经由该方法制得的制品。

权利要求书
1.   一种制品，包括铝或铝合金基体及形成于铝或铝合金基体上的阳极氧化膜，其特征在于：所述阳极氧化膜包括依次形成于铝或铝合金基体表面的阻挡层及多孔层，所述阳极氧化膜还形成有若干第二氧化孔，所述第二氧化孔贯穿所述阻挡层与多孔层，该制品还包括形成于所述阳极氧化膜上的电镀层。

2.   如权利要求1所述的制品，其特征在于：所述阳极氧化膜的厚度为10~15µm。

3.   如权利要求1或2所述的制品，其特征在于：所述电镀层包括依次形成于该阳极氧化膜上的铜层、镍层及铬层。

4.   一种铝或铝合金表面处理方法，包括以下步骤：
提供铝或铝合金基体；
对所述铝或铝合金基体进行阳极氧化处理，以含有硫酸、磷酸及乙二胺四乙酸的水溶液为电解液，在所述铝或铝合金基体表面形成阳极氧化膜，所述阳极氧化膜包括依次形成于铝或铝合金基体表面的阻挡层及多孔层，所述阳极氧化膜还形成有若干第二氧化孔，所述第二氧化孔贯穿所述阻挡层与多孔层；
采用电镀的方式，于所述阳极氧化膜上形成电镀层。

5.   如权利要求4所述的铝或铝合金表面处理方法，其特征在于：所述电解液中含有100‑150g/l的硫酸、200‑250g/l的磷酸及1‑3g/l的乙二胺四乙酸。

6.   如权利要求4或5所述的铝或铝合金表面处理方法，其特征在于：形成所述阳极氧化膜的过程中，所述电解液温度为25~30℃，电流密度为0.8‑1.2A/dm2，电压为20~25V，电解时间为10~15min。

7.   如权利要求4所述的铝或铝合金表面处理方法，其特征在于：所述电镀层包括依次形成于该阳极氧化膜上的铜层、镍层及铬层。

8.   如权利要求4所述的铝或铝合金表面处理方法，其特征在于：所述铝或铝合金表面处理方法还包括在对所述铝或铝合金基体进行阳极氧化处理前对所述铝或铝合金基体进行脱脂、化学抛光及剥黑膜的步骤。

说明书铝或铝合金表面处理方法及制品
技术领域
本发明涉及一种铝或铝合金表面处理方法及制品。
背景技术
现有技术，通常对铝或铝合金基体进行电镀处理，以提高铝或铝合金基体的耐磨性及耐腐蚀性。由于在空气中铝或铝合金基体易于被氧化而在其表面生成一层疏松的阳极氧化膜，如此使经电镀形成的镀层与铝或铝合金基体的结合力较差。
为了解决上述问题，通常在电镀前对铝或铝合金基体依次进行两次浸锌、化学镀镍的前处理，以提高后续形成的电镀层与铝或铝合金基体之间的结合力。但由于浸锌层比铝或铝合金基体、电镀层的电位要低，在腐蚀性介质中浸锌层易于受到横向腐蚀导致电镀层发生剥落，严重影响铝或铝合金基体的耐腐蚀性。此外，所述前处理方法需要进行两次浸锌及一次化学镀镍，其工艺复杂、易于产生大量的废水。
发明内容
有鉴于此，提供一种可解决上述问题的铝或铝合金表面处理方法。
另外，还提供一种由经该方法制得的制品。
一种制品，包括铝或铝合金基体、依次形成于铝或铝合金基体上的阳极氧化膜及电镀层，所述阳极氧化膜包括依次形成于铝或铝合金基体表面的阻挡层及多孔层，所述阳极氧化膜还形成有若干第二氧化孔，所述第二氧化孔贯穿所述阻挡层与多孔层。
一种铝或铝合金表面处理方法，包括以下步骤：
提供铝或铝合金基体；
对所述铝或铝合金基体进行阳极氧化处理，以含有硫酸、磷酸及乙二胺四乙酸的水溶液为电解液，在所述铝或铝合金基体表面形成阳极氧化膜，所述阳极氧化膜包括依次形成于铝或铝合金基体表面的阻挡层及多孔层，所述阳极氧化膜还形成有若干第二氧化孔，所述第二氧化孔贯穿所述阻挡层与多孔层；
采用电镀的方式，于所述阳极氧化膜上形成电镀层。
所述电解液中乙二胺四乙酸的添加，可使所述第一氧化孔底端的阻挡层被逐渐溶解而形成第二氧化孔。所述第二氧化孔的形成使得后续的电镀顺利进行而形成电镀层。该第二氧化孔的形成使电镀层与铝或铝合金基体之间结合产生卡扣效应，电镀层与铝或铝合金基体之间的结合力被增强。另外，该铝或铝合金表面处理方法简单、生产周期短且环境污染较小。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例制品的剖视图。
图2是本发明一较佳实施例的基体上形成有第一氧化孔的示意图。
图3是本发明一较佳实施例的基体上形成有第二氧化孔的示意图。
主要元件符号说明
制品10铝或铝合金基体11阳极氧化膜13阻挡层131多孔层133电镀层15第一氧化孔20第二氧化孔40
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参见图1所示，本发明一较佳实施例的铝或铝合金表面处理方法，包括如下步骤：
提供一铝或铝合金基体11。
对所述铝或铝合金基体11进行脱脂处理，用以去除铝或铝合金基体11表面的油污。所述脱脂处理的方法为：该脱脂处理所使用的脱脂液为R105脱脂剂（深圳永保化工有限公司提供），该脱脂液的温度为50~60℃，脱脂的时间为5~8min。
对脱脂处理后的铝或铝合金基体11进行化学抛光处理，用以去除铝或铝合金基体11表面的氧化膜（基体暴露于空气中极易形成氧化膜），并提高铝或铝合金基体11表面的光泽度。所述化学抛光的方法为：以含有1100~1300g/L的磷酸及50~70g/L的硝酸的水溶液为抛光液，对所述铝或铝合金基体11进行抛光处理10s~20s，该抛光液的温度为90~100℃。
对化学抛光处理后的铝或铝合金基体11进行剥黑膜处理，用以去除抛光后残留于铝或铝合金基体11表面的氧化物。所述剥黑膜的方法为：以体积分数为25~35%的硝酸溶液为剥离液，将铝或铝合金基体11置于该剥离液中浸泡1~2min，该剥离液的温度为室温。
经上述脱脂、化学抛光及剥黑膜处理后的铝或铝合金基体11表面呈现凹凸状。
请结合参见图2及图3，对经上述处理后的铝或铝合金基体11进行阳极氧化处理。其工艺参数为：以100‑150g/l的硫酸、200‑250g/l的磷酸及1‑3g/l的乙二胺四乙酸（EDTA）的水溶液为电解液，所述电解液温度为25~30℃，电流密度为0.8‑1.2A/dm2，电压为20~25V，电解时间为10~15min。形成的阳极氧化膜13的厚度为10~15µm。
在所述阳极氧化处理过程中，首先，在所述铝或铝合金基体11表面形成阳极氧化膜13，该阳极氧化膜13包括依次形成于铝或铝合金基体11表面的阻挡层131及多孔层133，所述多孔层133形成有若干第一氧化孔20。由于电解液的酸性适中，EDTA与铝离子络合形成的络合物易于发生离解，该络合物的形成不会阻碍所述阻挡层131的生长；随着反应时间的增加，所述第一氧化孔20底端靠近阻挡层131的区域的析氧反应加剧，生产的氢离子增多，使该区域的电解液呈强酸性，在强酸性环境下EDTA与铝离子的络合物稳定性较强，可阻碍阻挡层131的生长；且由于阳极氧化过程电化学反应的平衡，所述阻挡层131在生长的同时也会溶解，因此，当阻挡层131的生长受到阻碍时，最终，所述第一氧化孔20底部的阻挡层131被逐渐溶解形成第二氧化孔40。所述第二氧化孔40贯穿所述阻挡层131与多孔层133。
在所述阳极氧化处理过程中，若氧化时间太长，形成的阳极氧化膜13过厚，将使后续电镀处理时金属离子填充所述第二氧化孔40的时间增长，如此增加了所需的电镀时间；若氧化时间太短，形成的阳极氧化膜13太薄，后续电镀处理后形成的电镀层与铝或铝合金基体11之间的结合力较差；因此，为了在较短的时间内形成与铝或铝合金基体11具有较佳结合力的电镀层，所述阳极氧化处理时间需控制在10~15min。
对经上述阳极氧化处理后的铝或铝合金基体11进行电镀处理，在所述阳极氧化膜13上形成电镀层15。所述电镀层15为具有耐腐蚀性的金属层。该电镀层15可以为镍层或铬层，该电镀层15还可为包括铜层、镍层及铬层的复合层。
在该电镀处理过程中，为了避免阳极氧化膜13在强酸溶液下被溶解，电镀液的pH值为中性或弱酸性；为了避免阳极氧化膜13在高温下发生封孔现象(即，阳极氧化膜13的Al2O3在高温下生成Al2O3‧3H2O，使其体积膨胀，最终封闭了第二氧化孔40)，电镀液的温度不能超过70℃。
所述电解液中EDTA的添加，可使所述第一氧化孔20底端的阻挡层131被逐渐溶解而形成第二氧化孔40。所述第二氧化孔40的形成使得后续的电镀顺利进行而形成电镀层15。该第二氧化孔40的形成使电镀层15与铝或铝合金基体11之间结合产生卡扣效应，电镀层15与铝或铝合金基体11之间的结合力被增强。另外，该铝或铝合金表面处理方法简单、生产周期短。
一种由经上述铝或铝合金表面处理方法制得的制品10包括一铝或铝合金基体11、依次形成于该铝或铝合金基体11表面的阳极氧化膜13及电镀层15。
所述阳极氧化膜13用以提高所述电镀层15与铝或铝合金基体11之间的结合力。所述阳极氧化膜13包括依次形成于铝或铝合金基体11表面的阻挡层131及多孔层133。所述阳极氧化膜13还形成有若干第二氧化孔40，所述第二氧化孔40贯穿所述阻挡层131与多孔层133。所述阳极氧化膜13的厚度为10~15µm。
所述电镀层15为具有耐腐蚀性的金属层。该电镀层15可以为镍层或铬层，该电镀层15还可为包括铜层、镍层及铬层的复合层。
经上述方法制得的制品10具有良好的耐磨性及耐腐蚀性。
实施例1
提供一铝或铝合金基体11，该铝或铝合金基体11的材质为6061‑T6铝合金。
脱脂处理：该脱脂处理所使用的脱脂液为R105脱脂剂（深圳永保化工有限公司提供），该脱脂液的温度为60℃，脱脂的时间为6min。
化学抛光：以含有1200g/L的磷酸及60g/L的硝酸的水溶液为抛光液，该抛光液的温度为95℃，抛光时间为13s。
剥黑膜：以体积分数为30%的硝酸溶液为剥离液，浸泡时间为1.5min，该剥离液的温度为室温。
阳极氧化处理：以120g/l的硫酸、240g/l的硫酸及2g/l的乙二胺四乙酸（EDTA）的水溶液为电解液，所述电解液温度为28℃，电流密度为1A/dm2，电压为24V，电解时间为12min。
电镀处理：本实施例在经上述阳极氧化后的铝或铝合金基体11上依次沉积铜层、镍层及铬层。
电镀沉积铜层：以含有80g/l的硫酸铜、8g/l的酒石酸钾及150g/l的羟基亚乙基二膦酸（HEDP）的水溶液为电解液，该电解液的pH值为8.5，该电解液的温度为40℃，电流密度为3A/dm2，沉积时间为15min。
电镀沉积镍层：以含有280g/l的硫酸镍、55g/l的氯化镍及50g/l的硼酸的水溶液为电解液，该电解液的温度为55℃，电流密度为3A/dm2，沉积时间为10min。
电镀沉积铬层：以含有250g/l的铬酸及1.2g/l的硫酸的水溶液为电解液，该电解液的温度为35℃，电流密度为10A/dm2，沉积时间为30min。
对比例
采用与实施例1相同的方法对6061‑T6铝合金基体进行脱脂、化学抛光、剥黑膜、阳极氧化及电镀处理，与实施例1不同的是用以形成阳极氧化膜的电解液中不含有EDTA，其它条件与实施例1相同。
性能测试
将实施例1制得的制品及对比例处理后的6061‑T6铝合金基体进行耐化学品测试及耐磨性测试，具体测试方法及结果如下：
（1）耐化学品测试
将护手霜，防晒霜，唇膏，粉底霜，杀虫剂及汽油分别涂覆在由实施例1制得的制品10及经对比例处理后的铝合金基体表面，并在室温下放置1天后，清洗掉制品10及经对比例处理后的铝合金基体表面的上述化学品，观察其表面是否出现腐蚀、剥落等现象。上述化学品的品牌和型号参见表一。
表一
化学品品牌型号护手霜妮维雅细致美白护手霜Art No:84663防晒霜妮维雅防晒紧肤精华露Art No:85656唇膏嫣资莹润唇膏07‑XK‑0003粉底霜玉兰油透白无痕粉底液OB‑2杀虫剂TEHO Hyttysgeeli64003740汽油Zippo LighterfluidPA16701
结果表明，由本发明实施例1的方法所制得的制品10经上述化学品的测试后，阳极氧化膜13及电镀层15均完好、未发生脱落及异色现象。而，经对比例处理后的铝合金基体上的电镀层发生剥落。可见，上述制品10具有良好的耐化学品性能。
（2）耐磨性测试（德国ROSLER）
采用R180/530TE30型号的槽式振动耐磨测试机，将RKS10K型黄色圆锥体磨料3份，RKK15P型绿色棱锥体磨料1份及FC120洗涤剂适量加入所述槽式振动耐磨测试机内；再分别将实施例1制得的制品及对比例处理后的6061‑T6铝合金基体置于该槽式振动耐磨测试机内研磨震动。所述槽式振动耐磨测试机、RKS10K型黄色圆锥体磨料、RKK15P型绿色棱锥体磨料及FC120洗涤剂均为德国ROSLER公司供应。
结果表明，由本发明实施例1的方法所制得的制品10经上述耐磨性测试后，阳极氧化膜13及电镀层15未发生脱落，仅电镀层15表面出现少量划痕。而，经对比例处理后的铝合金基体上的电镀层发生剥落。可见，上述制品10具有较好的耐磨性性。