CN103866369A - 精密零件局部硬质阳极化的绝缘保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要介绍了精密零件局部硬质阳极氧化的绝缘保护方法，其原理是利用瓷质阳极化膜层作为绝缘层使用进行局部硬质阳极氧化，思路巧妙而且可以保证零件的精度基本不变。针对精密零件使用效果极佳，是对采用涂胶保护或工装保护等进行局部硬阳工艺方法的新突破，为精密零件如何进行局部硬阳开拓了新的思路和方法。

Description

精密零件局部硬质阳极化的绝缘保护方法

技术领域

本发明涉及工件的局部表面处理方法，特别是涉及铝合金工件局部硬质阳极化的绝缘保护方法，尤其适用于精密零件的局部硬质阳极化处理。 

背景技术

硬质阳极化是一种厚膜电化学阳极氧化工艺方法。铝合金经硬质阳极化处理，可显著提高其表面的硬度、耐磨性、绝缘性和绝热性和耐蚀性能，因而有着极为广泛的应用，为达到一些特殊的用途，工件常需局部进行硬质阳极化处理(简称硬阳)。 

为此局部镀件的非镀区域镀前需进行绝缘保护处理，常用的绝缘保护方法有：涂胶绝缘保护法，工装绝缘保护法等。但是针对形状复杂、尺寸精度高、粗糙度要求严格的精密零件,上述绝缘保护方法存在很大的缺点：操作繁杂、困难，效率低下，易发生保护边缘渗漏现象，导致工件非镀区域和镀覆区域边缘模糊，轮廓不分明，尤其是一些形状特殊的精密零件，工装或涂胶保护法会严重破坏工件精度，甚至是无法制作工装或刷涂绝缘胶液。 

液浮陀螺仪配套应用的螺旋泵体积微小（φ20×7），泵体在液体油中工作，其转速每分钟超过3500转，需经受多次温度冲击、起停冲击试验.螺旋泵各零件的配合间隙、尺寸公差、平行度、垂直度等均为微米级，其中关键零件螺旋轮精度要求极高，图1是螺旋轮局 部硬质阳极化的示意图。 

螺旋轮两端面分布了24条螺旋槽，要求对螺旋轮的螺旋槽端面进行硬阳，对非硬阳区域（螺旋槽底面和外圆面）进行绝缘保护，要求边缘锐利，轮廓分明，并确保硬阳后零件的尺寸精度符合图纸要求，不得破坏零件两端面平面度 

粗糙度Ra0.05、螺旋槽侧面与端面垂直度 和深度(0.025±0.002)要求，以保证每条螺旋槽泵出的油量均匀稳定，供应出精确稳定的工作压力。 

显然，在如此微小不规则的区域内，无法采用手工涂胶的方法对非镀面进行绝缘，螺旋槽深度太浅，很难加工出合适的工装进行覆盖绝缘，更无法避免边缘渗漏现象发生，通过试验，我们成功的解决了这一难题，基本的思路是利用另一种特殊膜层的绝缘性能,自我保护作为绝缘层使用，可以不必刷涂绝缘保护胶液或使用工装覆盖保护非涂覆面，直接就可以进行局部硬质阳极化处理，可以保证零件精度基本不变。在各类技术资料仅仅介绍可以利用特殊膜层作为绝缘层使用进行局部镀覆，但是尚未查到具体的工艺方法和工艺配方。 

利用一种膜层作为另一种膜层的绝缘保护层使用进行局部硬质阳极化的技术难点有以下几点： 

1、作为绝缘保护层使用的膜层应薄，基本不改变工件的精度； 

2、作为绝缘保护层使用的膜层应薄，加工方便简单； 

3、作为绝缘保护层使用的膜层应绝缘性良好，能耐受硬质阳极化过程中的高压和大电流，膜层不发生电击穿和烧蚀工件。 

4、作为绝缘保护层使用的膜层不能在硬阳高浓度酸性电解液中 发生腐蚀。 

5、操作简单，适于普及推广。 

本发明正是利用瓷质阳极化（简称瓷阳）膜层的绝缘性能,自我保护作为绝缘层使用，进行局部硬质阳极化。思路巧妙而且可以保证零件的精度基本不变，针对精密零件使用效果尤佳。 

发明内容

传统的局部硬阳工艺流程：涂绝缘胶保护需硬阳面→非硬阳面硫酸阳极化→清理→涂绝缘胶保护非硬阳面→对需硬阳面进行硬质阳极化→清理→后加工。 

本发明应用的局部硬阳工艺流程：工件留量加工→整体瓷阳→加工需硬阳面(去除瓷阳膜)→硬阳(需硬阳面镀覆)→后加工。 

整体瓷阳时瓷质阳极化溶液组成及工艺条件如下： 

瓷质阳极化膜层厚度为0.5-1um； 

同时硬阳时硬质阳极化溶液组成及工艺条件如下： 

硬质阳极化膜层厚度为35-45um，维氏硬度420HV以上。 

本发明瓷阳膜覆盖非镀覆区域，硬阳膜覆盖镀覆区域，完成设计要求。 

选用草酸钛钾体系进行瓷质阳极化、低温硫酸体系进行硬质阳极化。用草酸钛钾体系工艺生成的瓷质阳极化膜层致密耐磨,厚度为0.5-1um左右（基体为LY12或LC4）,绝缘性能良好，可以作为硬质阳极化过程的绝缘保护层使用。 

在试验初期，瓷质阳极化膜层常在硬质阳极氧化过程被击穿，不能作为绝缘层使用，通过大量的试验摸索，我们同时改进了瓷质阳极化和硬质阳极化工艺。 

通过试验确定了瓷质阳极化溶液配方，瓷阳过程严格控制电解液温度和工作电压，以保证瓷阳膜层致密绝缘，膜层厚度适中，避免降低零件精度。同时我们确定了硬质阳极化溶液配方，硬阳过程严格控制电解液温度和电流工艺曲线，用小电流，缓升电压的办法，避免瓷阳膜被击穿。按此工艺生成的硬质阳极化膜层厚度为35-45um，维氏硬度达420HV以上，硬阳膜层黑亮致密,与瓷阳膜层边界清晰，无击穿现象发生，瓷阳膜部位无腐蚀,边缘完好。 

按上述工艺方法进行螺旋轮的局部硬质阳极化生产，加工质量稳定，工件的绝缘合格率达到100%，完全可以保证螺旋轮的精度要求。 

附图说明

图1为螺旋轮局部硬质阳极化示意图； 

图2为螺旋轮局部硬质阳极化后实物图（涂黑部分为硬质阳极化区域）。 

具体实施方式

螺旋轮的工艺流程如下：…→工件留量加工→瓷阳→机加工（去除螺旋槽端面及内孔瓷阳膜）→局部硬质阳极化（端面及内孔）→再研磨，达到图纸精度→… 

工件留量加工，整体瓷质阳极化处理；再车内孔，研磨去除螺旋槽端面瓷阳膜，研磨时保证端面与外圆的垂直度 

及槽深（0.025±0.002）；然后进行局部硬阳，槽底的很薄的瓷阳膜层可以作为硬质阳极氧化过程中极好的保护绝缘层，形成的硬阳膜层颜色黑亮致密，与瓷阳膜层边缘锐利，轮廓分明；由于硬阳膜外层粗糙不平，内层致密光滑，因此工艺应预留研磨余量，最后应再研磨硬阳膜层，研磨深度为硬阳膜层厚度一半左右，研磨保证各面垂直度 

平面度 

平行度 

粗糙度Ra0.05，达到图纸精度要求。 

表1为瓷质阳极化溶液组成及工艺条件 

表2为硬质阳极化溶液组成及工艺条件 

目前，按上述工艺方法进行螺旋轮的局部硬质阳极化生产，加工质量稳定，零件的绝缘合格率达到100%，完全可以保证螺旋轮的精度要求。解决了精密零件局部硬质阳极化的难题。 

Claims (2)

1.精密零件局部硬质阳极化的绝缘保护方法，其特征是按照如下工艺流程实现：工件留量加工→整体瓷阳→加工需硬阳面去除瓷阳膜→硬阳实现需硬阳面镀覆→后加工。

2.根据权利要求1所述的精密零件局部硬质阳极化的绝缘保护方法，其特征是整体瓷阳时瓷质阳极化溶液组成及工艺条件如下：

瓷质阳极化膜层厚度为0.5-1um；

同时硬阳时硬质阳极化溶液组成及工艺条件如下：

硬质阳极化膜层厚度为35-45um，维氏硬度420HV以上。

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