刘祥玲;李廷取;索忠源;姜峰;王鑫
【摘 要】6061铝合金板材经预处理后,在质量分数为20％稀硫酸电解液中以1.2 A/dm2～1.5 A/dm2初始电流密度阳极氧化处理,获得均匀致密氧化膜层.采用Bruker D8型X射线衍射仪分析了合金试样阳极氧化膜层的物相.在80℃±5℃的有机芳香烃染(4 g/L ～6 g/L)溶液中染2 min～5 min,经沸水封孔固处理,可得到由浅至深的玫瑰红和香槟金.成品试件长周期耐候性和牢度测试结果良好,适合在轻量化车辆、建材和其他装饰性型材上使用.
【期刊名称】《轻合金加工技术》
【年(卷),期】2019(047)006
【总页数】4页(P49-52)
【关键词】6061铝合金;阳极氧化;着工艺;装饰性
【作 者】刘祥玲;李廷取;索忠源;姜峰;王鑫
【作者单位】吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022;吉林化工学院吉林省特种功能材料重点实验室,吉林吉林132022;雄邦压铸(南通)有限公司,江苏南通226300;吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022;吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022;吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022 等离子炬【正文语种】中 文
【中图分类】TG146.21;TG174.45
铝合金是最常用的有金属结构材料，其密度低、具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。铝合金强度接近普通钢材的，冷热加工成形性好，可加工成板、管、棒、型、线材和锻件。6061铝合金具有好的加工性能、抗腐蚀性良好、韧性高、阳极氧化效果好、容易着等特点，被大量用于航空、机械制造和化工等行业[1-3]。
1 试验材料与方法
试验所用材料为商用6061-T6铝合金板材，化学成分如表1所示。
1)阳极氧化前预处理：先在温度为70℃±10℃、浓度为50g/L的Na3PO4溶液中除油2 min，去离子水清洗；然后在60℃±10℃温度、浓度为50 g/L的NaOH溶液中碱蚀1 min，去离子水清洗；最后在室温采用100 mL/L的H2SO4(ρ=1.84 g/mL)+36 mL/L的HF(55%)混合溶液出光30 s～60 s，去离子水清洗。
2)阳极氧化处理：水浴锅控制温度在20℃～25℃，电解液为w(H2SO4)=20%的H2SO4溶液，阳极氧化时间为15 min～30 min，电流密度控制在1.2 A/dm2～1.5 A/dm2。
3)化学着：采用玫瑰红和香槟金两种芳香烃染料，用量为4 g/L～6 g/L，溶解在80℃±5℃的去离子水中，染时间1 min～5 min(根据染颜料用量和消耗量确定具体时间)，染pH值4～7(用醋酸调节)。
4)封孔处理：将染处理后的试件放入沸水中经40 min封闭处理，取出后吹干。
表1 6061-T6铝合金板材化学成分(质量分数/%)Table 1 Chemical composition of 6061-T6 aluminum alloy sheet(wt/%)CuMnMgZnCrTiSiFeAl0.15～0.40.150.8～1.20.250.04～0.350.150.4～0.80.7余量
采用德国Bruker D8型X-射线衍射仪(XRD，CuKa)对阳极氧化膜进行物相定性分析，用高分辨率相机对阳极氧化膜层和着后试件宏观形貌观察，对试件进行耐候性和牢度测试。
2 试验结果与分析
2.1 阳极氧化膜XRD物相和成膜机制
车位管理系统铝合金阳极氧化制备具有微孔的氧化膜层，为后期着工艺做铺垫。对原始试样与阳极氧化后试样进行X-射线衍射物相分析，结果如图1所示。
图1 6061铝合金基体与阳极氧化膜的XRD图谱Fig.1 XRD patterns of 6061 aluminum alloy matrix and anodic film
由图1可见，原始试样在阳极氧化后出现明显Al2O3特征峰，证明在阳极氧化处理后表面生成氧化铝膜层。膜层在阳极氧化生长的同时，也伴随着H2SO4对膜层产生的场致溶解，这是一个动态过程。当酸浓度、氧离子浓度和电流密度等参数合适时，氧化膜才能达到一个相对稳定的最大厚度，最终起到最佳保护作用和着效果[4]。铝合金阳极氧化膜形成的机
制是在电极反应时发生了质子传递，阴离子在硫酸溶液中传质，阳离子在阳极铝基体表面上传质，其实质就是水的电解，阳极氧化过程中可以明显观察到不锈钢阴极板和铝阳极都会有气泡产生，微观上则为阴离子向阳极传递，铝被氧化生成氧化物，即Al2O3。阳极氧化过程的电极反应式为：H2O→[O] + 2H++2e-和2Al+3[O]→Al2O3。Al2O3氧化膜层相对于铝合金基体具有硬度较高、微小孔隙较多、吸附性能极强且有利于着，着封闭后有较高的抗腐蚀能力[5-6]。
2.2 阳极氧化膜和着形貌及质量
薄荷棒
图2和图3为6061铝合金板材试样经预处理和阳极氧化后，分别经过玫瑰红与香槟金染，染时间为2 min(封孔处理)和5 min(封孔处理)后试样的宏观形貌。从宏观形貌可以看出，阳极氧化后着试样颜均匀，无起皮和差等缺陷，可以形成良好的装饰。
图2 6061铝合金板材染玫瑰红宏观形貌照片Fig.2 Macro-morphologies of 6061 aluminum alloy sheet after the rose-red dyeing process
图3 6061铝合金板材染香槟金宏观形貌照片Fig.3 Macro-morphologies of 6061 aluminum alloy sheet after the champagne golden dyeing process
由图2和图3中经20 min阳极氧化得到多孔灰白Al2O3氧化膜层，经过2 min时间染和封孔得到颜较浅的玫瑰红和浅黄，但经过5 min染和封孔处理的试样可以得到颜较深的玫瑰红和香槟金。因此通过延迟染时间可以得到由浅至深的玫瑰红和香槟金，染均匀，并根据调整染时间改变不同批次产品颜差，获得产品预期达到的颜。
为保证阳极氧化和着后稳定性，分别进行了耐候性和牢度性能测试[7-8]，其测试结果如表2所示。因阳极氧化膜微观上为多孔型膜层，孔洞结构接近圆形且分布均匀[9]。铝阳极氧化膜的多孔结构其吸附性强，染剂可以填充到膜层孔洞中达到染的效果。经沸水封孔处理后，染料可稳定的保存在膜层孔洞中，保证膜层颜的稳定性。
表2 阳极氧化膜及着层稳定性测试Table 2 Stability test of anodic film and coloring layer颜牢度测试耐候性测试超声振动1 h橡胶擦拭200次夏季30 d冬季30 d玫瑰红无起皮、掉无掉轻微掉无掉香槟金无起皮、掉无掉轻微掉无掉
丸药制作根据装饰性铝合金应用特点，其2个月的耐候性测试结果表明，在夏季高温多雨时会产生轻微掉，但在冬季耐候性能良好，可以长时间暴露在空气中使用。
3 结 论
1)6061铝合金板材试样经预处理后，采用w(H2SO4)=20%的H2SO4溶液为电解液，初始电流密度控制在1.2 A/dm2～1.5 A/dm2范围，阳极氧化时间为20 min，可获得宏观形貌均匀一致的Al2O3氧化膜。经2 min至5 min染成由浅至深的玫瑰红和香槟金，在沸水中40 min封孔固。
马胶配方的大全
2)多用途6061铝合金板材经阳极氧化、染、固后，经长周期耐候性和牢度测试结果良好，适合轻量化汽车、建材和其他装饰性型材在自然工况环境使用，具有较高的实际应用价值。
【相关文献】
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