铜—锰—银混合盐铝合金电解着金黄色工艺研究及机理分析

发布时间：2020-03-28 04:51

【摘要】：铝合金材料性能优良,是一种在建筑、车辆、机械设备中应用广泛的有色金属材料。为提高铝合金型材的耐蚀性、美观性,常采用阳极氧化和电解着色工艺对铝合金进行表面处理。在众多色彩中,金黄色因其具有庄重、绚丽的特点而备受市场青睐。当前,铝合金电解着金黄色工艺存在成本高、速度慢、工艺复杂、环保性不佳等缺陷。为此,本文通过调整电解液配方和操作条件,对现有高锰酸盐铝合金电解着金黄色体系进行优化改进,开发出一种环保、快速、经济、无需扩孔的铜-锰-银混合盐体系铝合金电解着金黄色工艺,并对着色工艺机理进行分析研究。具体内容如下:采用硫酸阳极氧化法对铝合金表面进行阳极氧化。以单因素实验法探究氧化时间、氧化温度、氧化电压、硫酸浓度、硫酸铝浓度对生成氧化膜厚度的影响。以氧化膜厚度确定最优硫酸阳极氧化工艺,具体工艺参数:氧化时间50 min,氧化温度25℃,氧化电压14 V,硫酸浓度200 g/L,硫酸铝浓度6 g/L。在该工艺条件下生成的氧化膜厚度为44.2μm。采用二次电解着色法对经硫酸阳极氧化工艺处理后的铝合金进行电解着色。通过单因素实验法探究时间、温度、电压、硫酸浓度、硫酸铝浓度、高锰酸钾浓度、硫酸铜浓度、硝酸银浓度、氧化膜厚度对生成着色膜外观及耐蚀性的影响,在满足着色膜外观颜色金黄、色泽均匀,表面无缺陷的情况下,以着色膜耐蚀性确定最优电解着色工艺,具体工艺参数:时间4 min,温度25℃,电压7 V,硼酸浓度5 g/L,硫酸铝浓度10 g/L,硫酸浓度10 g/L,高锰酸钾浓度0.5 g/L,硝酸银浓度0.4 g/L,硫酸铜浓度1.0 g/L。在该工艺条件下生成的着色膜耐蚀性检测滴碱实验结果为136 s。对本论文提出的铜-锰-银混合盐铝合金电解着金色工艺生成的着色膜进行性能检测,结果表明:生成的着色膜外观颜色金黄、均匀,无表观缺陷,各项性能指标优异;着色膜表面存在分布均匀、大小相近的孔隙,主要含有氧、铝、硫、锰、铜、银元素并存在非晶态的显色物质和晶态的Mn_7O_(13)·5H_2O。采用半导体理论、散射原理对本论文提出的铝合金电解着金黄色工艺的着色机理、显色机理进行解释,提出了在促进剂的作用下,高锰酸根离子与铜离子、银离子竞争结合电子,还原产生共沉积的机理模型,很好地解释了实验过程,并得出了着色粒子粒径越大、沉积数量越多,着色膜颜色越深的结论。
【图文】：

实验流程,碱蚀,除油

图 2.1 实验流程图Fig.2.1 Flow chart of the experiment.2.2 工件表面预处理（1）除油在铝合金材料的生产加工过程中，材料表面不可避免会沾到表面活性剂、油垢等。除油的方法有：化学除油（酸液、碱液）、超声除油、电化学除油等，本课题采液除油，具体工艺参数见表 2.4。表 2.4 除油工艺参数Tab.2.4 The technological parameters of oil removalNaOH Na3PO4Na2CO3OP-10 T t10~15 g/L 40~50 g/L 15~30 g/L 0.5~1 g/L 30~40 ℃ 1~2 min（2）碱蚀铝合金试样表面有层自然氧化膜，为不影响后续实验效果，需要通过碱蚀将这层膜除去，使工件表面均一致。过度碱蚀，得到的氧化膜颜色黯淡并且表观粗糙；碱

着色膜,外观质量,目视检测,标准颜色

第二章实验材料及研究方法金氧化膜、着色膜性能检测方法观质量评定铝合金氧化着色膜由于其应用场景的特殊性，因此对其外观质量目前，评价着色膜表观质量主要基于两种方法：一种是目视检测本实验采用国际标准 K7 系列劳尔比色卡并参照国家标准 GB/T 80外观质量进行检测。本实验着色膜外观质量要求为：颜色在 K7 系范围内，颜色饱满、均匀，反光性能好，，表面无起皮、针孔、条（水印迹、接触印记等除外）。在自然散射光下，距离样品 0.5 45°角，参照比色卡标准颜色进行目视观察。K7 系列劳尔比色
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG174.4;TQ151

【参考文献】