CN104694990A - 一种铝合金微弧氧化工艺方法 - Google Patents

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贾亚洲
刘鑫春
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used

Abstract

本发明公开了一种铝合金微弧氧化工艺方法,在物料及其组成为:磷酸钠40g-50g/l;四硼酸钠20g-25g/l;六偏磷酸钠25g-30g/l的槽液中放入工件进行微弧氧化。本发明通过将工件进行除油、热水冼、冷水洗、除氧化膜、冷水洗后,进行微弧氧化,微弧氧化完成后再将工件进行冷水洗、干燥。很大程度上提高了铝合金零件的耐蚀能力,中性盐雾试验为1000-3000小时,比普通阳极化膜层耐蚀能力提高1-3倍;耐磨性方面Tabel磨损试验为4.9mg/10000r,比硬质阳极化膜层提高了50倍;耐热性方面可承受2000℃高温,比普通阳极化膜层提高了10-20倍;绝缘性能方面,绝缘电阻为1000MΩ,比普通阳极化膜层提高了10倍;满足了新型产品更高的技术要求。使得产品能够使用在技术要求更加严格的各个领域。

Description

一种绍合金微弧氧化工艺方法
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及一种铝合金微弧氧化工艺方法,属于金属零件表面处理方法技术领域。
背景技术
[0003] 铝合金材料通常采用化学氧化、硫酸(铬酸)阳极化、硬质阳极化等工艺方法,来满足产品的耐蚀、耐磨、耐热、高绝缘性等技术要求,广泛应用于国防工业及各机械制造工业,特别是在航空发动机中的应用,可降低发动机重量,提高推重比。但随着对航空发动机性能要求的提高,这些传统表面处理工艺技术满足不了更高的技术要求,因此,需要发展新工艺技术来提高产品性能,在这样的技术背景下,微弧氧化工艺技术应运而生。
[0004] 微弧氧化是在表面处理阳极化技术领域中发展起来的一种新技术,它是一种在含有特定离子的电解液中通过高压放电处理和电化学的共同作用,在铝合金表面生成陶瓷层的表面处理技术。其机理是铝合金在电解液中作为阳极,电解槽(不锈钢槽)作为阴极,施以较高的电压和电流,通电后,在金属表面立即生成一层很薄氧化物绝缘层,当阳极氧化电压超过某一值时,最初形成的氧化膜被击穿,发生微区弧光放电现象,瞬间形成超高温区,导致氧化物和基体金属被熔融甚至气化。熔融物与电解液接触后,由于激冷而形成陶瓷膜层。由于击穿总是在氧化膜相对薄弱的部位发生,当氧化膜被击穿后,该部位又会形成新的氧化膜,击穿点则转移到其他相对薄弱的区域,如此循环反应,最终形成均匀的膜层。
[0005]目前,国内该技术研究及应用主要集中在部分科研院所,生产企业对该技术研究应用的不多,为满足我公司新型号产品技术要求,企业自身应研究出一种铝合金微弧氧化工艺方法,以满足企业自身的生产需求。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于:提供一种铝合金微弧氧化工艺方法,以满足企业自身在不断发展的情况下,新型号产品的技术要求。
[0007] 本发明的技术方案:一种铝合金微弧氧化工艺方法,在物料及其组成为:磷酸钠40g-50g/l ;四硼酸钠20g-25g/l ;六偏磷酸钠25g_30g/l的槽液中放入工件进行微弧氧化。
[0008] 上述的铝合金微弧氧化工艺方法,所述微弧氧化过程中,槽液温度为10_25°C,电流密度为3.5-4.5 A/dm2,占空比为12-15,频率为150_250Hz。
[0009] 上述的铝合金微弧氧化工艺方法,所述槽液在配制时,首先在槽体中加入三分之一体积的去离子水,加入计量好的磷酸钠搅拌均匀至彻底溶解,然后在另外一个溶器中用40-500C的热水溶解计量好的四硼酸钠和六偏磷酸钠,再将溶解好的液体加入槽体中,最后加入去离子水至规定体积,搅拌均匀。
[0010] 上述的铝合金微弧氧化工艺方法,所述去离子水的pH值为6.5-7.5,电阻率彡100000 Ω.Cm,硅含量< lmg/L,氯化物含量< 5 mg/L。
[0011] 上述的铝合金微弧氧化工艺方法,所述将工件放入槽液中微弧氧化前,先将工件进行除油、热水冼、冷水洗、除氧化膜、冷水洗后,再进行微弧氧化,微弧氧化完成后再将工件进行冷水洗、干燥。
[0012] 本发明的有益效果:本发明通过将工件进行除油、热水冼、冷水洗、除氧化膜、冷水洗后,进行微弧氧化,微弧氧化完成后再将工件进行冷水洗、干燥。很大程度上提高了铝合金零件的耐蚀能力,中性盐雾试验为1000-3000小时,比普通阳极化膜层耐蚀能力提高1-3倍;耐磨性方面Tabel磨损试验为4.9mg/10000r,比硬质阳极化膜层提高了 50倍;耐热性方面可承受2000°C高温,比普通阳极化膜层提高了 10-20倍;绝缘性能方面,绝缘电阻为1000 ΜΩ,比普通阳极化膜层提高了 10倍;满足了新型产品更高的技术要求。使得产品能够使用在技术要求更加严格的各个领域。
具体实施方式
[0013] 本发明的实施例1:一种铝合金微弧氧化工艺方法,在物料及其组成为:磷酸钠40g-50g/l ;四硼酸钠20g-25g/l ;六偏磷酸钠25g_30g/l的槽液中放入工件进行微弧氧化。微弧氧化过程中,槽液温度为:10-25°C,电流密度为3.5-4.5 A/dm2,占空比为12-15,频率为 150-250Hz。
[0014] 本发明的实施例2: —种铝合金微弧氧化工艺方法,在物料及其组成为:磷酸钠40g/l ;四硼酸钠20g/l ;六偏磷酸钠25g/l的槽液中放入工件进行微弧氧化。微弧氧化过程中,槽液温度为:10±2°C,电流密度为3.5A/dm2,占空比为12,频率为150Hz。与实施例1相比,物料组成搭配更加合理,微弧氧化过程更加稳定。
[0015] 本发明的实施例3: —种铝合金微弧氧化工艺方法,在物料及其组成为:磷酸钠50g/l ;四硼酸钠25g/l ;六偏磷酸钠30g/l的槽液中放入工件进行微弧氧化。微弧氧化过程中,槽液温度为:25±2°C,电流密度为4.5A/dm2,占空比为15,频率为250Hz。与例2相t匕,在相同时间条件下,成膜速度要快10%。
[0016] 本发明的实施例4:一种铝合金微弧氧化工艺方法,在物料及其组成为:磷酸钠45g/l ;四硼酸钠20g/l ;六偏磷酸钠25g/l的槽液中放入工件进行微弧氧化。微弧氧化过程中,槽液温度为:20±2°C,电流密度为3.5A/dm2,占空比为12,频率为200Hz。与例2相t匕,成膜速度要快10%,与例3相当,但膜层表面光洁度要比例3要高一个等级。
[0017] 本发明的实施例5: —种铝合金微弧氧化工艺方法,在物料及其组成为:磷酸钠45g/l ;四硼酸钠25g/l ;六偏磷酸钠30g/l的槽液中放入工件进行微弧氧化。微弧氧化过程中,槽液温度为:20±2°C,电流密度为4.5A/dm2,占空比为15,频率为250Hz。本实施例成膜速度比例2快与例3相当,光洁度与例4相当,抗磨损性能比例2、例3以及例4提高了10%-20%。
[0018] 以上实施例中的微弧氧化时间根据膜层厚度要求进行计算。
[0019] 上述实施例中的槽液在配制时,首先在槽体中加入三分之一体积的去离子水,力口入计量好的磷酸钠搅拌均匀至彻底溶解,然后在另外一个溶器中用少量的40-50°C的热水溶解计量好的四硼酸钠和六偏磷酸钠,再将溶解好的液体加入槽体中,最后加入去离子水至规定体积,搅拌均匀。而加入的去离子水的PH值应为6.5-7.5,电阻率彡100000 Ω.cm,硅含量< lmg/L,氯化物含量<5 mg/L。若杂质含量高于该要求,将影响膜层性能,耐蚀能力、耐磨性能、绝缘性能等会降低。
[0020] 上述实施例中的工件在进行微弧氧化前,应先将工件进行除油、热水冼、冷水洗、除氧化膜、冷水洗后,再进行微弧氧化,微弧氧化完成后再将工件进行冷水洗、干燥。

Claims (5)

1.一种铝合金微弧氧化工艺方法,其特征在于:在物料及其组成为:磷酸钠40g-50g/I ;四硼酸钠20g-25g/l ;六偏磷酸钠25g-30g/l的槽液中放入工件进行微弧氧化。
2.根据权利要求1所述的铝合金微弧氧化工艺方法,其特征在于:所述微弧氧化过程中,槽液温度为10-25°C,电流密度为3.5-4.5 A/dm2,占空比为12-15,频率为150_250Hz。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金微弧氧化工艺方法,其特征在于:所述槽液在配制时,首先在槽体中加入三分之一体积的去离子水,加入计量好的磷酸钠搅拌均匀至彻底溶解,然后在另外一个溶器中用40-50°C的热水溶解计量好的四硼酸钠和六偏磷酸钠,再将溶解好的液体加入槽体中,最后加入去离子水至规定体积,搅拌均匀。
4.根据权利要求3所述的铝合金微弧氧化工艺方法,其特征在于:所述去离子水的pH值为6.5-7.5,电阻率彡100000 Ω.cm,硅含量< lmg/L,氯化物含量< 5 mg/L。
5.根据权利要求1所述的铝合金微弧氧化工艺方法,其特征在于:所述将工件放入槽液中微弧氧化前,先将工件进行除油、热水冼、冷水洗、除氧化膜、冷水洗后,再进行微弧氧化,微弧氧化完成后再将工件进行冷水洗、干燥。
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