CN102618903A - 深孔铝件硬质阳极氧化专用阳极及其氧化方法 - Google Patents

深孔铝件硬质阳极氧化专用阳极及其氧化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深孔铝件硬质阳极氧化专用阳极及其氧化方法，所述专用阳极的加工方法，是采用导电性及其强度均较好的钛材TA2，保证其导电性良好，并耐腐性，装夹方便，达到深孔件硬质阳极氧化之必需。由于深孔硬质阳极氧化之特殊，选用导电性良好，且夹具能较长时间浸于硫酸溶液中不易溶解或氧化的材料——尤其重要。专用夹具的处理：TA2钛板或钛丝，经焊接等处理后用于深孔件硬质阳极氧化夹具。导电方式：阳极供电。使用本发明的阳极进行氧化，产品一次合格率可提高到98%以上，保证了产品质量同时大幅降低了夹具的消耗量与生产成本。

Description

深孔铝件硬质阳极氧化专用阳极及其氧化方法
技术领域
本发明涉及电镀领域，尤其是涉及一种深孔铝件硬质阳极氧化专用阳极及其氧化方法。
 
背景技术
硬质阳极氧化是对铝质零件进行表面处理的工艺，由于硬质阳极氧化膜层具有优良的性能，能够达到与钢质零件相对匹配的性能；同时，机械产品中对铝合金件的运用要求极为严格，故硬质阳极氧化便是对机械产品中铝质零件表面处理的一种最佳方式。
在对一些深孔铝件件硬质阳极氧化时，一般采用铝丝将工件固定在夹具上，夹具挂在紫铜棒上进行硬质阳极氧化，这种阳极氧化与工件接触的铝丝很容易烧断、以至零件掉槽，另外铝丝在硬质阳极氧化过程中也同样要发生硬质阳极氧化导致大量的电流消耗，故导致铝件硬质阳极氧化膜质量与性能降低。
上述的这种深孔铝件硬质阳极氧化方法，目前存在的缺陷：
1）深孔铝件硬质阳极氧化外观要求较高，内孔不得有较大面积的夹具接触痕迹，采用铝夹具导电效果良好，但铝夹具也随工件同时氧化，电流消耗量大，故工件氧化膜厚度不均，膜的性能不好。
2）由于采用铝夹具，在氧化过程中随着硬质氧化膜厚的增加，夹具导电性差易造成工件与夹具接触的位置烧蚀。
3）由于采用铝夹具，耐用性差，夹具成本投入较高。再次利用前需先对其铝夹具处理即腐蚀去除夹具上的氧化膜，方可进行使用，由于其铝夹具的反复氧化、腐蚀，夹具的强度必然受损，导致工件在氧化过程中掉落硫酸溶液中而影响产品质量。
4）采用铝夹具进行硬质阳极氧化过程中，铝夹具的溶解导致溶液中的杂质离子增加，影响产品质量。
所以怎样设计一种耐用的、导电性较好的、不容易溶解的硬质阳极氧化专用阳极及其氧化方法，以提高深孔铝件硬质阳极氧化合格率，成为本领域技术人员有待解决的技术问题。
 
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，怎样提供一种深孔铝件硬质阳极氧化专用阳极及其氧化方法，以提高深孔铝件硬质阳极氧化合格率，降低夹具制作生产成本及工作槽溶液的影响。
本发明采用了下述技术方案解决所述技术问题。
一种深孔铝件硬质阳极氧化专用阳极，其特征在于，采用包括以下步骤的方法制得：a、制作初成品，所述初成品结构包括一个竖向的长条形支撑杆，支撑杆一端具有弹簧夹，支撑杆另一端均匀间隔地横向连接有多根支撑条，支撑条上均匀间隔地竖向连接有多根连接条，所述连接条的中部连接在支撑条上，所述支撑杆和支撑条采用材料TA2板料δ5的钛板制得，所述连接条采用TA2φ2.5mm的钛丝制得，所述各连接处采用连续焊接的方式连接；其中，所述连接条和支撑条之间在竖直方向上投影呈K字形，连接条两端头向外延伸出的长度为深孔铝件的孔孔深的2/3大小，连接条两端头之间的距离与深孔铝件的孔的直径匹配（匹配是指略大于深孔铝件的孔径，使得连接条能够便捷地插入到深孔铝件的孔内再靠弹性形变实现对深孔铝件的支撑固定）；b、热处理，将a步骤制得的初成品采用780°～800℃温度保温3～5小时，再水冷得到成品。
采用上述技术方案得到的深孔铝件硬质阳极氧化专用阳极，采用了钛为原料，由于钛在硫酸介质的硬质阳极氧化溶液中不易氧化，导电性能能满足铝件良好的导电效果，同时对电能的消耗基本不受影响，溶液中的杂质不因钛夹具的消耗而增加，所以这种钛专用阳极能满足铝件良好的导电性能，同时作为阳极夹具，其耐用性、镀液的稳定性都得到提高。具体的说，上述技术方案有以下优点：1）采用TA2制作的专用夹具可以减少镀液的杂质积累和保持夹具的强度。2）钛丝直径选用φ2.5mm可保证足够的支撑能力，使工件接触面减小同时能较好的固定工件——可保证2～4个点固定。同时连接条自身的结构不仅仅使得固定工件非常方便快捷，而且提高固定牢靠度。3）钛专用夹具经热处理进一步处理后改善了钛丝的弹性、夹具的稳定性，利用钛丝有一定的弹力，有较好的固定性，铝件不容易掉槽。4）采用钛夹具在铝件硬质阳极氧化工艺过程中，夹具不易被氧化而消耗，故溶液杂质离子相对减少，溶液使用周期延长，同时夹具耐用性较好。5）由于钛不易被氧化，电能损耗减少，所夹持铝件的硬质阳极氧化膜性能相对更稳定，耐磨性、厚度、硬度能稳定在一个可控区间，完全能达到和满足设计需求。                 
本发明还提供了一种深孔铝件硬质阳极氧化方法，该方法基于上述专用阳极进行，将阳极的弹簧夹装夹固定到电源接头，再靠连接条将多个深孔铝件固定在阳极上，保证深孔铝件与深孔铝件间不相接触，完成装夹后将阳极和其上的深孔铝件沉浸于硫酸溶液内通电进行硬质阳极氧化，溶液温度为-9°～-3℃，电流密度以工件施镀面积每平方分米3～4A分6步给电（分六步给电具体是指，即起始以0.5A/dm2,氧化时间5分钟→调升至1A/dm2,氧化时间5分钟→调升至1.5A/dm2,氧化时间5分钟→调升至2A/dm2,氧化时间5分钟→调升至2.5A/dm2,氧化时间5分钟→在25分钟时间内分六步给电，逐步升高到3A/dm2，然后保持电流3A/dm2），硬质阳极氧化时间50～60分钟，使得硬质氧化膜层厚度单边≥0.030mm以上，膜层硬度HV0.1（370）以上。最终得到的产品耐磨性能与51HRC钢质件匹配。
综上所述，采用本发明的专用阳极，可以改善铝件硬阳极氧化过程中的烧蚀，提高产品合格率、铝件硬质阳极氧化膜的质量和夹具的使用寿命；降低工人劳动强度、生产成本、节约生产资料。经过实际生产运用，本发明深孔铝件硬质阳极氧化合格率可以提高2-3倍，大大降低了上下架的工作量和生产成本。
附图说明
图1为本发明深孔铝件硬质阳极氧化专用阳极的初成品的结构示意图。
图2为图1左视图。
 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
具体实施时，一种深孔铝件硬质阳极氧化专用阳极，采用包括以下步骤的方法制得：a、制作初成品，所述初成品结构如图1和图2所示，包括一个竖向的长条形支撑杆1，支撑杆1一端具有弹簧夹2，支撑杆1另一端均匀间隔地横向连接有多根支撑条3，支撑条3上均匀间隔地竖向连接有多根连接条4，所述连接条4的中部连接在支撑条3上，所述支撑杆1和支撑条3采用材料TA2板料δ5的钛板制得，所述连接条4采用TA2φ2.5mm的钛丝制得，所述各连接处采用连续焊接的方式连接；其中，所述连接条4和支撑条3之间在竖直方向上投影呈K字形，连接条4两端头向外延伸出的长度为深孔铝件的孔孔深的2/3大小，连接条4两端头之间的距离与深孔铝件的孔的直径匹配；b、热处理，将a步骤制得的初成品采用780°～800℃温度保温3～5小时，再水冷得到成品。
本发明还提供了一种深孔铝件硬质阳极氧化方法，该方法基于上述专用阳极进行，将阳极的弹簧夹2装夹固定到电源接头，再靠连接条4将多个深孔铝件固定在阳极上（略用力将连接条4的两端压入氧化件内孔并支撑在孔内壁上达到固定），保证深孔铝件与深孔铝件间不相接触，完成装夹后将阳极和其上的深孔铝件沉浸于硫酸溶液内通电进行硬质阳极氧化，溶液温度为-9°～-3℃，电流密度以工件施镀面积每平方分米3～4A分6步给电给电（分六步给电具体是指，即起始以0.5A/dm2,氧化时间5分钟→调升至1A/dm2,氧化时间5分钟→调升至1.5A/dm2,氧化时间5分钟→调升至2A/dm2,氧化时间5分钟→调升至2.5A/dm2,氧化时间5分钟→在25分钟时间内分六步给电，逐步升高到3A/dm2，然后保持电流3A/dm2），硬质阳极氧化时间50～60分钟，使得硬质氧化膜层厚度单边≥0.030mm以上，膜层硬度HV0.1 370以上。最终得到的产品耐磨性能与51HRC钢质件匹配。
使用本发明的阳极进行氧化，产品一次合格率可提高到98%以上，保证了产品质量同时大幅降低了夹具的消耗量与生产成本。

Claims (2)

1. 一种深孔铝件硬质阳极氧化专用阳极，其特征在于，采用包括以下步骤的方法制得：a、制作初成品，所述初成品结构包括一个竖向的长条形支撑杆，支撑杆一端具有弹簧夹，支撑杆另一端均匀间隔地横向连接有多根支撑条，支撑条上均匀间隔地竖向连接有多根连接条，所述连接条的中部连接在支撑条上，所述支撑杆和支撑条采用材料TA2板料δ5的钛板制得，所述连接条采用TA2φ2.5mm的钛丝制得，所述各连接处采用连续焊接的方式连接；其中，所述连接条和支撑条之间在竖直方向上投影呈K字形，连接条两端头向外延伸出的长度为深孔铝件的孔孔深的2/3大小，连接条两端头之间的距离与深孔铝件的孔的直径匹配；b、热处理，将a步骤制得的初成品采用780°～800℃温度保温3～5小时，再水冷得到成品。
2.一种深孔铝件硬质阳极氧化方法，该方法基于权利要求1所述专用阳极进行，其特征在于，将阳极的弹簧夹装夹固定到电源接头，再靠连接条将多个深孔铝件固定在阳极上，保证深孔铝件与深孔铝件间不相接触，完成装夹后将阳极和其上的深孔铝件沉浸于硫酸溶液内通电进行硬质阳极氧化，溶液温度为-9°～-3℃，电流密度以工件施镀面积3～4A/dm2分6步给电，硬质阳极氧化总时间50～60分钟，使得硬质氧化膜层厚度单边≥0.030mm以上，膜层硬度HV0.1 370以上。
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