1.本申请属于
铝合金表面处理技术领域，尤其涉及一种铝合金表面氧化处理方法和铝合金陶瓷水管。
背景技术：
2.目前，常见的给排水管分为镀锌水管、塑料水管以及不锈钢水管。镀锌水管具有强度高、造价便宜的优点，但其在长期使用过程中易出现锈蚀，污染水质，无法满足饮用水使用的要求，更严重的问题是水管易生锈导致管材漏水，造成不同程度的地下塌陷，给社会造成了极大的危害。塑料水管(包括ppr水管、pvc水管等)的价格便宜、安装简单，但此类水管承受的温度范围极其有限，当温度过高或过低时会出现脆裂，增大了检修难度，同时管道内壁易滋生细菌，长期使用会对人体健康产生不利的影响。不锈钢水管具有耐腐蚀、耐高温的特点，但其零配件通常需要焊接，长期使用后容易出现漏水问题，施工难度大且造价过高很难被社会认可。
技术实现要素：
3.有鉴于此，本申请提供了一种铝合金表面氧化处理方法和铝合金陶瓷水管，得到一种力学性能稳定且生物安全性高的普适性给排水管。
4.本申请的具体技术方案如下：
5.本申请提供一种铝合金表面氧化处理方法，将铝合金材料置于电解液中，在电压逐渐升高的条件下进行阳极氧化处理。
6.本申请中，能够在铝合金的表面形成一层致密且均匀的陶瓷层(al2o3)，该陶瓷层的硬度高、耐磨性强、耐击穿电压高，孔隙率低、附着力强、厚度大，长期使用不会产生爆裂和老化；耐腐蚀、耐高温、化学性质稳定，且具有良好的生物安全性。结合铝合金材料的强抗弯折和抗拉伸特性，经过表面处理后的铝合金材料可广泛应用于给排水管道、燃气管道、热力管道或化学容器，也可应用于防火建筑用材中。
7.优选的，所述阳极氧化的温度为10～5℃。
8.优选的，所述阳极氧化的电解液选自硫酸、草酸和铬酸中一种或多种；
9.所述电解液的浓度为200～350g/l。更优选的，所述电解液为硫酸。
10.优选的，所述阳极氧化的电压为15～100v，电流密度为0.5～5a/dm2。更优选的，所述阳极氧化的电压为25～100v，电流密度为2～5a/dm2。
11.优选的，所述阳极氧化的起始电压为15～20v、起始电流密度为0.5a/dm2，电压的增速为3～5v/min，阳极氧化的时间为50min。
12.优选的，所述阳极氧化中升压的间隔时间为5～10min。
13.优选的，所述阳极氧化之前还包括：
14.对铝合金材料依次进行脱脂、水洗、碱蚀、中和出光和水洗；
15.所述中和出光的处理液为盐酸；
16.所述盐酸的质量浓度为10～25％。
17.优选的，所述脱脂的处理液选自有机溶剂、表面活性剂、碱溶液或酸溶液；
18.所述碱蚀的处理液为氢氧化钠溶液；
19.所述水洗的处理液为纯水。
20.优选的，所述阳极氧化之后还包括：
21.对铝合金材料依次进行水洗、封闭、水洗和晾干。
22.优选的，所述封闭的处理液选自热水或无机盐溶液。
23.本申请中，脱脂用于除去铝合表面的油污和灰尘，碱蚀用于除去铝合金表面的自然氧化膜层，并在阳极氧化之前利用稀盐酸进行中和出光，有利于阳极氧化中获得高纯度、高附着力的三氧化二铝膜层。在阳极氧化之后进行封闭，有利于提高氧化膜层的致密度，阻断其对杂质的吸附作用。在脱脂、中和出光、阳极氧化以及封闭处理之后均进行水洗，及时除去附着在铝合金表面残留的处理液，同时水洗的缓冲作用还有利于在阳极氧化过程中生成均匀、低孔隙率的三氧化二铝膜层，提高表面氧化膜层的光滑度，避免滋生细菌。
24.本申请还提供一种铝合金陶瓷水管，由所述铝合金表面氧化处理方法处理得到；
25.所述铝合金陶瓷水管的内壁和外壁均设有三氧化二铝膜层。
26.本申请中，能够在铝合金管材的内壁和外壁形成致密且均匀的三氧化二铝膜层，对于铝合金管材的表面处理可塑性强，且能够保持优异的力学性能，有效解决现有技术中采用陶瓷胚体烧结、开压或泡浆等处理方法导致成型管材的脆性大、抗压性能差的缺陷。本申请的铝合金陶瓷水管是对高温挤压成型的铝合金管材进行阳极氧化处理，由于其内壁的三氧化二铝膜层，具有良好的密封性和化学稳定性，且生物安全性能优异，能够达到食品卫生级别，能有效杜绝细菌、杂质的粘附，可确保水质干净、卫生，可用作自来水或饮用水管、啤酒设备管、化妆品设备管、乳制品设备管或药物制造设备管等液体管道领域，具有安装便利、造价便宜的优点。
27.优选的，所述三氧化二铝膜层的厚度为25～150μm。
28.优选的，所述铝合金陶瓷水管的外径为10～400mm，壁厚为1.0～30mm。
29.优选的，所述铝合金的型号选自6061、6065、6005或6082。
30.本申请中，铝合金的选材加工性能佳、韧性高，易在管材的内壁形成氧化膜。本申请的铝合金表面氧化处理方法能够适用的管材尺寸范围较宽，可根据不同使用功能将铝合金材料加工成不同规格的管材，以满足不同领域对管道压力的需求。
31.综上所述，本申请提供了一种铝合金表面氧化处理方法及应用和铝合金陶瓷水管。本申请的表面氧化处理方法能够在铝合金的表面形成一层致密且均匀的陶瓷层(al2o3)，该陶瓷层的硬度高、耐磨性强、耐击穿电压高，孔隙率低、附着力强、厚度大，长期使用不会产生爆裂和老化；耐腐蚀、耐高温、化学性质稳定，且具有良好的生物安全性。本申请的表面氧化处理方法对于铝合金管材的表面处理可塑性强。铝合金陶瓷水管由于其内壁的三氧化二铝膜层，具有良好的密封性和化学稳定性，且生物安全性能优异，能够达到食品卫生级别，可广泛应用于给排水管道、燃气管道、热力管道或化学容器，也可应用于防火建筑用材中。
附图说明
32.为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
33.图1为本申请实施例1制得铝合金陶瓷水管的实物照片。
具体实施方式
34.为使得本申请的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
35.取热挤压成型的铝合金管材(6061)进行如下处理：
36.(1)脱脂：将铝合金管材的首尾部位利用夹具固定于排架上，在常温下放入有机溶液中进行沉泡反应后取出，在纯水中进行水洗，除去管材表面黏附的油污和粉尘后取出；
37.(2)碱蚀：在常温下放入氢氧化钠溶液中进行，反应结束后，在质量浓度为15％的盐酸溶液中进行中和出光，然后在纯水中进行水洗后取出；
38.(3)阳极氧化：在温度为2℃下，设置起始电压为15v、起始电流密度为0.5a/dm2，电压的增速为4v/min，以铝合金管材作为阳极，以金属导体作为阴极，在浓度为250g/l的硫酸溶液中进行反应50min后取出，用纯水冲洗铝合金管材；
39.(4)封闭：在无机盐溶液中进行封闭，反应结束后，在排架上自然风干，制得铝合金陶瓷水管。
40.本申请实施例1制得铝合金陶瓷水管的实物照片如图1所示，经过本申请的铝合金表面氧化处理方法得到的铝合金陶瓷水管在内壁和外壁均形成致密且均匀的三氧化二铝膜层，该三氧化二铝膜层的厚度为25μm，且具有孔隙率低、附着力强的优点，使得其作为给排水管的密封性和化学稳定性好，有效杜绝细菌、杂质的粘附，以及腐蚀变质，表现出优异的生物安全性，能够达到食品卫生级别。
41.对实施例1制得的铝合金陶瓷水管进行力学性能、耐腐蚀、耐高温以及导电性能测试，测试结果表明本申请实施例1制得产品内壁生成的al2o3膜层光滑不受任何腐蚀、耐高温、不导电，均匀度好、附着力强，同时具有高强抗弯折、抗拉神性能，满足gb/t3091?2015中对于镀锌水管的各项性能要求。
42.对实施例1制得的铝合金陶瓷水管参照gb4806.42016国家标准进行安全性能测试，结果表明本申请实施例1制得产品的内壁熔点由原来的667℃提升至2054℃，且该陶瓷层附着力强、孔隙率低，化学性质稳定，不会产生有害金属成分、也不易黏附有害生物质，该三氧化二铝膜层达到了食用陶瓷级别，符合gb4806.4?2016的国家标准。
43.由于本申请的铝合金表面三氧化二铝膜层的耐高温特性，将其用于建筑防火门窗的用材，防火等级可达到甲级，可替换钢制防火窗，具有造价低、性能稳定的优点。
44.以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前
述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。技术特征：
1.一种铝合金表面氧化处理方法，其特征在于，将铝合金材料置于电解液中，在电压逐渐升高的条件下进行阳极氧化处理。2.根据权利要求1所述的铝合金表面氧化处理方法，其特征在于，所述阳极氧化的温度为?10～5℃。3.根据权利要求1所述的铝合金表面氧化处理方法，其特征在于，所述阳极氧化的电解液选自硫酸、草酸和铬酸中一种或多种；所述电解液的浓度为200～350g/l。4.根据权利要求1所述的铝合金表面氧化处理方法，其特征在于，所述阳极氧化的电压为15～100v，电流密度为0.5～5a/dm2。5.根据权利要求1所述的铝合金表面氧化处理方法，其特征在于，所述阳极氧化的起始电压为15～20v、起始电流密度为0.5a/dm2，电压的增速为3～5v/min，阳极氧化的时间为50min。6.根据权利要求1所述的铝合金表面氧化处理方法，其特征在于，所述阳极氧化之前还包括：对铝合金材料依次进行脱脂、水洗、碱蚀、中和出光和水洗；所述中和出光的处理液为盐酸；所述盐酸的质量浓度为10～25％。7.权利要求1～6任意一项所述铝合金表面氧化处理方法在给排水管或防火装修材料中的应用。8.一种铝合金陶瓷水管，其特征在于，由权利要求1～6任意一项所述铝合金表面氧化处理方法处理得到；所述铝合金陶瓷水管的内壁和外壁均设有三氧化二铝膜层。9.根据权利要求8所述的铝合金陶瓷管，其特征在于，所述三氧化二铝膜层的厚度为25～150μm。10.根据权利要求8所述的铝合金陶瓷管，其特征在于，所述铝合金陶瓷水管的外径为10～400mm，壁厚为1.0～30mm。
技术总结
本申请属于铝合金表面处理技术领域。本申请提供了一种铝合金表面氧化处理方法和铝合金陶瓷水管。本申请的表面氧化处理方法能够在铝合金的表面形成一层致密且均匀的陶瓷层，该陶瓷层的硬度高、耐磨性强、耐击穿电压高，孔隙率低、附着力强、厚度大，长期使用不会产生爆裂和老化；耐腐蚀、耐高温、化学性质稳定，且具有良好的生物安全性。本申请的表面氧化处理方法对于铝合金管材的表面处理可塑性强。铝合金陶瓷水管由于其内壁的三氧化二铝膜层，具有良好的密封性和化学稳定性，且生物安全性能优异，能够达到食品卫生级别，可广泛应用于给排水管道、燃气管道、热力管道或化学容器，也可应用于防火建筑用材中。防火建筑用材中。
技术研发人员：莫志强 莫汉锋
受保护的技术使用者：广州市晨创玻璃发展有限公司
技术研发日：2021.01.21
技术公布日：2021/6/7
声明：
“铝合金表面氧化处理方法和铝合金陶瓷水管与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：广州市晨创玻璃发展有限公司
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2024年07月25日 ~ 27日 
