铝金属脉冲硬质阳极氧化工艺研究及应用

2012-08-15陈晓丽张颖杰

河南化工 2012年12期

关键词：硬质电流密度阳极

陈晓丽，张颖杰

(河南平高电气股份有限公司，河南平顶山 467001)

铝金属脉冲硬质阳极氧化工艺研究及应用

陈晓丽，张颖杰

(河南平高电气股份有限公司，河南平顶山 467001)

研究了铸铝件、铝合金及纯铝件的硬质氧化工艺，通过试验确定了3种铝金属材料的脉冲阳极氧化的工艺规范，并在实际应用中取得了较好的效果，满足产品的性能需求。

硬质阳极氧化;铝金属;工艺

0 前言

硬质阳极氧化是铝金属的表面处理方法之一，可以制得高品质的防护、装饰和功能性膜层，为获得厚而硬度高的氧化膜，需进行厚膜阳极氧化即硬质阳极氧化，硬质阳极氧化作为一种能赋予铝质零件特殊功能的有效手段其应用越来越广泛。

目前，硬质阳极氧化常用的是直流、低温硫酸阳极氧化工艺，但是在低温电解液和高的电流密度下，由于电流在试样上分布不均匀局部区域电流过大，严重时引起氧化膜击穿，如降低电流密度，提高电解液温度，在阳极化时产生氧化膜的溶解，最初生成的氧化膜，多孔性的表面大部分暴露于溶液，使表面部分的孔径比底部的大，使氧化膜的机械性能变坏，易引起氧化膜的粉化。直流硬质氧化工艺不能处理含Cu量大于2.5%的铝合金，CuAl2化合物在氧化过程中溶解较快，易使该部位成为电流聚集中心而被烧毁击穿。脉冲阳极氧化是解决这些问题的有效途途径之一。笔者主要研究了三种铝金属材料的硬质氧化工艺，试验确定了三种铝金属材料的脉冲阳极氧化的工艺规范。

1 试验部分

1.1 试验设备

直流单向脉冲电源，制冷机，常规氧化设备。

1.2 试验样件材料

结合我公司的生产件，主要研究了铸铝件、铝合金及纯铝件的硬质氧化工艺。

1.3 工艺流程

脱脂→水洗→热水洗→干燥→碱浸蚀→水洗→酸漂洗→水洗→硬质阳极氧化→水洗→封闭

1.4 前处理工艺

1.4.1 脱脂

FC-315，60 g/L;温度，60～70℃;时间，1～2 min。

1.4.2 碱浸蚀

碱浸蚀剂，50 g/L;温度，40～60℃;时间，1～2 min。

1.4.3 酸漂洗

硝酸67.5%(质量分数)，320 mL/L;温度，常温;时间，1 min。

1.5 硬质阳极氧化工艺规范

我公司需硬质氧化的铝零件材质种类主要分为三类：铸铝件、铝合金、纯铝件。分别对此三种零件以不同的温度、时间、电流密度进行正交试验，确定出膜层的外观、硬度、厚度综合性能较优的硬质氧化工艺。

硫酸98%(质量分数)，60～90 mL/L。脉冲比均为30∶10，根据材质不同，脉冲参数分3～4个阶段，铸铝与纯铝分三个阶段：电流密度分别为2∶1、3∶1.5及4∶2，第一、二阶段的时间较短，分别为3 min及5 min，第三阶段的时间根据膜厚的要求进行设置。铝合金增加第四阶段，电流密度比为5∶2，其时间根据膜厚不同，设置不同的时间。硬质氧化的温度较低，铸铝及铝合金的温度控制在0～5℃，纯铝的温度可以稍高，温度控制在6～11℃。