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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 針對(duì)極小鋁合金零件的非陽(yáng)極氧化表面著色問(wèn)題的研究
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本技術(shù)為鋁合金小零件非陽(yáng)極氧化著色方法，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的著色處理來(lái)替代現(xiàn)有的不適于大批量鋁合金極小零件的陽(yáng)極氧化的表面著色方法，對(duì)現(xiàn)有的鋁合金著色技術(shù)進(jìn)行本質(zhì)上的創(chuàng)新。
- 詳細(xì)介紹：
- 本技術(shù)利用了鉬酸銨在酸性溶液中的強(qiáng)氧化性來(lái)對(duì)鋁合金小零件著色，擺脫了傳統(tǒng)著色工藝中由于裝掛問(wèn)題而導(dǎo)致的鋁合金小零件著色膜不均勻甚至難于著色的問(wèn)題。同時(shí)，充分利用了鉬酸銨對(duì)于鋁合金表面的緩蝕作用，是著色膜的性能更加優(yōu)良。研究結(jié)果表明，本技術(shù)研制的工藝配方使鋁合金零件著色的工業(yè)過(guò)程更加節(jié)能，環(huán)保，高效，適合大批量生產(chǎn)且著色膜顏色純正、一致、重現(xiàn)性好，具有較強(qiáng)的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值和生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值，具有極強(qiáng)的社會(huì)，經(jīng)濟(jì)意義。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明一種新的適用于極小鋁合金制品的著色方法，對(duì)現(xiàn)有的鋁合金著色技術(shù)從本質(zhì)上進(jìn)行創(chuàng)新。徹底解決傳統(tǒng)著色工藝中因零件裝夾原因而導(dǎo)致的一系列問(wèn)題，使極小鋁合金制品著色成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市面所廣泛采用的方法。并且減少污染，適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展要求，同時(shí)也能滿(mǎn)足高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。 氯離子使Al及Al合金表面加速溶解反應(yīng)，縮短了成膜時(shí)間。在反應(yīng)25min時(shí)轉(zhuǎn)變成黑色膜，由Al2O3? MoO3，Al2O3?Mo2O3，Al2O3 ?MoO2等復(fù)合氧化物組成。而鉬酸銨可以使鋁合金表面鈍化，同時(shí)鉬酸根離子作為一種吸附型緩蝕劑，吸附在鋁的表面，可以屏蔽腐蝕性離子的吸附，有效地抑制鋁合金的點(diǎn)蝕等。 配方含量為：氫氧化鈉：15-20g/L；碳酸鈉：40-50g/L；磷酸鈉：25-30g；50%硝酸溶液：100ml；鉬酸銨：15g/L；氯化銨：30g/L；硼酸8g/L；硝酸鉀:8g/L. 在試件的性能測(cè)試中，采用橡皮以30至40N的力反復(fù)擦拭試件表面100次作強(qiáng)度測(cè)試，著色膜未有退色現(xiàn)象；在耐腐蝕性試驗(yàn)中采用重鉻酸鉀與硝酸的混合溶液，著色膜能在該條件下維持10分鐘以上不受損反應(yīng)至25分鐘時(shí)，零件本體已經(jīng)本腐蝕掉，但殘留表面仍附著有著色膜，這證明了本著色膜在酸腐蝕上具有極強(qiáng)的抗性；在銼刀實(shí)驗(yàn)中將試樣固定后，用銼刀銼削試樣邊緣，銼刀與著色膜層呈45度，反復(fù)銼削，結(jié)果發(fā)現(xiàn)著色膜未見(jiàn)起泡、變色；采用ED300型渦流測(cè)厚儀測(cè)量膜層厚度在60μm左右。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本工藝?yán)勉f酸銨酸性溶液中的強(qiáng)氧化性和緩蝕作用，先將待著色零件在氫氧化鈉，碳酸鈉，磷酸鈉80攝氏度溶液中進(jìn)行攪拌，表面除油；接著用蒸餾水進(jìn)行水洗，50%硝酸中酸侵蝕約1分鐘后再次水洗；下一步開(kāi)始著色過(guò)程：將零件放入鉬酸銨,氯化銨,硼酸,硝酸鉀混合溶液中，著色過(guò)程自動(dòng)開(kāi)始，中間需攪拌。在82攝氏度著色30分鐘即能完成，最后水洗除表面殘余溶液后干燥操作，完成后即可投入實(shí)踐。 本工藝沒(méi)有了電解池的束縛，工藝的操作以及地點(diǎn)選擇變得更為簡(jiǎn)便，適用于電解池?zé)o法成功著色的形狀尺寸的零件。工業(yè)上應(yīng)用只需采用一個(gè)持續(xù)攪拌以及循環(huán)供應(yīng)反應(yīng)溶液的機(jī)構(gòu)即可。采用82度恒溫操作只需穩(wěn)定熱源即可，生產(chǎn)等數(shù)量零件所需能量同傳統(tǒng)方法相比大大降低而且循環(huán)利用了反應(yīng)溶液，反應(yīng)后為殘余溶液；而電解池電解反應(yīng)則會(huì)有廢水廢渣產(chǎn)生；兩者相比較傳統(tǒng)工藝更易造成環(huán)境的污染，殘留物的處理存在著問(wèn)題，而新工藝則避免了這些問(wèn)題。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 作品已經(jīng)由某廠家投入試驗(yàn)型生產(chǎn)，效果良好，產(chǎn)品完全符合實(shí)際需求。
作品所處階段
- 最后完善階段，配方的數(shù)據(jù)已經(jīng)確定，技術(shù)已經(jīng)成型。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物，產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)演示，圖片，樣品。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本技術(shù)只需要循環(huán)供應(yīng)溶液以及攪拌機(jī)構(gòu)，烘干器等，加熱則需增加恒溫機(jī)器，無(wú)特殊操作要求，無(wú)需特殊機(jī)能工作人員。 低能耗，低污染，環(huán)保，操作便捷，產(chǎn)品耐腐蝕性好，成本低廉適于小型鋁合金零件、耐腐性要求的結(jié)構(gòu)零件、裝飾性零件等的大批量生產(chǎn)。在實(shí)驗(yàn)室中，配置200ml溶液需硼酸1.6g/0.021元，氯化銨6g/0.108元，硝酸鉀1.6g/0.0288元，鉬酸銨3g/1.05元，總計(jì)費(fèi)用為1.2821元。200ml的溶液能夠反應(yīng)零件個(gè)數(shù)（試驗(yàn)用汽車(chē)雨掛鉚釘）為200個(gè)左右，每個(gè)零件成本為0.0064元，與傳統(tǒng)工藝相比（約0.04元/件），成本相差6倍，能帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)利益。 新工藝解決傳統(tǒng)工藝中對(duì)于小型鋁合金零件裝夾困難而導(dǎo)致的著色效果不好甚至無(wú)法著色的問(wèn)題。化學(xué)方法使工序更為簡(jiǎn)單，操作更為簡(jiǎn)便，符合市場(chǎng)需求，成本大為降低，可操作性大為增強(qiáng)，適用于大中小各種規(guī)模的批量生產(chǎn)，機(jī)器，地點(diǎn)限制減弱，經(jīng)濟(jì)效益大大增加。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 傳統(tǒng)的鋁合金陽(yáng)極氧化電解著色方法為通過(guò)電解的陽(yáng)極氧化處理在鋁合金表面形成一定厚度多孔的氧化鋁覆蓋層，利用表面多孔組織的吸附或電解來(lái)實(shí)現(xiàn)著色。工藝主要分為兩步：第一步鋁在硫酸溶液中進(jìn)行常規(guī)陽(yáng)極氧化；第二步陽(yáng)極氧化后的多孔性氧化膜在金屬鹽的著色液中電解著色。鋁及鋁合金在硫酸陽(yáng)極氧化后，緊接著進(jìn)行電解著色。一般可采用工頻交流電（50Hz），并以恒壓法控制著色；與鋁件相對(duì)應(yīng)的電極可采用不銹鋼、石墨和與沉積金屬相同的金屬極板；著色時(shí)間隨所要求的顏色深淺而定，色淺著色時(shí)間短，色深著色時(shí)間長(zhǎng)。著色溶液中除含所沉積的金屬鹽和必要的穩(wěn)定劑及添加劑之外，必須維持溶液的pH值。工藝流程為基材，裝掛，脫脂，堿蝕，中和，陽(yáng)極氧化，電解著色，封孔，電泳涂漆，固化，卸料包裝，入庫(kù)。 限制條件有二。其一，被表面著色處理的鋁合金材料或零件必須進(jìn)行陽(yáng)極氧化電解處理；其二，對(duì)陽(yáng)極氧化膜有比較高的質(zhì)量要求。這樣就使批量小零件由于裝掛困難而導(dǎo)致生產(chǎn)處理難以進(jìn)行,不采用附加措施則容易出現(xiàn)著色不均勻,甚至無(wú)法著色的問(wèn)題。 而本技術(shù)所采用的鋁合金非陽(yáng)極氧化著色方法主要嘗試?yán)没瘜W(xué)反應(yīng)法，使鋁合金表面與著色液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，直接形成具有色澤成分的化學(xué)反應(yīng)膜,擺脫了電解的限制，具有一定先進(jìn)性。
