CN107502892A

CN107502892A - 铝合金碱性化学铣切加工及抛光方法

Info

Publication number: CN107502892A
Application number: CN201710875277.2A
Authority: CN
Inventors: 刘刚; 彭叔森; 孟海燕; 赵晴; 杜楠
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2017-12-22
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: CN107502892B

Abstract

本发明公开了一种铝合金碱性化学铣切加工及抛光方法，其方法步骤为：化学除油，碱腐蚀处理；脱氧处理；涂敷保护胶；干燥固化刻型；碱性化学铣切加工；抛光处理；清洗干燥。本发明能在2000系铝合金表面上得到光洁平整的表面，化铣加工抛光处理后基材表面会形成一层有效防止过腐蚀的保护膜，清洗后表面不易被氧化。抛光液配制简单方便、成本低、环保且能防止过腐蚀。

Description

铝合金碱性化学铣切加工及抛光方法

技术领域

本发明涉及铝合金加工技术，具体涉及一种适合2000系铝合金碱性化学铣切加工及抛光方法。

背景技术

纯铝密度小，熔点低，塑性高易加工，抗腐蚀性能强，但其强度很低，不宜作结构材料。因此，纯铝通过加入一定量的合金元素和热处理方式来强化得到一系列铝合金，得到的铝合金具有质量轻、比强度高，可塑性等优异性能成为理想结构材料，广泛用于汽车、电子及航空等工业，如飞机机身、蒙皮、压气机等，铝合金也是各种人造地球卫星和空间探测器的主要结构材料之一。

2000系列铝合金属AI-Cu-Mg系硬铝合金，多数用于航空铝材，一般含少量Mn，可热处理强化，其特点是硬度大，但塑性较差，对其机械加工易留下残余应力，故常用化学铣切加工去除金属部件的余量。因此，铝合金化学铣切是航空等工业制造中的一种重要的、不可缺少的关键技术。化学铣切加工时通过化学溶液腐蚀工件预先确定部位来获得所需的加工尺寸和工艺精度，是一种对超薄壁、不等壁、几何形状复杂工件的一种特种加工工艺。一些机身表面的铝合金蒙皮为了隐身目的，需要通过化学铣切加工在蒙皮上制备各种要求的台阶结构，蒙皮壁薄且外形复杂，采用机械加工难满足零件要求，必须采用化学铣切方式加工零件。铝合金化学铣切一般在碱性化铣液中进行，化学后的零件表面覆盖一层很难除去的腐蚀产物，用一般抛光方法容易造成过腐蚀或除挂灰不干净，影响后期工序质量。在以往的抛光工序中大多用到强酸、强碱或铬酐等一些对人或环境有伤害或毒性较大的化学药品。因此，对铝合金化学铣切加工及抛光处理均提出了更高的技术和环保要求，而化铣后的抛光表面质量对后面喷涂影响较大。后处理的抛光工序直接影响的喷涂前的表面质量，除挂灰不干净或过腐蚀都对后续工序中的表面质量都影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合2000系铝合金碱性化学铣切加工及抛光方法，采用该方法能够在2000系铝合金表面碱性化学铣切液中后去除氧化物等挂灰时得到光洁平整表面，且能防止过腐蚀。

本发明的目的是这样来实现的。铝合金碱性化学铣切加工及抛光方法，其方法步骤为：

1）化学除油：用碱性清洗剂4.5～5.0和纯水995搅拌均匀，缓慢加热至60℃～65 ℃，制成化学除油液；再将铝合金被被加工件浸泡在该化学除油液中清洗10～15 min；

2）碱腐蚀处理：将氢氧化钠40～60、硫化钠5～10和纯水930搅拌均匀，然后缓慢加热至50℃～60 ℃，制成碱腐蚀液；再将步骤1）清洗后的被加工件浸泡在该碱腐蚀液中0.5～1.5min，进行碱腐蚀，之后用纯水清洗2～3遍；

3）脱氧处理：用重量份原料分别为：硝酸150～200、三氧化铬40～60、氢氟酸10～15、硫脲5～10、曲拉通X-10 0.5～1.0和纯水700混合搅拌均匀，静置24 h，制成脱氧处理液；将被加工件在该脱氧处理液中浸泡2～3 min，之后用纯水清洗2～3遍，再在温度为50℃～60℃的烘箱中烘干；

4）涂敷保护胶：在烘干后的被加工件放到粘度为30～45 s的保护胶里浸泡5～10 s，然后取出静置1 h后，再放到保护胶里浸泡5～10 s，浸涂过程重复1～2次；当保护胶粘度低于30 s时，浸涂过程重复3～4次；浸涂后进行自然风干固化24 h；保护胶厚度为0.5～1 mm；

5）干燥固化刻型：对被加工件进行刻型，刻型深度略小于0.05 mm；

6）碱性化学铣切加工：用重量份原料分别为：氢氧化钠 80～100、硫化钠25～35、三乙醇胺35～45、铝离子5～10、乳化剂0.1～0.3、复配添加剂0.5～1.0和纯水800混合搅拌均匀，静置24 h，制成碱性化学铣切加工液；然后缓慢加热至 85℃～90 ℃，将被加工件在该碱性化学铣切加工液中浸泡15～25 min之后，用55～60 ℃纯水清洗，再用去离子水清洗2～3遍；

7）抛光处理：用重量份原料分别为：高取代羟丙基纤维素2～3、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（aes）3～5、十二烷基硫酸钠3～5、聚二甲硅氧烷1～2、三聚磷酸钠5～10、松香胺3～4、乌洛托品1～2和纯水970制成抛光处理液，在室温下将被加工件在该抛光处理液中浸泡2～3min；

8）清洗干燥：将步骤7）抛光处理后的被加工件，用50～60 ℃的热水清洗，再用蒸馏水清洗2～3遍，用冷风机吹干。

本发明的优点是：能在2000系铝合金表面上得到光洁平整的表面，化铣加工抛光处理后基材表面会形成一层有效防止过腐蚀的保护膜，清洗后表面不易被氧化。抛光液配制简单方便、成本低、环保且能防止过腐蚀。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：铝合金碱性化学铣切加工及抛光方法，其步骤是：

1）化学除油：化学除油液由下列重量份的原料制成：碱性清洗剂4.5、纯水995，缓慢加热至65 ℃。将铝合金被加工件浸泡在化学除油液中清洗10min。

2）碱腐蚀：碱腐蚀液由以下重量份的原料制成：氢氧化钠40、硫化钠5、纯水930。缓慢加热至50℃，将步骤1）中的被加工件浸泡在碱腐蚀液中0.5 min，被加工件经碱腐蚀后用纯水清洗2～3遍。

3）脱氧处理：脱氧处理液由以下重量份的原料制成：硝酸150、三氧化铬40、氢氟酸10、硫脲5、曲拉通X-10 0.5、纯水700。在室温下将步骤2）中的被加工件浸泡在脱氧处理液中2～3 min，被加工件经脱氧处理后用纯水清洗2～3遍，再在烘箱中烘干，烘箱温度为50℃～60℃。

4）涂敷保护胶：在无尘环境中24 h内将步骤3）的被加工件表面涂上2层保护胶，涂敷时先用夹子夹住被加工件的一个角，放到保护胶里浸泡5 s，保护胶粘度为30 s，然后取出静置1 h，再用夹子夹住被加工件对角位置，放到保护胶里浸泡5 s。浸涂过程重复1次。

5）干燥固化刻型：步骤4）中的被加工件表面涂敷保护胶后自然风干24 h进行固化。被加工件表面固化后的保护胶厚度均匀，无漏涂敷部位，保护胶厚度为0.51mm。刻型时，保持医用手术的刀面与被加工件的刻型面垂直、刀柄与刻型面呈45°。手工刻型时用力均匀，在切透保护胶的同时没有在被加工件表面留下深度大于0.05 mm的刻痕。

6）碱性化学铣切加工：碱性化学铣切加工液由以下重量份的原料制成：氢氧化钠80、硫化钠25、三乙醇胺35、铝离子5、乳化剂0.1、复配添加剂0.5、纯水800，缓慢加热至 85℃，将步骤5）的被加工件浸泡到碱性化学铣切加工液中15min，被加工件经碱性化学铣切加工后用55℃纯水清洗，再用去离子水清洗2～3遍。

7）抛光处理：抛光处理液由以下重量份的原料制成：高取代羟丙基纤维素2、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（aes）3、十二烷基硫酸钠3、聚二甲硅氧烷1、三聚磷酸钠5、松香胺3、乌洛托品1、纯水970，在室温下将经步骤6）碱性化学铣切加工后的被加工件浸泡在抛光处理液中抛光处理2～3 min。

8）清洗干燥：将步骤7）中的被加工件从抛光处理液取出，先用50 ℃的热水清洗，再用蒸馏水清洗2～3遍，用冷风机吹干。

在2000系铝合金表面上得到光洁平整的表面，其表面粗糙度为0.78µm，加工精度为0.005µm，化铣加工抛光处理后基材表面形成一层有效防止过腐蚀的保护膜，清洗后表面不易被氧化。抛光液配制简单方便、成本低、环保且能防止过腐蚀。

实施例2：铝合金碱性化学铣切加工及抛光方法，其步骤是：

1）化学除油：化学除油液由下列重量份的原料制成：碱性清洗剂5.0、纯水995，缓慢加热至65 ℃。将铝合金被加工件浸泡在化学除油液中清洗15 min。

2）碱腐蚀：碱腐蚀液由以下重量份的原料制成：氢氧化钠60、硫化钠10、纯水930,缓慢加热至60 ℃。再将步骤1）中的被加工件浸泡在碱腐蚀液中1.5 min，被加工件经碱腐蚀后用纯水清洗2～3遍。

3）脱氧处理：脱氧处理液由以下重量份的原料制成：硝酸200、三氧化铬60、氢氟酸15、硫脲10、曲拉通X-10 1.0、纯水700，在室温下将步骤2）中的被加工件浸泡在脱氧处理液中3 min，被加工件经脱氧处理后用纯水清洗2～3遍，再在烘箱中烘干，烘箱温度为50℃～60℃。

4）涂敷保护胶：在无尘环境中24 h内将步骤3）的被加工件表面涂上3层保护胶，涂敷时先用夹子夹住被加工件的一个角，放到保护胶里浸泡10 s，保护胶粘度为45 s，然后取出静置1 h，再用夹子夹住被加工件对角位置，放到保护胶里浸泡10 s。浸涂过程重复2次。

5）干燥固化刻型：步骤4）中的被加工件表面涂敷保护胶后自然风干24 h进行固化。被加工件表面固化后的保护胶厚度均匀，无漏涂敷部位，保护胶厚度为0.99 mm。刻型时，保持医用手术的刀面与被加工件的刻型面垂直、刀柄与刻型面呈60 °。手工刻型时用力均匀，在切透保护胶的同时没有在被加工件表面留下深度大于0.05 mm的刻痕。

6）碱性化学铣切加工：碱性化学铣切加工液由以下重量份的原料制成：氢氧化钠100、硫化钠35、三乙醇胺45、铝离子10、乳化剂0.3、复配添加剂1.0、纯水800，缓慢加热至90 ℃，将步骤5）的被加工件浸泡到碱性化学铣切加工液中25 min，被加工件经碱性化学铣切加工后用60 ℃纯水清洗，再用去离子水清洗2～3遍。

7）抛光处理：抛光处理液由以下重量份的原料制成：高取代羟丙基纤维素3、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（aes）5、十二烷基硫酸钠5、聚二甲硅氧烷2、三聚磷酸钠10、松香胺4、乌洛托品2、纯水970，在室温下将经步骤6）碱性化学铣切加工后的被加工件浸泡在抛光处理液中抛光处理3 min。

8）清洗干燥：将步骤7）中的被加工件从抛光处理液取出，先用60 ℃的热水清洗，再用蒸馏水清洗2～3遍，用冷风机吹干。

在2000系铝合金表面上得到光洁平整的表面，其表面粗糙度为0.71µm，加工精度为0.009µm，化铣加工抛光处理后基材表面形成一层有效防止过腐蚀的保护膜，清洗后表面不易被氧化。抛光液配制简单方便、成本低、环保且能防止过腐蚀。

实施例3：铝合金碱性化学铣切加工及抛光方法，其步骤是：

1）化学除油：化学除油液由下列重量份的原料制成：碱性清洗剂4.75、纯水995，缓慢加热至62.5 ℃。再将铝合金被加工件浸泡在化学除油液中清洗12.5 min。

2）碱腐蚀：碱腐蚀液由以下重量份的原料制成：氢氧化钠50、硫化钠7.5、纯水930，缓慢加热至58 ℃。再将步骤1）中的被加工件浸泡在碱腐蚀液中1.0 min，被加工件经碱腐蚀后用纯水清洗2～3遍。

3）脱氧处理：脱氧处理液由以下重量份的原料制成：硝酸175、三氧化铬50、氢氟酸12.5、硫脲7.5、曲拉通X-10 0.75、纯水700，在室温下将步骤2）中的被加工件浸泡在脱氧处理液中2.5min，被加工件经脱氧处理后用纯水清洗2～3遍，再在烘箱中烘干，烘箱温度为50℃～60℃。

4）涂敷保护胶：在无尘环境中24 h内将步骤3）的被加工件表面涂上3层保护胶，涂敷时先用夹子夹住被加工件的一个角，放到保护胶里浸泡7 s，保护胶粘度为38 s，然后取出静置1 h，再用夹子夹住被加工件对角位置，放到保护胶里浸泡7 s。浸涂过程重复2次。

5）干燥固化刻型：步骤4）中的被加工件表面涂敷保护胶后自然风干24 h进行固化。被加工件表面固化后的保护胶厚度均匀，无漏涂敷部位，保护胶厚度为0.82 mm。刻型时，保持医用手术的刀面与被加工件的刻型面垂直、刀柄与刻型面呈55 °。手工刻型时用力均匀，切透保护胶的同时没有在被加工件表面留下深度大于0.05 mm的刻痕。

6）碱性化学铣切加工：碱性化学铣切加工液由以下重量份的原料制成：氢氧化钠90、硫化钠30、三乙醇胺40、铝离子7.5、乳化剂0.2、复配添加剂0.75、纯水800，缓慢加热至88 ℃，将步骤5）的被加工件浸泡到碱性化学铣切加工液中20 min，被加工件经碱性化学铣切加工后用58℃纯水清洗，再用去离子水清洗2～3遍。

7）抛光处理：抛光处理液由以下重量份的原料制成：高取代羟丙基纤维素2.5、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（aes）4、十二烷基硫酸钠4、聚二甲硅氧烷1.5、三聚磷酸钠7.5、松香胺3.5、乌洛托品1.5、纯水970，在室温下将经步骤6）碱性化学铣切加工后的被加工件浸泡在抛光处理液中抛光处理2.5 min。

8）清洗干燥：将步骤7）中的被加工件从抛光处理液取出，先用55 ℃的热水清洗，再用蒸馏水清洗2～3遍，用冷风机吹干。

在2000系铝合金表面上得到光洁平整的表面，其表面粗糙度为0.75µm，加工精度为0.007µm，化铣加工抛光处理后基材表面形成一层有效防止过腐蚀的保护膜，清洗后表面不易被氧化。抛光液配制简单方便、成本低、环保且能防止过腐蚀。

Claims

1.铝合金碱性化学铣切加工及抛光方法，其特征在于，其方法步骤为：

7）抛光处理：用重量份原料分别为：高取代羟丙基纤维素2～3、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠3～5、十二烷基硫酸钠3～5、聚二甲硅氧烷1～2、三聚磷酸钠5～10、松香胺3～4、乌洛托品1～2和纯水970制成抛光处理液，在室温下将被加工件在该抛光处理液中浸泡2～3 min；