1.本申請(qǐng)屬于
鋁合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金表面氧化處理方法和鋁合金陶瓷水管。
背景技術(shù)：
2.目前，常見(jiàn)的給排水管分為鍍鋅水管、塑料水管以及不銹鋼水管。鍍鋅水管具有強(qiáng)度高、造價(jià)便宜的優(yōu)點(diǎn)，但其在長(zhǎng)期使用過(guò)程中易出現(xiàn)銹蝕，污染水質(zhì)，無(wú)法滿足飲用水使用的要求，更嚴(yán)重的問(wèn)題是水管易生銹導(dǎo)致管材漏水，造成不同程度的地下塌陷，給社會(huì)造成了極大的危害。塑料水管(包括ppr水管、pvc水管等)的價(jià)格便宜、安裝簡(jiǎn)單，但此類水管承受的溫度范圍極其有限，當(dāng)溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)會(huì)出現(xiàn)脆裂，增大了檢修難度，同時(shí)管道內(nèi)壁易滋生細(xì)菌，長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不利的影響。不銹鋼水管具有耐腐蝕、耐高溫的特點(diǎn)，但其零配件通常需要焊接，長(zhǎng)期使用后容易出現(xiàn)漏水問(wèn)題，施工難度大且造價(jià)過(guò)高很難被社會(huì)認(rèn)可。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
3.有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鋁合金表面氧化處理方法和鋁合金陶瓷水管，得到一種力學(xué)性能穩(wěn)定且生物安全性高的普適性給排水管。
4.本申請(qǐng)的具體技術(shù)方案如下：
5.本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N鋁合金表面氧化處理方法，將鋁合金材料置于電解液中，在電壓逐漸升高的條件下進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理。
6.本申請(qǐng)中，能夠在鋁合金的表面形成一層致密且均勻的陶瓷層(al2o3)，該陶瓷層的硬度高、耐磨性強(qiáng)、耐擊穿電壓高，孔隙率低、附著力強(qiáng)、厚度大，長(zhǎng)期使用不會(huì)產(chǎn)生爆裂和老化；耐腐蝕、耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且具有良好的生物安全性。結(jié)合鋁合金材料的強(qiáng)抗彎折和抗拉伸特性，經(jīng)過(guò)表面處理后的鋁合金材料可廣泛應(yīng)用于給排水管道、燃?xì)夤艿?、熱力管道或化學(xué)容器，也可應(yīng)用于防火建筑用材中。
7.優(yōu)選的，所述陽(yáng)極氧化的溫度為10～5℃。
8.優(yōu)選的，所述陽(yáng)極氧化的電解液選自硫酸、草酸和鉻酸中一種或多種；
9.所述電解液的濃度為200～350g/l。更優(yōu)選的，所述電解液為硫酸。
10.優(yōu)選的，所述陽(yáng)極氧化的電壓為15～100v，電流密度為0.5～5a/dm2。更優(yōu)選的，所述陽(yáng)極氧化的電壓為25～100v，電流密度為2～5a/dm2。
11.優(yōu)選的，所述陽(yáng)極氧化的起始電壓為15～20v、起始電流密度為0.5a/dm2，電壓的增速為3～5v/min，陽(yáng)極氧化的時(shí)間為50min。
12.優(yōu)選的，所述陽(yáng)極氧化中升壓的間隔時(shí)間為5～10min。
13.優(yōu)選的，所述陽(yáng)極氧化之前還包括：
14.對(duì)鋁合金材料依次進(jìn)行脫脂、水洗、堿蝕、中和出光和水洗；
15.所述中和出光的處理液為鹽酸；
16.所述鹽酸的質(zhì)量濃度為10～25％。
17.優(yōu)選的，所述脫脂的處理液選自有機(jī)溶劑、表面活性劑、堿溶液或酸溶液；
18.所述堿蝕的處理液為氫氧化鈉溶液；
19.所述水洗的處理液為純水。
20.優(yōu)選的，所述陽(yáng)極氧化之后還包括：
21.對(duì)鋁合金材料依次進(jìn)行水洗、封閉、水洗和晾干。
22.優(yōu)選的，所述封閉的處理液選自熱水或無(wú)機(jī)鹽溶液。
23.本申請(qǐng)中，脫脂用于除去鋁合表面的油污和灰塵，堿蝕用于除去鋁合金表面的自然氧化膜層，并在陽(yáng)極氧化之前利用稀鹽酸進(jìn)行中和出光，有利于陽(yáng)極氧化中獲得高純度、高附著力的三氧化二鋁膜層。在陽(yáng)極氧化之后進(jìn)行封閉，有利于提高氧化膜層的致密度，阻斷其對(duì)雜質(zhì)的吸附作用。在脫脂、中和出光、陽(yáng)極氧化以及封閉處理之后均進(jìn)行水洗，及時(shí)除去附著在鋁合金表面殘留的處理液，同時(shí)水洗的緩沖作用還有利于在陽(yáng)極氧化過(guò)程中生成均勻、低孔隙率的三氧化二鋁膜層，提高表面氧化膜層的光滑度，避免滋生細(xì)菌。
24.本申請(qǐng)還提供一種鋁合金陶瓷水管，由所述鋁合金表面氧化處理方法處理得到；
25.所述鋁合金陶瓷水管的內(nèi)壁和外壁均設(shè)有三氧化二鋁膜層。
26.本申請(qǐng)中，能夠在鋁合金管材的內(nèi)壁和外壁形成致密且均勻的三氧化二鋁膜層，對(duì)于鋁合金管材的表面處理可塑性強(qiáng)，且能夠保持優(yōu)異的力學(xué)性能，有效解決現(xiàn)有技術(shù)中采用陶瓷胚體燒結(jié)、開(kāi)壓或泡漿等處理方法導(dǎo)致成型管材的脆性大、抗壓性能差的缺陷。本申請(qǐng)的鋁合金陶瓷水管是對(duì)高溫?cái)D壓成型的鋁合金管材進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，由于其內(nèi)壁的三氧化二鋁膜層，具有良好的密封性和化學(xué)穩(wěn)定性，且生物安全性能優(yōu)異，能夠達(dá)到食品衛(wèi)生級(jí)別，能有效杜絕細(xì)菌、雜質(zhì)的粘附，可確保水質(zhì)干凈、衛(wèi)生，可用作自來(lái)水或飲用水管、啤酒設(shè)備管、化妝品設(shè)備管、乳制品設(shè)備管或藥物制造設(shè)備管等液體管道領(lǐng)域，具有安裝便利、造價(jià)便宜的優(yōu)點(diǎn)。
27.優(yōu)選的，所述三氧化二鋁膜層的厚度為25～150μm。
28.優(yōu)選的，所述鋁合金陶瓷水管的外徑為10～400mm，壁厚為1.0～30mm。
29.優(yōu)選的，所述鋁合金的型號(hào)選自6061、6065、6005或6082。
30.本申請(qǐng)中，鋁合金的選材加工性能佳、韌性高，易在管材的內(nèi)壁形成氧化膜。本申請(qǐng)的鋁合金表面氧化處理方法能夠適用的管材尺寸范圍較寬，可根據(jù)不同使用功能將鋁合金材料加工成不同規(guī)格的管材，以滿足不同領(lǐng)域?qū)艿缐毫Φ男枨蟆?br />
31.綜上所述，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鋁合金表面氧化處理方法及應(yīng)用和鋁合金陶瓷水管。本申請(qǐng)的表面氧化處理方法能夠在鋁合金的表面形成一層致密且均勻的陶瓷層(al2o3)，該陶瓷層的硬度高、耐磨性強(qiáng)、耐擊穿電壓高，孔隙率低、附著力強(qiáng)、厚度大，長(zhǎng)期使用不會(huì)產(chǎn)生爆裂和老化；耐腐蝕、耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且具有良好的生物安全性。本申請(qǐng)的表面氧化處理方法對(duì)于鋁合金管材的表面處理可塑性強(qiáng)。鋁合金陶瓷水管由于其內(nèi)壁的三氧化二鋁膜層，具有良好的密封性和化學(xué)穩(wěn)定性，且生物安全性能優(yōu)異，能夠達(dá)到食品衛(wèi)生級(jí)別，可廣泛應(yīng)用于給排水管道、燃?xì)夤艿?、熱力管道或化學(xué)容器，也可應(yīng)用于防火建筑用材中。
附圖說(shuō)明
32.為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
33.圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例1制得鋁合金陶瓷水管的實(shí)物照片。
具體實(shí)施方式
34.為使得本申請(qǐng)的目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
35.取熱擠壓成型的鋁合金管材(6061)進(jìn)行如下處理：
36.(1)脫脂：將鋁合金管材的首尾部位利用夾具固定于排架上，在常溫下放入有機(jī)溶液中進(jìn)行沉泡反應(yīng)后取出，在純水中進(jìn)行水洗，除去管材表面黏附的油污和粉塵后取出；
37.(2)堿蝕：在常溫下放入氫氧化鈉溶液中進(jìn)行，反應(yīng)結(jié)束后，在質(zhì)量濃度為15％的鹽酸溶液中進(jìn)行中和出光，然后在純水中進(jìn)行水洗后取出；
38.(3)陽(yáng)極氧化：在溫度為2℃下，設(shè)置起始電壓為15v、起始電流密度為0.5a/dm2，電壓的增速為4v/min，以鋁合金管材作為陽(yáng)極，以金屬導(dǎo)體作為陰極，在濃度為250g/l的硫酸溶液中進(jìn)行反應(yīng)50min后取出，用純水沖洗鋁合金管材；
39.(4)封閉：在無(wú)機(jī)鹽溶液中進(jìn)行封閉，反應(yīng)結(jié)束后，在排架上自然風(fēng)干，制得鋁合金陶瓷水管。
40.本申請(qǐng)實(shí)施例1制得鋁合金陶瓷水管的實(shí)物照片如圖1所示，經(jīng)過(guò)本申請(qǐng)的鋁合金表面氧化處理方法得到的鋁合金陶瓷水管在內(nèi)壁和外壁均形成致密且均勻的三氧化二鋁膜層，該三氧化二鋁膜層的厚度為25μm，且具有孔隙率低、附著力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，使得其作為給排水管的密封性和化學(xué)穩(wěn)定性好，有效杜絕細(xì)菌、雜質(zhì)的粘附，以及腐蝕變質(zhì)，表現(xiàn)出優(yōu)異的生物安全性，能夠達(dá)到食品衛(wèi)生級(jí)別。
41.對(duì)實(shí)施例1制得的鋁合金陶瓷水管進(jìn)行力學(xué)性能、耐腐蝕、耐高溫以及導(dǎo)電性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明本申請(qǐng)實(shí)施例1制得產(chǎn)品內(nèi)壁生成的al2o3膜層光滑不受任何腐蝕、耐高溫、不導(dǎo)電，均勻度好、附著力強(qiáng)，同時(shí)具有高強(qiáng)抗彎折、抗拉神性能，滿足gb/t3091?2015中對(duì)于鍍鋅水管的各項(xiàng)性能要求。
42.對(duì)實(shí)施例1制得的鋁合金陶瓷水管參照gb4806.42016國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全性能測(cè)試，結(jié)果表明本申請(qǐng)實(shí)施例1制得產(chǎn)品的內(nèi)壁熔點(diǎn)由原來(lái)的667℃提升至2054℃，且該陶瓷層附著力強(qiáng)、孔隙率低，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生有害金屬成分、也不易黏附有害生物質(zhì)，該三氧化二鋁膜層達(dá)到了食用陶瓷級(jí)別，符合gb4806.4?2016的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
43.由于本申請(qǐng)的鋁合金表面三氧化二鋁膜層的耐高溫特性，將其用于建筑防火門(mén)窗的用材，防火等級(jí)可達(dá)到甲級(jí)，可替換鋼制防火窗，具有造價(jià)低、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
44.以上所述，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本申請(qǐng)的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前
述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本申請(qǐng)各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。技術(shù)特征：
1.一種鋁合金表面氧化處理方法，其特征在于，將鋁合金材料置于電解液中，在電壓逐漸升高的條件下進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金表面氧化處理方法，其特征在于，所述陽(yáng)極氧化的溫度為?10～5℃。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金表面氧化處理方法，其特征在于，所述陽(yáng)極氧化的電解液選自硫酸、草酸和鉻酸中一種或多種；所述電解液的濃度為200～350g/l。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金表面氧化處理方法，其特征在于，所述陽(yáng)極氧化的電壓為15～100v，電流密度為0.5～5a/dm2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金表面氧化處理方法，其特征在于，所述陽(yáng)極氧化的起始電壓為15～20v、起始電流密度為0.5a/dm2，電壓的增速為3～5v/min，陽(yáng)極氧化的時(shí)間為50min。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金表面氧化處理方法，其特征在于，所述陽(yáng)極氧化之前還包括：對(duì)鋁合金材料依次進(jìn)行脫脂、水洗、堿蝕、中和出光和水洗；所述中和出光的處理液為鹽酸；所述鹽酸的質(zhì)量濃度為10～25％。7.權(quán)利要求1～6任意一項(xiàng)所述鋁合金表面氧化處理方法在給排水管或防火裝修材料中的應(yīng)用。8.一種鋁合金陶瓷水管，其特征在于，由權(quán)利要求1～6任意一項(xiàng)所述鋁合金表面氧化處理方法處理得到；所述鋁合金陶瓷水管的內(nèi)壁和外壁均設(shè)有三氧化二鋁膜層。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋁合金陶瓷管，其特征在于，所述三氧化二鋁膜層的厚度為25～150μm。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋁合金陶瓷管，其特征在于，所述鋁合金陶瓷水管的外徑為10～400mm，壁厚為1.0～30mm。
技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)屬于鋁合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域。本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鋁合金表面氧化處理方法和鋁合金陶瓷水管。本申請(qǐng)的表面氧化處理方法能夠在鋁合金的表面形成一層致密且均勻的陶瓷層，該陶瓷層的硬度高、耐磨性強(qiáng)、耐擊穿電壓高，孔隙率低、附著力強(qiáng)、厚度大，長(zhǎng)期使用不會(huì)產(chǎn)生爆裂和老化；耐腐蝕、耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且具有良好的生物安全性。本申請(qǐng)的表面氧化處理方法對(duì)于鋁合金管材的表面處理可塑性強(qiáng)。鋁合金陶瓷水管由于其內(nèi)壁的三氧化二鋁膜層，具有良好的密封性和化學(xué)穩(wěn)定性，且生物安全性能優(yōu)異，能夠達(dá)到食品衛(wèi)生級(jí)別，可廣泛應(yīng)用于給排水管道、燃?xì)夤艿馈崃艿阑蚧瘜W(xué)容器，也可應(yīng)用于防火建筑用材中。防火建筑用材中。
技術(shù)研發(fā)人員：莫志強(qiáng) 莫漢鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州市晨創(chuàng)玻璃發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2021.01.21
技術(shù)公布日：2021/6/7
聲明：
“鋁合金表面氧化處理方法和鋁合金陶瓷水管與流程” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來(lái)源：廣州市晨創(chuàng)玻璃發(fā)展有限公司
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