CN105420781A - 一种快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺 - Google Patents

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田军文
耿莹晶
王玉兵
张月琦
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Abstract

本发明公开了一种快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺，解决了氧化温度低和氧化时间长的技术问题，包括以下步骤：第一步、配置氧化液溶液：氧化液溶液，以100份重量溶液单位为准，含有79.5-85.5份水、13-18份硫酸和1.5-2.5份草酸；第二步、在18-24℃条件下，按铸铝氧化电流密度按2.5A/dm2，铝合金氧化电流密度按3A/dm2，对铝合金进行氧化。本发明配方简单、成本低廉，工艺稳定，安全可靠等优点，有较高的推广价值。

Description

一种快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺
技术领域
本成果涉及一种快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺方法，同时适用多种铝合金材质的硬质阳极氧化的工艺方法。
背景技术
铝及铝合金的硬质阳极氧化的特点就是氧化膜厚度最高可达250μm；膜层硬度很高，在纯铝上HV=11768-14710MPa，在铝合金上HV=2452-4903MPa；并与基体结合十分强固，具有很高的抗蚀性、耐磨性、绝缘性及吸附性等，尤其在工业大气和海洋性气候中有卓越的耐蚀性等优良特性，因此在国防工业和各种机械制造上应用十分广泛，主要用于制造耐热、耐磨、绝缘性要求很高的铝质零件，如活塞、汽缸、轴承、水电设备叶轮等。但缺点是氧化过程中要求温度为低温（-5℃-10℃），能耗高，氧化时间较长，生产效率低，终止电压有时可达110V，安全操作性能降低；而且不同材质必须采用不同浓度的硫酸才可进行氧化，例如大多数的铝合金可采用中等浓度的溶液；含铜量高的铝合金要采用高浓度的溶液，纯铝或铸铝要采用低浓度的溶液；同时为使溶液保持较低的温度，必须采用人工强制冷却和压缩空气搅拌，存在氧化温度低和氧化时间长的问题。
发明内容
本发明提供了一种快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺，解决了氧化温度低和氧化时间长的的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺，包括以下步骤：
第一步、配置氧化液溶液：氧化液溶液，以100份重量溶液单位为准，含有79.5-85.5份水、13-18份硫酸和1.5-2.5份草酸；
第二步、在18-24℃条件下，按铸铝氧化电流密度按2.5A/dm2，铝合金氧化电流密度按3A/dm2，对铝合金进行氧化。
快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺与低温硬质阳极氧化工艺相比有以下显著特点。（1）工艺稳定性好：试验中试验件的一次硬质阳极氧化成功率高，工艺配方试验件的一次氧化成功率100%，工艺参数试验件的一次氧化成功率100%，最佳工艺参验证试验件的一次氧化成功率100%，证明该溶液工艺稳定性好。（2）生产安全性可靠：普通硫酸低温氧化终止电压有时可达110V，该快速成膜工艺具有起始电压（14V）和终止电压（28V）均低的优势，为铸铝硬质阳极氧化提供了一个安全的操作环境。（3）氧化时间短，节约能源等：快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺氧化时氧化膜层厚度可与氧化时间成正比生成，即1分钟生成1μm厚的氧化膜间，只需氧化15-45分钟的时间就可达氧化膜厚度15-45μm和氧化膜硬度3000-5000MPa，与普通低温铸铝硬质阳极氧化时间60-90min（氧化膜厚度约20-40μm，氧化膜硬度2000-4000MPa）相比较，工作效率明显提高很多；而且生产过程中槽液发热量低，只有5.7万千卡/小时，无需冷冻设备强制降温，只需在氧化过程中冷却保持溶液温度18-24℃，与普通硫酸硬质阳极氧化前需强制降温到低温，发热量高达12.8万千卡/小时相比，节约大量能源。（4）常温操作，劳动环境好：在18～24℃温度下操作，工人有一个良好的劳动环境。（5）生产成本低。
快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺适用于多种铸铝，也适用于多种铝合金材质，具有发热量低，配方简单、成本低廉，工艺稳定，安全可靠等优点，有较高的推广价值。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明：
下面结合实例对本成果快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺作进一步说明。
硬质阳极氧化工艺流程为：除油—除锈—硬质阳极氧化—封闭
实例一：铸铝材质试验件在槽液温度18℃，按氧化工艺流程进行生产，其中氧化时间为30min；氧化后从试验件不同部位解剖3块试块，用金相显微检测氧化膜厚度、氧化膜硬度，氧化工艺条件和检测结果见表2。
表2快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺方案1
实例二：铸铝材质试验件在槽液温度23℃，按氧化工艺流程进行生产，其中氧化时间为35min；氧化后从试验件不同部位解剖3块试块，用金相显微检测氧化膜厚度、氧化膜硬度，氧化工艺条件和检测结果见表3。
表3快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺方案2
实例三：铝合金材质试验件在槽液温度23℃，按氧化工艺流程进行生产，其中氧化时间为40min；氧化后从试验件不同部位解剖3块试块，用金相显微检测氧化膜厚度、氧化膜硬度，氧化工艺条件和检测结果见表4。
表4快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺方案3
实例四：铝合金材质试验件在槽液温度20℃，按氧化工艺流程进行生产，其中氧化时间为60min；氧化后从试验件不同部位解剖3块试块，用金相显微检测氧化膜厚度、氧化膜硬度，氧化工艺条件和检测结果见表5。
表5快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺方案4
上述试验件解剖试块检测结果证明，铸铝及铝合金在快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺中、常温条件下生成的氧化膜性能完全可满足技术要求，与普通低温氧化工艺相比可缩短氧化时间近一半，显著提高生产效率，同时操作人员生产环境安全。

Claims (1)

1.一种快速成膜铸铝硬质阳极氧化工艺，包括以下步骤：
第一步、配置氧化液溶液：氧化液溶液，以100份重量溶液单位为准，含有79.5-85.5份水、13-18份硫酸和1.5-2.5份草酸；
第二步、在18-24℃条件下，按铸铝氧化电流密度按2.5A/dm2，铝合金氧化电流密度按3A/dm2，对铝合金进行氧化。
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