一种铝合金型材的表面处理工艺的制作方法

1.本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种铝合金型材的表面处理工艺。


背景技术：

2.铝合金是以铝为基础元素添加一定量其他金属元素的合金材料，是轻金属材料之一，铝合金型材是工业生产中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航天、航空、汽车、机械制造、船舶、建筑、装修等领域均有大量应用。
3.铝合金具有良好的耐腐蚀性，其本身由铝和铜、锰、镍、钛等金属元素组成，铝合金暴露在氧化环境中时，铝原子会与氧气发生化学反应，形成一层致密的氧化膜，从而阻止金属的进一步腐蚀。但是自身氧化形成的氧化膜较薄，容易去除，而铝的腐蚀电位为负极，当铝合金和其他金属接触容易产生电偶腐蚀问题，所以铝合金在加工过程中需要进行表面处理，从而解决或改善其耐腐蚀性、装饰性的功能。
4.铝合金的抗腐蚀一般通过阳极氧化处理获得，阳极氧化后铝合金型材的氧化膜容易呈现出黄色调，遮盖铝合金本身的色彩也不够美观，并且氧化进程控制不当容易产生疏松的氧化膜，导致抗腐蚀性能不佳，通过涂覆防腐蚀涂料，一般涂料与铝合金型材结合力也不佳，所以提出一种铝合金型材的表面处理工艺。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种铝合金型材的表面处理工艺，以解决背景技术中的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种铝合金型材的表面处理工艺，包括如下步骤：
8.步骤一：将铝合金型材浸入除油清洗液中，在3-3.5kw功率的超声波辅助下除油清洗3-5min，然后将铝合金型材用清水冲洗3-5次，完成铝合金型材的预处理。
9.除油清洗液包括碳酸钠、氢氧化钠、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠和去离子水，碳酸钠、氢氧化钠、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的用量比为2-3g：3g：1-1.5g：0.5-1g：40g。
10.步骤二：以质量浓度为150-170g/l的硫酸溶液作为电解液，向电解槽中通入电解液，将预处理后的铝合金型材浸入电解液中，铅板做阴极，铝合金型材做阳极，在2.5-3kw功率超声波辅助和10-15v的恒定电压进行阳极氧化处理。
11.阳极氧化处理时保持电解液的温度为15-20℃，电解液采用轴向流的方式进行搅拌循环；阳极氧化处理过程中，在阳极下方的电解液中设置液体颗粒计数系统的检测传感器，通过液体颗粒计数系统检测电解液中有无颗粒产生，当检测到颗粒产生时停止阳极氧化处理。
12.步骤三：将阳极氧化处理后的铝合金型材用清水冲洗3-5次，将电泳漆用去离子水稀释成固含量为15-18％的电泳液；以铝合金型材为阴极在100v的电压下进行阴极电泳处
理2-3min，然后取出阴极并用清水冲洗3-5次，室温晾干后在140℃条件下干燥30min，完成电泳涂装，完成铝合金型材的表面处理工艺。
13.进一步地，电泳漆通过如下步骤制备：
14.步骤1：将丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯搅拌混合，在氮气保护下升温至90-95℃，然后加入甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸六氟丁酯和偶氮二异丁腈，搅拌混合后保温反应4-5h，然后加入二月桂酸二丁基锡、二丁基羟基甲苯混合均匀，得到丙烯酸酯共聚物补充液；
15.丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸六氟丁酯、偶氮二异丁腈、二月桂酸二丁基锡和二丁基羟基甲苯的用量比为50g：50g：28-30g：40g：60g：10g：15g：8g：0.05g：0.3g。
16.步骤2：将异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、二丁基锡羟基甲苯搅拌混合，然后在40-45℃的条件下加入甲基丙烯酸羟乙酯，通过甲苯-二正丁胺滴定法测定异氰酸酯基团的转化率达到40％，然后加入丙烯酸酯共聚物补充液，完全反应至无异氰酸酯基团后降温至50℃，用乳酸调节ph值至7，得到聚丙烯酸酯树脂。
17.异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、二丁基锡羟基甲苯、甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸酯共聚物补充液的用量比为290g：0.03g：0.25g：170g：260g。
18.本发明的有益效果：
19.本发明铝合金型材的表面处理工艺先通过低浓度碱性除油清洗液去除铝合金型材表面油脂，在超声波辅助的条件下能够将皂化的油脂从铝合金型材表面除去，有助于增加除油效果，在较短的清洗时间内完成除油脱脂并防止对铝合金型材过度腐蚀。阳极氧化处理过程中通过液体颗粒计数系统进行监测，发现氧化铝微粒时停止阳极氧化，有助于产生较厚的氧化膜的同时避免阳极氧化过度，从而避免产生疏松氧化膜。电泳漆在制备过程中引入了氟原子，有助于增加漆膜的耐腐蚀和耐磨性能，在后续电泳涂装过程中，电泳漆能够更好地进入氧化膜的孔隙中，有助于形成结合力更好且光滑平整的漆膜，从而增加铝合金型材的外观性能。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1
22.本实施例制备一种电泳漆，包括如下实施步骤：3
23.步骤1：将10kg丙二醇甲醚、10kg丙二醇甲醚乙酸酯搅拌混合，在氮气保护下升温至90℃，然后加入5.6kg甲基丙烯酸二甲氨乙酯、8kg甲基丙烯酸羟乙酯、12kg甲基丙烯酸甲酯、2kg苯乙烯、3kg甲基丙烯酸六氟丁酯和1.6kg偶氮二异丁腈，搅拌混合后保温反应4h，然后加入10g二月桂酸二丁基锡、60g二丁基羟基甲苯混合均匀，得到丙烯酸酯共聚物补充液。
24.步骤2：将29kg异佛尔酮二异氰酸酯、3g二月桂酸二丁基锡、25g二丁基锡羟基甲苯搅拌混合，然后在40℃的条件下加入17kg甲基丙烯酸羟乙酯，通过甲苯-二正丁胺滴定法测
定异氰酸酯基团的转化率达到40％，然后加入26kg丙烯酸酯共聚物补充液，完全反应至无异氰酸酯基团后降温至50℃，用乳酸调节ph值至7，得到聚丙烯酸酯树脂。
25.实施例2
26.本实施例制备一种电泳漆，包括如下实施步骤：
27.步骤1：将10kg丙二醇甲醚、10kg丙二醇甲醚乙酸酯搅拌混合，在氮气保护下升温至92℃，然后加入5.8kg甲基丙烯酸二甲氨乙酯、8kg甲基丙烯酸羟乙酯、12kg甲基丙烯酸甲酯、2kg苯乙烯、3kg甲基丙烯酸六氟丁酯和1.6kg偶氮二异丁腈，搅拌混合后保温反应4.5h，然后加入10g二月桂酸二丁基锡、60g二丁基羟基甲苯混合均匀，得到丙烯酸酯共聚物补充液。
28.步骤2：将29kg异佛尔酮二异氰酸酯、3g二月桂酸二丁基锡、25g二丁基锡羟基甲苯搅拌混合，然后在42℃的条件下加入17kg甲基丙烯酸羟乙酯，通过甲苯-二正丁胺滴定法测定异氰酸酯基团的转化率达到40％，然后加入26kg丙烯酸酯共聚物补充液，完全反应至无异氰酸酯基团后降温至50℃，用乳酸调节ph值至7，得到聚丙烯酸酯树脂。
29.实施例3
30.本实施例制备一种电泳漆，包括如下实施步骤：
31.步骤1：将10kg丙二醇甲醚、10kg丙二醇甲醚乙酸酯搅拌混合，在氮气保护下升温至95℃，然后加入6kg甲基丙烯酸二甲氨乙酯、8kg甲基丙烯酸羟乙酯、12kg甲基丙烯酸甲酯、2kg苯乙烯、3kg甲基丙烯酸六氟丁酯和1.6kg偶氮二异丁腈，搅拌混合后保温反应5h，然后加入10g二月桂酸二丁基锡、60g二丁基羟基甲苯混合均匀，得到丙烯酸酯共聚物补充液。
32.步骤2：将29kg异佛尔酮二异氰酸酯、3g二月桂酸二丁基锡、25g二丁基锡羟基甲苯搅拌混合，然后在45℃的条件下加入17kg甲基丙烯酸羟乙酯，通过甲苯-二正丁胺滴定法测定异氰酸酯基团的转化率达到40％，然后加入26kg丙烯酸酯共聚物补充液，完全反应至无异氰酸酯基团后降温至50℃，用乳酸调节ph值至7，得到聚丙烯酸酯树脂。
33.实施例4
34.本实施例提供一种铝合金型材的表面处理工艺，包括如下步骤：
35.步骤一：将200kg碳酸钠、300kg氢氧化钠、100kg三乙醇胺、50kg十二烷基苯磺酸钠和4000kg去离子水混合成除油清洗液；将铝合金型材浸入除油清洗液中，在3kw功率的超声波辅助下除油清洗3min，然后将铝合金型材用清水冲洗3次，完成铝合金型材的预处理。
36.步骤二：以质量浓度为150g/l的硫酸溶液作为电解液，向电解槽中通入电解液，将预处理后的铝合金型材浸入电解液中，铅板做阴极，铝合金型材做阳极，在2.5kw功率超声波辅助和10v的恒定电压进行阳极氧化处理；阳极氧化处理时保持电解液的温度为15℃，电解液采用轴向流的方式进行搅拌循环；阳极氧化处理过程中，在阳极下方的电解液中设置液体颗粒计数系统的检测传感器，通过液体颗粒计数系统检测电解液中有无颗粒产生，当检测到颗粒产生时停止阳极氧化处理。
37.步骤三：将阳极氧化处理后的铝合金型材用清水冲洗3-5次，将实施例1中制备的电泳漆用去离子水稀释成固含量为15％的电泳液；以铝合金型材为阴极在100v的电压下进行阴极电泳处理2min，然后取出阴极并用清水冲洗3次，室温晾干后在140℃条件下干燥30min，完成电泳涂装，完成铝合金型材的表面处理工艺。根据gb/t 1720-2020测定电泳涂装漆膜的附着力为1级，漆膜光滑、均匀。
38.实施例5
39.本实施例提供一种铝合金型材的表面处理工艺，包括如下步骤：
40.步骤一：将200-300kg碳酸钠、300kg氢氧化钠、100-150kg三乙醇胺、80kg十二烷基苯磺酸钠和4000kg去离子水混合成除油清洗液；将铝合金型材浸入除油清洗液中，在3.2kw功率的超声波辅助下除油清洗3-5min，然后将铝合金型材用清水冲洗3-5次，完成铝合金型材的预处理。
41.步骤二：以质量浓度为160g/l的硫酸溶液作为电解液，向电解槽中通入电解液，将预处理后的铝合金型材浸入电解液中，铅板做阴极，铝合金型材做阳极，在2.8kw功率超声波辅助和12v的恒定电压进行阳极氧化处理；阳极氧化处理时保持电解液的温度为18℃，电解液采用轴向流的方式进行搅拌循环；阳极氧化处理过程中，在阳极下方的电解液中设置液体颗粒计数系统的检测传感器，通过液体颗粒计数系统检测电解液中有无颗粒产生，当检测到颗粒产生时停止阳极氧化处理。
42.步骤三：将阳极氧化处理后的铝合金型材用清水冲洗4次，将实施例2中制备的电泳漆用去离子水稀释成固含量为16％的电泳液；以铝合金型材为阴极在100v的电压下进行阴极电泳处理2.5min，然后取出阴极并用清水冲洗4次，室温晾干后在140℃条件下干燥30min，完成电泳涂装，完成铝合金型材的表面处理工艺。根据gb/t 1720-2020测定电泳涂装漆膜的附着力为1级，漆膜光滑、均匀。
43.实施例6
44.本实施例提供一种铝合金型材的表面处理工艺，包括如下步骤：
45.步骤一：将300kg碳酸钠、300kg氢氧化钠、150kg三乙醇胺、100kg十二烷基苯磺酸钠和4000kg去离子水混合成除油清洗液；将铝合金型材浸入除油清洗液中，在3.5kw功率的超声波辅助下除油清洗5min，然后将铝合金型材用清水冲洗5次，完成铝合金型材的预处理。
46.步骤二：以质量浓度为170g/l的硫酸溶液作为电解液，向电解槽中通入电解液，将预处理后的铝合金型材浸入电解液中，铅板做阴极，铝合金型材做阳极，在3kw功率超声波辅助和15v的恒定电压进行阳极氧化处理；阳极氧化处理时保持电解液的温度为20℃，电解液采用轴向流的方式进行搅拌循环；阳极氧化处理过程中，在阳极下方的电解液中设置液体颗粒计数系统的检测传感器，通过液体颗粒计数系统检测电解液中有无颗粒产生，当检测到颗粒产生时停止阳极氧化处理。
47.步骤三：将阳极氧化处理后的铝合金型材用清水冲洗5次，将实施例3中制备的电泳漆用去离子水稀释成固含量为18％的电泳液；以铝合金型材为阴极在100v的电压下进行阴极电泳处理3min，然后取出阴极并用清水冲洗5次，室温晾干后在140℃条件下干燥30min，完成电泳涂装，完成铝合金型材的表面处理工艺。根据gb/t 1720-2020测定电泳涂装漆膜的附着力为1级，漆膜光滑、均匀。
48.需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种铝合金型材的表面处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将铝合金型材浸入除油清洗液中，在3-3.5kw功率的超声波辅助下除油清洗3-5min，然后将铝合金型材用清水冲洗3-5次，完成铝合金型材的预处理；步骤二：以预处理后的铝合金型材作为阳极，在2.5-3kw功率超声波辅助和10-15v的恒定电压进行阳极氧化处理，通过液体颗粒计数系统检测电解液中有颗粒产生时停止阳极氧化处理；步骤三：将阳极氧化处理后的铝合金型材用清水冲洗3-5次，将电泳漆用去离子水稀释成固含量为15-18％的电泳液；以铝合金型材作为阴极在100v的电压下电泳处理2-3min，然后取出阴极并用清水冲洗3-5次，室温晾干后在140℃条件下干燥30min，完成电泳涂装，完成铝合金型材的表面处理工艺。2.根据权利要求1所述的一种铝合金型材的表面处理工艺，其特征在于，所述除油清洗液包括碳酸钠、氢氧化钠、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠和去离子水，碳酸钠、氢氧化钠、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的用量比为2-3g：3g：1-1.5g：0.5-1g：40g。3.根据权利要求1所述的一种铝合金型材的表面处理工艺，其特征在于，所述电解液为质量浓度为150-170g/l的硫酸溶液。4.根据权利要求1所述的一种铝合金型材的表面处理工艺，其特征在于，所述电泳漆通过如下步骤制备：将异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、二丁基锡羟基甲苯搅拌混合，然后在40-45℃的条件下加入甲基丙烯酸羟乙酯，通过甲苯-二正丁胺滴定法测定异氰酸酯基团的转化率达到40％，然后加入丙烯酸酯共聚物补充液，完全反应至无异氰酸酯基团后降温至50℃，用乳酸调节ph值至7，得到聚丙烯酸酯树脂。5.根据权利要求4所述的一种铝合金型材的表面处理工艺，其特征在于，所述异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、二丁基锡羟基甲苯、甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸酯共聚物补充液的用量比为290g：0.03g：0.25g：170g：260g。6.根据权利要求5所述的一种铝合金型材的表面处理工艺，其特征在于，所述丙烯酸酯共聚物补充液通过如下步骤制备：将丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯搅拌混合，在氮气保护下升温至90-95℃，然后加入甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸六氟丁酯和偶氮二异丁腈，搅拌混合后保温反应4-5h，然后加入二月桂酸二丁基锡、二丁基羟基甲苯混合均匀，得到丙烯酸酯共聚物补充液。7.根据权利要求6所述的一种铝合金型材的表面处理工艺，其特征在于，所述丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸六氟丁酯、偶氮二异丁腈、二月桂酸二丁基锡和二丁基羟基甲苯的用量比为50g：50g：28-30g：40g：60g：10g：15g：8g：0.05g：0.3g。8.根据权利要求1所述的一种铝合金型材的表面处理工艺，其特征在于，所述阳极氧化处理时保持电解液的温度为15-20℃，电解液采用轴向流的方式进行搅拌循环。

技术总结
本发明公开了一种铝合金型材的表面处理工艺，属于铝合金加工技术领域，将铝合金型材浸入除油清洗液中，在超声波辅助下完成铝合金型材的预处理，以预处理后的铝合金型材作为阳极，在超声波辅助和恒定电压下进行阳极氧化处理，通过液体颗粒计数系统检测电解液中有颗粒产生时停止阳极氧化处理；将阳极氧化处理和清洗后的铝合金型材作为阴极进行电泳处理，然后取出阴极并用清水冲洗3-5次，室温晾干后在140℃条件下干燥30min，完成电泳涂装；电泳漆在制备过程中引入了氟原子，有助于增加漆膜的耐腐蚀和耐磨性能；阳极氧化处理过程中通过液体颗粒计数系统进行监测，避免阳极氧化过度，有助于形成结合力更好且光滑平整的漆膜。于形成结合力更好且光滑平整的漆膜。


技术研发人员：王东明 李建仕 李平安
受保护的技术使用者：池州市九华明坤铝业有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/20