CN107287636A - 一种折叠型铝合金零件的铬酸阳极化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料加工领域，具体涉及一种折叠型铝合金零件的铬酸阳极化方法，通过折叠件预留出0.1mm的间隙后，让间隙垂直阴极板放置，这样电力线就可以均匀分布于间隙内，并且在搅拌的阳极化槽液中电流密度也比较均匀，这样形成的氧化膜的各项指标(外观、膜厚、封闭性、连续性、结合力)均符合通用铬酸阳极化膜层工艺性能的要求。

Description

一种折叠型铝合金零件的铬酸阳极化方法
技术领域
本发明属于材料加工领域，具体涉及一种折叠型铝合金零件的铬酸阳极化方法。
背景技术
飞机的铝合金零件在设计结构设计的过程中有较多的钣金件成型后是折叠形式的，并且间隙要求0.1mm以内，对于此类零件在生产的过程中，折叠部位在表面处理的过程中很多时候不会形成氧化膜，将来铆接到飞机上以后，此位置是裸漏的铝合金基体材料，没有防护层，所以比较容易出现腐蚀现象。为了解决对此类件在折叠区域成膜，满足工艺的防护性能要求，需要对工艺方法进行研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题：
提出一种能够满足材料是铝合金折叠零件形成的铬酸阳极化的氧化膜层致密、膜层厚度、封闭性、连续性、与底漆的结合力好的铬酸阳极化工艺方法，主要从放置角度进行研究此类型零件的工艺特性。
本发明的技术方案：
一种折叠型铝合金零件的铬酸阳极化方法，包括以下步骤：
步骤1：试片加工，对待处理的铝合金折叠试样表面进行加工并查验，确保表面无锐角导圆、毛刺、棱角缺陷；
步骤2：初步除油，用丁酮有机溶剂初步除掉试样表面残留的油污和杂质；
步骤3：装夹，保证试样的装夹牢固，试样间隙垂直于阴极板放置；
步骤4：碱洗
步骤5：温水洗至少2min，去除试样表面残留的碱洗溶液，观察试样表面的水膜至少保持30s不破裂为合格，否则应重新碱洗；
步骤6酸洗
步骤7：用去离子水冲洗试样表面至少2min，去除试样表面残留的酸洗溶液及表面残留的污垢；
步骤8：铬酸阳极化
步骤9：水洗，阳极氧化后，要先断电，在20S内把试样取出后，用去离子水洗冲洗干净试样表面的残留的铬酸溶液，水洗时要不断抖动试样，使试样充分洗干净。
步骤10：压缩空气干燥，为了防止试样表面产生水痕，去离子水冲洗后，应立即使用压缩空气干燥；
步骤10：拆卸
步骤11：检验
所述步骤4碱洗所用溶液是使用碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠和表面活性剂与去离子水混合而成的溶液，碳酸钠浓度为35g/L～45g/L，磷酸钠浓度为17g/L～23g/L，硅酸钠浓度为0.5g/L～1g/L，操作温度为55℃～65℃，浸渍时间为：3min～5min。
所述步骤6酸洗使用的溶液是由铬酐、硫酸与去离子水混合配制成，铬酐浓度45g/L～55g/L，硫酸250g/L～300g/L，浸渍时间为3min～5min，在60℃～65℃下操作。
所述步骤8铬酸阳极化的具体工艺为，把装夹好的试样放置在阳极铜导电杠上卡紧，阴极是铅板，试样与试样之间，试样与阴极之间保持较大的距离，不能接触，打开压缩空气搅拌电解液，送以直流电，在5min内把电压升高到20V；溶液成分为铬酸溶液，浓度为50～60g/L，反应温度为38～42℃，氧化总时间为50min，阴阳极面积比1:1～1:10。
本发明的有益效果：
本发明通过对折叠件铬酸阳极化工的测试研究，通过折叠件预留出0.1mm的间隙后，让间隙垂直阴极板放置，这样电力线就可以均匀分布于间隙内，并且在搅拌的阳极化槽液中电流密度也比较均匀，这样形成的氧化膜的各项指标(外观、膜厚、封闭性、连续性、结合力)均符合通用铬酸阳极化膜层工艺性能的要求。
具体实施方式
选择一种折叠的铝合金零件铬酸阳极化工艺方法，折叠件在保证特定的放置角度下，使用铬酸作为电解液，试样作为阳极，铅板作为阴极，其中通直流电，用压缩空气搅拌，采用稳压法，并保持电解液在一定的电压的条件进行的一种电化学发应。
所述的一种折叠的铝合金板材进行钣金成型处理，对于小于0.1mm间隙的折叠件，其具体工艺过程如下：
步骤1：试验验收
对待处理的铝合金折叠试样表面进行查验，确保表面无锐角导圆、毛刺、棱 角缺陷；
步骤2：初步除油
用丁酮有机溶剂初步除掉试样表面残留的油污和杂质；
步骤3：装夹
夹具为铝合金材料制造，装夹时，在保证导电良好的情况下，使夹具印迹面积最小。并且保证试样的装夹牢固，更重要的是让间隙垂直于阴极板放置，在阳极氧化的整个过程中槽液是需要搅拌，防止试样从工装夹具上脱落；
步骤4：碱洗
碱洗溶液是使用碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠和表面活性剂与去离子水混合而成的溶液，碳酸钠浓度为35g/L～45g/L，磷酸钠浓度为17g/L～23g/L，硅酸钠浓度为0.5g/L～1g/L，操作温度为55℃～65℃，浸渍时间为：3min～5min。此工序的目的是用于去除试样表面的不可见的油污；
步骤5：温水洗至少2min，去除试样表面残留的碱洗溶液，观察试样表面的水膜至少保持30s不破裂为合格，否则应重新碱洗；
步骤6酸洗
酸洗溶液是由铬酐、硫酸与去离子水混合配制成铬酐(45g/L～55g/L)，硫酸酸(250g/L～300g/L)，浸渍时间为3min～5min，在60℃～65℃下操作。
此步骤主要是用于去除试样表面的自然氧化膜和污垢，露出铝合金的基体，以便于后续铬酸阳极化的过程中更容易成膜；
步骤7：用去离子水冲洗试样表面至少2min，去除试样表面残留的酸洗溶液及表面残留的污垢；
步骤8：铬酸阳极化
将试样浸入硫酸溶液中进行电化学反应，其具体参数如表1所示：
表1硫酸阳极氧化试验验证参数
溶液成分和项目 含量及工艺参数
铬酸，g/L 50～60
输出电压，V 20
温度，℃ 38～42
软起时间，min 5
氧化总时间，min 50
阴极材料 纯铅板
阴阳极面积比 1:1～1:10
把装夹好的试样放置在阳极铜导电杠上卡紧，阴极是铅板，试样与试样之间， 试样与阴极之间一定要保持较大的距离，绝对不能接触。打开压缩空气搅拌电解液，送以直流电，在5min内把电压升高到20V；
步骤9：水洗
阳极氧化后，要先断电，在20S内把试样取出后，用去离子水洗冲洗干净试样表面的残留的铬酸溶液，水洗时要不断抖动试样，使试样充分洗干净。
步骤10：压缩空气干燥
为了防止试样表面产生水痕，去离子水冲洗后，应立即使用压缩空气干燥；
步骤10：拆卸
戴清洁不掉毛的棉质手套拆卸试样，防止试样表面被污染。
步骤11：检验
对表面处理后的试样小心进行延展平整后，进行如下检测项目和标准，参见表2
表2折叠件铬酸阳极化工艺验证检测项目
测试的各项性能指标结论如下：
铬酸阳极化膜外观：
试片编号：1-1,1-2,1-3
检测方法：在天然散射光或无反射光的白色投射光线下目视检查光的照度应不低于300lx，(相当于在40W的日光灯下500mm处的照度)。允许用5-10倍放 大镜检查。
氧化膜层的外观：阳极氧化膜层应是浅灰色至深灰色，膜层均匀完整，没出现局部无膜层，疏松膜层、膜层划伤及污染，烧伤及过腐蚀现象。
铬酸阳极化膜的膜厚
试片编号：1-1,1-2,1-3：
检测方法：用涡流测厚仪进行测定。
氧化膜层的厚度(参见表3)：
表3氧化膜层厚度
从膜层厚度的试验处理结果可以得出：铬酸阳极化膜层的厚度是符合工艺要求的。
铬酸阳极化膜连续性
试片编号：2-1,2-2,2-3：
检测方法及结论：按照ISO2085用含硫酸铜的溶液进行检测。与溶液接触5min后，1cm2区域的阳极化膜没有出现变黑现象。
铬酸阳极化膜封闭性
试片编号：3-1,3-2,3-3：
检测方法及结论：按照NF EN ISO2 143文件执行，除油后，滴1滴染料溶液(5蓝黑墨水)，染出一个1cm2区域。接触5min后，水洗至少2分钟，用清洁的和软的棉垫擦，然后用中性肥皂液清洗。充分水洗并干燥。结果剩余的污点为非常浅的颜色，结果是合格的。
铬酸阳极化膜结合力
试片编号：4-1,4-2,4-3
检测方法：按BSS7225的要求进行湿刻痕结合力检测。
检测的试片按BSS7225试验方法进行湿刻痕结合力检测，均符合10级的要求。
实例一
将折叠件预留出0.1mm的间隙后，铝合金使用丁酮擦拭后；浸入61℃的碱洗溶液中(碳酸钠42g/L，磷酸钠21.8g/L，硅酸钠0.8g/L，表面活性剂若干)5min 后，水洗4min；观察铝合金试样表面水膜连续后进行酸洗；在室温下的酸洗溶液中(铬酐、硫酸与去离子水的混合溶液)，铬酐浓度为53g/L，硫酸浓度为286g/L，浸蚀4min，水洗5min；将预处理后的铝合金件放于铬酸阳极氧化溶液：铬酐57.3g/L，温度41℃，电压是20V2,氧化30min。采用纯铅板作为阴极，在阳极氧化过程中采用压缩空气搅拌。氧化结束后水洗4min后进行压缩空气及时吹干。
该实例所得的氧化膜外观合格，膜层厚度为3.2um，封闭性、连续性合格，湿刻痕结合力符合BSS7225标准中10级的要求。
实例二
将折叠件预留出0.08mm的间隙后，铝合金使用丁酮擦拭后；浸入63℃的碱洗溶液中(碳酸钠41.4g/L，磷酸钠21.6g/L，硅酸钠0.7g/L，表面活性剂若干)4min后，水洗4min；观察铝合金试样表面水膜连续后进行酸洗；在室温下的酸洗溶液中(铬酐、硫酸与去离子水的混合溶液)，铬酐浓度为52g/L，硫酸浓度为282g/L，浸蚀5min，水洗5min；将预处理后的铝合金件放于铬酸阳极氧化溶液：铬酐57.0g/L，温度39℃，电压是20V2,氧化50min。采用纯铅板作为阴极，在阳极氧化过程中采用压缩空气搅拌。氧化结束后水洗4min后进行压缩空气及时吹干。
该实例所得的氧化膜外观合格，膜层厚度为3.8um，封闭性、连续性合格，湿刻痕结合力符合BSS7225标准中10级的要求。
实例三
将折叠件预留出0.09mm的间隙后，铝合金使用丁酮擦拭后；浸入59℃的碱洗溶液中(碳酸钠40g/L，磷酸钠21g/L，硅酸钠0.5g/L，表面活性剂若干)4min后，水洗4min；观察铝合金试样表面水膜连续后进行酸洗；在室温下的酸洗溶液中(铬酐、硫酸与去离子水的混合溶液)，铬酐浓度为50g/L，硫酸浓度为272g/L，浸蚀4min，水洗5min；将预处理后的铝合金件放于铬酸阳极氧化溶液：铬酐57.1g/L，温度41℃，电压是20V,氧化30min。采用纯铅板作为阴极，在阳极氧化过程中采用压缩空气搅拌。氧化结束后水洗5min后进行压缩空气及时吹干。
该实例所得的氧化膜外观合格，膜层厚度为3.6um，封闭性、连续性合格，湿刻痕结合力符合BSS7225标准中10级的要求。
实例四
将折叠件预留出0.06mm的间隙后，铝合金使用丁酮擦拭后；浸入57℃的碱洗溶液中(碳酸钠39.2g/L，磷酸钠20.8g/L，硅酸钠0.5g/L，表面活性剂若干)4min后，水洗3min；观察铝合金试样表面水膜连续后进行酸洗；在室温下的酸洗溶液中(铬酐、硫酸与去离子水的混合溶液)，铬酐浓度为48g/L，硫酸浓度为275g/L，浸蚀5min，水洗5min；将预处理后的铝合金件放于铬酸阳极氧化溶 液：铬酐56.5g/L，温度40℃，电压是20V2,氧化50min。采用纯铅板作为阴极，在阳极氧化过程中采用压缩空气搅拌。氧化结束后水洗6min后进行压缩空气及时吹干。
该实例所得的氧化膜外观合格，膜层厚度为3.2um，封闭性、连续性合格，湿刻痕结合力符合BSS7225标准中10级的要求。

Claims (4)

1.一种折叠型铝合金零件的铬酸阳极化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：试片加工，对待处理的铝合金折叠试样表面进行加工并查验，确保表面无锐角导圆、毛刺、棱角缺陷；
步骤2：初步除油，用丁酮有机溶剂初步除掉试样表面残留的油污和杂质；
步骤3：装夹，保证试样的装夹牢固，试样间隙垂直于阴极板放置；
步骤4：碱洗
步骤5：温水洗至少2min，去除试样表面残留的碱洗溶液，观察试样表面的水膜至少保持30s不破裂为合格，否则应重新碱洗；
步骤6酸洗
步骤7：用去离子水冲洗试样表面至少2min，去除试样表面残留的酸洗溶液及表面残留的污垢；
步骤8：铬酸阳极化
步骤9：水洗，阳极氧化后，要先断电，在20S内把试样取出后，用去离子水洗冲洗干净试样表面的残留的铬酸溶液，水洗时要不断抖动试样，使试样充分洗干净。
步骤10：压缩空气干燥，为了防止试样表面产生水痕，去离子水冲洗后，应立即使用压缩空气干燥；
步骤10：拆卸
步骤11：检验。
2.根据权利要求1所述的一种折叠型铝合金零件的铬酸阳极化方法，其特征在于，所述步骤4碱洗所用溶液是使用碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠和表面活性剂与去离子水混合而成的溶液，碳酸钠浓度为35g/L～45g/L，磷酸钠浓度为17g/L～23g/L，硅酸钠浓度为0.5g/L～1g/L，操作温度为55℃～65℃，浸渍时间为：3min～5min。
3.根据权利要求1所述的一种折叠型铝合金零件的铬酸阳极化方法，其特征在于，所述步骤6酸洗使用的溶液是由铬酐、硫酸与去离子水混合配制成，铬酐浓度45g/L～55g/L，硫酸250g/L～300g/L，浸渍时间为3min～5min，在60℃～65℃下操作。
4.根据权利要求1所述的一种折叠型铝合金零件的铬酸阳极化方法，其特征 在于，所述步骤8铬酸阳极化的具体工艺为，把装夹好的试样放置在阳极铜导电杠上卡紧，阴极是铅板，试样与试样之间，试样与阴极之间保持较大的距离，不能接触，打开压缩空气搅拌电解液，送以直流电，在5min内把电压升高到20V；溶液成分为铬酸溶液，浓度为50～60g/L，反应温度为38～42℃，氧化总时间为50min，阴阳极面积比1:1～1:10。
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