CN110273171A - 一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，属于金属表面处理技术领域，所述方法首先借助于铝工件自身做底，在铝工件上构筑氧化微槽体；其次是在构筑围成的微槽体中构建氧化体系，所述氧化体系包括金属阴极板、氧化溶液和氧化电源等；然后设定参数进行氧化处理，氧化处理完成后，将氧化溶液和阴极板移出，并进行水洗；最后进行工件表面的清理。该方法可实现不具备退膜重新整体氧化条件的大型铝工件的现场局部氧化修复，其修复方法简单、容易操作，质量稳定可靠，不必动用大型吊装设备、氧化电源、加热装备等，设备及能源消耗低，能够明显地降低成本。

Description

一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体地，涉及一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法。

背景技术

铝合金具有密度小、塑性好、比强度高、可焊接等优点，广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、化工及机械制造等领域。电化学氧化（包括普通阳极氧化、硬质阳极氧化和微弧氧化）是铝合金最常用的表面处理方式，它可以进一步提高铝合金的表面硬度、耐磨性和防腐性能。一般而言，氧化处理是铝合金产品的最后一道工序，表面处理完成后就可直接组装或作为零部件产品出售。然而，在一些特殊情况下，由于加工工艺变更、加工失误等原因，氧化后的铝工件需要进行焊接，焊接前需要将膜层打磨掉，由于膜层被破坏，焊接区域铝基体裸露，将会成为腐蚀的薄弱区，在海洋环境下腐蚀问题暴露的尤为明显。为保证焊接区域的防腐性能，要求焊接区域同样具有完整的氧化膜层。

现有的解决方法主要用两种。一是整体氧化方法，将原膜层已破损的铝工件运输至专用氧化车间，进行整体退膜、再整体氧化处理，重新生成完整的氧化膜层。当氧化构件尺寸较大时，整体重新退膜和氧化的周期长、处理复杂，所需费用高、经济性差；当铝工件通过灌胶封装或机械组装后，铝工件难以拆卸，进行整体退膜氧化的方案变得更难以实施。二是采用类似电刷镀的方法，通过电刷镀笔蘸取氧化溶液，采用移动氧化的方式，对局部位置进行补做处理，该制备方法的缺点是工艺不稳定，膜层厚度难以控制，且需人工带电操作，安全性差。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，通过构筑氧化微槽实现氧化处理，具有操作简单、修复膜层性能可靠、成本低等优点，可解决铝合金工件长焊缝硬质氧化膜层现场修复的难题。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，包括以下步骤：

步骤一、借助于铝工件自身做底，在铝工件上构筑氧化微槽体：将需要氧化处理的焊缝周边的原有膜层进行保护，保护采用可剥性保护涂料；趁涂料未干时，将耐酸碱的矩形塑料棒放置在涂料上，并围成一个小微槽体；在塑料棒的内外两侧及塑料棒间的接缝处，进行可剥性保护涂料的重点涂覆，待涂料干燥形成胶膜后，在所围挡区域中加水，验证其是否漏水，若漏水，将水吸除并吹干，进行涂料的补涂，直至不漏水为止；对待氧化部位进行清洁，去除表面油污，并放置数分钟使表面干燥；采用刀片切除焊接区附近的多余胶膜，焊缝周围的待氧化区应尽量为规则形状；

步骤二、在步骤一围成的微槽体中构建氧化体系：将主体上布有若干钻孔的金属阴极板的边缘搭接在塑料棒的顶部，使金属阴极板的主体距离焊缝的高度为10mm～250mm；向微槽体中加入氧化溶液，使氧化高度应不低于金属阴极板主体；将氧化电源的正极接到工件上，负极接到金属阴极板上，对氧化溶液进行温度控制和循环；

步骤三、设定参数进行氧化处理，氧化处理完成后，将氧化溶液和阴极板移出，并进行水洗；

步骤四、工件表面的清理：依次去除工件表面的塑料棒和可剥性保护胶膜，若有胶膜残留在零件表面，使用胶膜揉团而成的大块体将工件表面的残胶黏除。

作为对上述方案的进一步优化，步骤一中所述对待氧化部位进行清洁是指采用易挥发有机溶剂进行清洁。更进一步地，所述易挥发有机溶剂包括但不限于丙酮或乙醇。

作为对上述方案的进一步优化，步骤一中所述塑料棒的材质为电木、聚乙烯或聚丙烯。

作为对上述方案的进一步优化，步骤一中所述塑料棒的高度范围为20mm～300mm。

作为对上述方案的进一步优化，步骤二中所述金属阴极板的材质为不锈钢板或铝板，厚度为0.2mm～10mm。

作为对上述方案的进一步优化，步骤二中所述金属阴极板主体上的钻孔的孔径为1mm～50mm，设置钻孔以利于氧化时电解气体的及时排出。

作为对上述方案的进一步优化，步骤二中所述对氧化溶液进行温度控制和循环的具体操作为：将氧化溶液盛装在耐酸碱储液桶中，采用冷却装置进行温度的控制；采用小隔膜泵和配套塑料管连通氧化微槽与储液桶，将氧化溶液泵至微槽体高度的1/3～4/5，并实现氧化微槽中溶液的强制循环交换和冷却。

作为对上述方案的进一步优化，步骤三中所述氧化处理完成后，采用小隔膜泵将氧化溶液抽回储液桶；采用小隔膜泵抽取蒸馏水或去离子水进入氧化微槽，进行多次循环后，实现氧化区域的洗净。

作为对上述方案的进一步优化，进行封孔处理时，在步骤三所述水洗后，采用小隔膜泵抽取已加热到适宜温度的封孔溶液，至已水洗过的氧化微槽，期间保持封孔溶液的强制循环；封孔完成后，移出封孔溶液，水洗后进行吹干。

有益效果：

本发明提供的铝合金构件长焊缝的微槽体氧化方法，可实现不具备退膜重新整体氧化条件的大型铝工件的现场局部氧化修复，其修复方法简单、容易操作，质量稳定可靠，不必动用大型吊装设备、氧化电源、加热装备等，设备及能源消耗低，能够明显地降低成本。

附图说明

图1是氧化微槽结构俯视示意图；

图2是金属阴极板形状及氧化微槽截面示意图；

图中：1、铝工件；2、可剥性保护涂料；3、塑料棒；4、金属阴极板；5、钻孔。

具体实施方式

一种铝合金长焊缝的微槽体电化学氧化方法，其包括以下步骤：

（1）借助于铝工件自身做底，在铝工件上构筑氧化微槽。

将需要氧化处理的焊缝周边的原有膜层进行保护，保护采用可剥性保护涂料。趁涂料未干时，将耐酸碱的矩形塑料棒放置在涂料上，并围成一个小微槽体。在塑料棒的内外两侧及塑料棒间的接缝处，进行可剥性保护涂料的重点涂覆，待涂料干燥形成胶膜后，在所围挡区域中加水至4/5高处，验证其是否漏水，若漏水，将水吸除并吹干，进行涂料的补涂，直至不漏水为止。采用丙酮、乙醇等易挥发有机溶剂进行待氧化部位的清洁，去除表面油污，并放置数分钟使表面干燥。采用刀片切除焊接区附近的多余胶膜，焊缝周围的待氧化区应尽量为规则形状。

所述的塑料棒，其材料优选电木、聚乙烯、聚丙烯等，应具有良好的绝缘和耐酸碱能力，其高度范围为20mm～300mm，优选30mm～100mm。

（2）在氧化微槽中依次加入金属阴极板、氧化溶液，溶液高度应不低于金属阴极板主体。将氧化电源的正极接到工件上，负极接到金属阴极上，对溶液进行温度控制和循环。

所述的氧化用金属阴极为薄金属板，优选不锈钢板、铝板，厚度一般在0.2mm～10mm，在阴极板上钻若干孔，孔的直径一般在1mm～50mm之间，以利于氧化时电解气体的及时排出；阴极板的边缘搭接在塑料棒顶部，阴极板的主体距离焊缝的高度为10mm～250mm，优选20mm～80mm。

所述的氧化溶液的温度控制及循环，将氧化溶液盛装在耐酸碱储液桶中（如塑料桶），采用冷却装置进行温度的控制。采用小隔膜泵和配套塑料管连通氧化微槽与储液桶，将氧化溶液泵至适宜高度，一般为微槽高度的1/3～4/5，并实现氧化微槽中溶液的强制循环交换和冷却。氧化用的溶液不做限定，优选铝工件之前的整体氧化时所用的溶液体系。

（3）设定参数进行氧化处理。处理完成后，将氧化溶液和阴极板移出，并进行水洗。

氧化用的电参数和氧化时间不做限定，由工艺人员参考铝工件的整体氧化工艺或修复要求做适当调整。

氧化完成后，采用小隔膜泵将氧化溶液抽回储液桶。采用小隔膜泵抽取蒸馏水或去离子水进入氧化微槽，进行多次循环后，实现氧化区域的洗净。

当需要进行封孔处理时，采用小隔膜泵抽取已加热到适宜温度的封孔溶液，至已水洗过的氧化微槽，期间保持封孔溶液的强制循环。封孔完成后，移出封孔液，水洗后进行吹干。

（4）工件表面的清理。依次去除工件表面的塑料棒和可剥性保护胶膜，若有胶膜残留在零件表面，使用胶膜揉团而成的大块体将工件表面的残胶黏除。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。具体实施例的步骤为：

（1）制备氧化微槽。现有直焊缝的总长为1200mm，宽度为20mm。将需要氧化处理的焊缝周边的原有膜层进行保护，采用西北橡胶塑料研究院有限公司生产的T-3A可剥性保护涂料进行刷涂保护，刷涂2遍，并趁涂料未干时，将2根70mm×70mm×1500mm和2根70mm×70mm×200mm的电木棒3摆放在涂料上方，并围成一个封闭的区域，见图1所示。利用涂料的粘结作用使4根电木棒3固定，对电木棒3的内外两侧及两棒间的接缝处，进行可剥性保护涂料2的加强涂覆，见图2，电木棒3与铝工件1间的涂覆遍数为3遍，电木棒3之间搭接处的涂覆遍数为4遍，待涂料干燥后，将所围挡区域中加水至4/5高处，验证其不漏水后，将水排出，将氧化微槽内部吹干。采用丙酮进行待氧化部位的清洁，去除表面油污，并放置5分钟使表面干燥。设定焊缝中心线左右两侧20mm、焊缝端头10mm以内的区域为待氧化区，用刀片切除此区域内的保护胶膜。

（2）选用厚度为0.5mm的不锈钢板，参照微槽的尺寸进行裁剪，在板上钻若干10mm的钻孔5，将不锈钢板弯成企口形状（如图2所示），将其放置于氧化微槽中，其边缘搭接在电木棒3上部，板底距离焊缝的高度为40mm。借助铝螺栓将氧化电源的正极接到工件原有的螺孔上，借助铝螺栓将负极接到不锈钢板液面以上的接电孔上。

氧化用的溶液是240g/L的硫酸溶液，采用冷冻柜进行溶液冷却，待储液桶中的氧化溶液冷却至指定温度后，采用小隔膜泵和配套塑料管连通氧化微槽与储液桶，将氧化溶液泵入微槽至槽体高度的3/4，一直开动4个小隔膜泵以实现氧化微槽中溶液的强制循环交换和冷却。

（3）采用电压控制方式，30分钟升至氧化电压35V，并保持60分钟。氧化完成后，采用小隔膜泵将氧化溶液抽回储液桶，并移除阴极板。采用小隔膜泵抽取去离子水进入氧化微槽，进行多次循环后，实现氧化区域的洗净。

阳极氧化后进行封孔处理。采用的封孔溶液为45g/L的重铬酸钾，在不锈钢储液桶中存放，加热至80～90℃，采用小隔膜泵抽取重铬酸至已水洗过的氧化微槽内，期间保持封孔溶液的强制循环。封孔完成后，采用小隔膜泵将封孔溶液抽回储液桶。采用小隔膜泵抽取去离子水进入氧化微槽，进行多次循环后，实现封孔区域的洗净。

（4）工件表面的清理。依次去除工件表面的电木棒和胶膜，使用胶膜揉团而成的大块体将工件表面的残胶黏除。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、借助于铝工件自身做底，在铝工件上构筑氧化微槽：将需要氧化处理的焊缝周边的原有膜层进行保护，保护采用可剥性保护涂料；趁涂料未干时，将耐酸碱的矩形塑料棒放置在涂料上，并围成一个小微槽体；在塑料棒的内外两侧及塑料棒间的接缝处，进行可剥性保护涂料的重点涂覆，待涂料干燥形成胶膜后，在所围挡区域中加水，验证其是否漏水，若漏水，将水吸除并吹干，进行涂料的补涂，直至不漏水为止；对待氧化部位进行清洁，去除表面油污，并放置数分钟使表面干燥；采用刀片切除焊接区附近的多余胶膜；

步骤二、在步骤一围成的微槽体中构建氧化体系：将主体上布有若干钻孔的金属阴极板的边缘搭接在塑料棒的顶部，使金属阴极板的主体距离焊缝的高度为10mm～250mm；向微槽体中加入氧化溶液，使氧化高度应不低于金属阴极板主体；将氧化电源的正极接到工件上，负极接到金属阴极板上，对氧化溶液进行温度控制和循环；

步骤三、设定参数进行氧化处理，氧化处理完成后，将氧化溶液和阴极板移出，并进行水洗；

步骤四、工件表面的清理：依次去除工件表面的塑料棒和可剥性保护胶膜，若有胶膜残留在零件表面，使用胶膜揉团而成的大块体将工件表面的残胶黏除。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，其特征在于：步骤一中所述对待氧化部位进行清洁是指采用易挥发有机溶剂进行清洁。

3.根据权利要求2所述的一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，其特征在于：所述易挥发有机溶剂包括但不限于丙酮或乙醇。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，其特征在于：步骤一中所述塑料棒的材质为电木、聚乙烯或聚丙烯。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，其特征在于：步骤一中所述塑料棒的高度范围为20mm～300mm。

6.根据权利要求1所述的一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，其特征在于：步骤二中所述金属阴极板的材质为不锈钢板或铝板，厚度为0.2mm～10mm。

7.根据权利要求1所述的一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，其特征在于：步骤二中所述金属阴极板主体上的钻孔的孔径为1mm～50mm。

8.根据权利要求1所述的一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，其特征在于：步骤二中所述对氧化溶液进行温度控制和循环的具体操作为：将氧化溶液盛装在耐酸碱储液桶中，采用冷却装置进行温度的控制；采用小隔膜泵和配套塑料管连通氧化微槽与储液桶，将氧化溶液泵至微槽体高度的1/3～4/5，并实现氧化微槽中溶液的强制循环交换和冷却。

9.根据权利要求1所述的一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，其特征在于：步骤三中所述氧化处理完成后，采用小隔膜泵将氧化溶液抽回储液桶；采用小隔膜泵抽取蒸馏水或去离子水进入氧化微槽，进行多次循环后，实现氧化区域的洗净。

10.根据权利要求1所述的一种铝合金长焊缝的微槽体氧化处理方法，其特征在于：进行封孔处理时，在步骤三所述水洗后，采用小隔膜泵抽取已加热到适宜温度的封孔溶液，至已水洗过的氧化微槽，期间保持封孔溶液的强制循环；封孔完成后，移出封孔溶液，水洗后进行吹干。