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基本信息
- 項目名稱：
- 針對極小鋁合金零件的非陽極氧化表面著色問題的研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本技術(shù)為鋁合金小零件非陽極氧化著色方法，通過化學(xué)反應(yīng)的著色處理來替代現(xiàn)有的不適于大批量鋁合金極小零件的陽極氧化的表面著色方法，對現(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氧化性來對鋁合金小零件著色，擺脫了傳統(tǒng)著色工藝中由于裝掛問題而導(dǎo)致的鋁合金小零件著色膜不均勻甚至難于著色的問題。同時，充分利用了鉬酸銨對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，具有較強的學(xué)術(shù)研究價值和生產(chǎn)應(yīng)用價值，具有極強的社會，經(jīng)濟(jì)意義。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、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，同時也能滿足高新技術(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)，縮短了成膜時間。在反應(yīng)25min時轉(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次作強度測試，著色膜未有退色現(xiàn)象；在耐腐蝕性試驗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，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的抗性；在銼刀實驗中將試樣固定后，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)著色膜未見起泡、變色；采用ED300型渦流測厚儀測量膜層厚度在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；下一步開始著色過程：將零件放入鉬酸銨,氯化銨,硼酸,硝酸鉀混合溶液中，著色過程自動開始，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，完成后即可投入實踐。 本工藝沒有了電解池的束縛，工藝的操作以及地點選擇變得更為簡便，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)用只需采用一個持續(xù)攪拌以及循環(huán)供應(yīng)反應(yīng)溶液的機構(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題，而新工藝則避免了這些問題。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 作品已經(jīng)由某廠家投入試驗型生產(chǎn)，效果良好，產(chǎn)品完全符合實際需求。
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
作品可展示的形式
- 實物，產(chǎn)品，現(xiàn)場演示，圖片，樣品。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本技術(shù)只需要循環(huán)供應(yīng)溶液以及攪拌機構(gòu)，烘干器等，加熱則需增加恒溫機器，無特殊操作要求，無需特殊機能工作人員。 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)。在實驗室中，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，總計費用為1.2821元。200ml的溶液能夠反應(yīng)零件個數(shù)（試驗用汽車雨掛鉚釘）為200個左右，每個零件成本為0.0064元，與傳統(tǒng)工藝相比（約0.04元/件），成本相差6倍，能帶來巨大經(jīng)濟(jì)利益。 新工藝解決傳統(tǒng)工藝中對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法著色的問題。化學(xué)方法使工序更為簡單，操作更為簡便，符合市場需求，成本大為降低，可操作性大為增強，適用于大中小各種規(guī)模的批量生產(chǎn)，機器，地點限制減弱，經(jīng)濟(jì)效益大大增加。
同類課題研究水平概述
- 傳統(tǒng)的鋁合金陽極氧化電解著色方法為通過電解的陽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實現(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)陽極氧化；第二步陽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；著色時間隨所要求的顏色深淺而定，色淺著色時間短，色深著色時間長。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，陽極氧化，電解著色，封孔，電泳涂漆，固化，卸料包裝，入庫。 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)行陽極氧化電解處理；其二，對陽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,甚至無法著色的問題。 而本技術(shù)所采用的鋁合金非陽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。
