CN113549976A - 精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法 - Google Patents

精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法，硫酸阳极化前，尺寸预留，对于公差不同的轴类或孔类尺寸的零件，在原有偏差基础上进行尺寸预留，然后有机溶剂除油、碱洗：将铝合金零件放在NaOH(50～70)g/L溶液中进行碱洗，温度(50～70)℃，时间(0.5～2)min；先热水后冷水洗、高压水枪冲洗、装卡、阳极化处理：H2SO4：(180～230)g/L，Al2(SO4)3·18H2O：(10～20)g/L，其中，Al+3不得超过25g/L；阴极化：Pb‑Sb合金，Pb：90％～94％，Sb：10％～6％；去离子清洗、填充、吹干和检验；通过阳极化前尺寸预留及相关操作过程细化，保证了零件能够进行精密零件阳极化生产，其中公差在(0‑0.015)mm的产品阳极化尺寸合格率100％，公差在(0‑0.012)mm的产品阳极化尺寸合格率98％以上。

Description

精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法
技术领域
本发明涉及铝及其合金阳极氧化技术领域，具体涉及一种精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法。
背景技术
铝及其合金是应用最广泛的金属之一，具有导电性良好、传热快、密度小、比强度高、易于成型等优点。但是铝及其合金有硬度低、不耐磨、易发生晶间腐蚀、不易焊接等缺点，影响其应用范围和使用寿命。为了增加铝及铝合金耐腐蚀性能，对铝及铝合金进行阳极氧化。铝及铝合金的阳极氧化是以铝及铝合金零件作为阳极,以铅板作为阴极,在硫酸、草酸、铬酸等水溶液中电解,使其表面生成氧化膜。其中硫酸阳极氧化处理应用最为广泛。铝及铝合金硫酸阳极氧化膜层有较高的吸附能力,易进行封闭或着色处理,可提高其抗蚀性和外观,阳极氧化膜层厚度一般为(5～15)μm。
一般对于精密零件来说，多采用铬酸阳极化进行处理，但由于其温度高，槽液成分中含有铬酐，也就是Cr+6,对人体和环境均存在较大危害。而硫酸阳极化膜层厚度较大，不能进行精密零件的生产操作。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法,通过阳极化前尺寸预留及相关操作过程细化，保证了零件能够进行精密零件阳极化生产，通过进行阳极化生产，其中公差在(0-0.015)mm的产品阳极化尺寸合格率100％，公差在(0-0.012)mm的产品阳极化尺寸合格率98％以上。
本发明所采用的技术方案是精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法，包括以下步骤：
步骤(一)、尺寸预留，硫酸阳极化前，公差大于等于0.015的轴类尺寸在原上偏差基础上减少0.005mm；
公差大于等于0.015的孔类尺寸在原下偏差基础上增加0.005mm；
公差在(0.015～0.012)轴类尺寸在原上偏差基础上减少0.005mm，在原下偏差基础上减少0.002mm；
公差在(0.015～0.012)孔类尺寸在原上偏差基础上增加0.002mm，在原下偏差基础上增加0.005mm；
公差小于等于0.012的轴类尺寸，上下偏差减少0.002mm；
公差小于等于0.012的孔类尺寸，上下偏差增加0.002mm；
步骤(二)、有机溶剂除油，后热水洗，温度为(60～90)℃；
步骤(三)、碱洗，将铝合金零件放在NaOH(50～70)g/L溶液中进行碱洗，温度(50～70)℃，时间(0.5～2)min；
步骤(四)、先热水洗，温度为(60～90)℃，后冷水洗，以水膜连续时间30s不断裂为合格；
步骤(五)、高压水枪冲洗；
步骤(六)、采用硝酸出光处理，硝酸(HN03，工业)(300～500)g/L，反应温度：(15～30)℃，至光亮为止；
步骤(七)、先冷水洗，以水膜连续时间30s不断裂为合格，后高压水枪冲洗；
步骤(八)、将零件装卡在夹具上；
步骤(九)、阳极化，H2SO4：(180～230)g/L，Al2(SO4)3·18H2O：(10～20)g/L，其中，Al+3不得超过25g/L；阴极化：Pb-Sb合金，Pb：90％～94％，Sb：10％～6％；
步骤(十)、去离子水清洗，清洗干净为止；
步骤(十一)、填充，进行本色填充，重铬酸盐填充或染色；
步骤(十二)去离子凉水清洗，清洗干净为止；后用去离子热水洗，温度(60～90)℃；
步骤(十三)、吹干；
步骤(十四)、检验，对产品的外表面状态进行检查，对膜层性能进行检测。
更优选的，所述的步骤(二)中，将零件在洗涤汽油和除油剂中进行除油处理。。
更优选的，所述的步骤(三)中，在进行精密铝合金零件碱洗时，温度采用50℃，NaOH的浓度为50g/L，腐蚀时间为2min，NaOH的浓度为60g/L，腐蚀时间为1min，NaOH的浓度为70g/L，腐蚀时间为0.5min。
更优选的，所述的步骤(九)中，阳极化参数根据铝材不同，采用不同参数，当槽液温度选用(13～15)℃时，防锈铝、纯铝、包铝零件电压(12～13)V，时间(30～33)min；铸铝、锻铝、硬铝和超硬铝零件电压(14～15)V，时间(40～43)min；
当槽液温度选用(26～28)℃时，防锈铝、纯铝、包铝零件电压(9～10)V，时间(15～20)min；铸铝、锻铝、硬铝和超硬铝零件电压(15～16)V，时间(20～23)min。
更优选的，所述的步骤(十三)中，用去油和水的压缩空气吹干，小零件用纱布擦干。
本发明的有益效果是：(1)本发明针对碱腐蚀会改变零件尺寸问题，在碱腐蚀之前增加了有机溶剂除油工序，减少碱腐蚀时间，同时对腐蚀时间进行精密控制。
(2)本发明针对零件硫酸阳极化膜层变化对零件尺寸的影响，在阳极化前增加了机械加工尺寸预留，保证产品阳极化后尺寸合格。
(3)本发明为了更好的控制阳极化过程中零件尺寸的效果，在进行硫酸阳极化过程中，按零件基材的不同，控制硫酸阳极化参数，保证工序效果，保证最终产品的硫酸阳极化尺寸。
(4)经过大量的产品和试件试验，此生产工艺满足要求，能够有效的保证精密铝合金零件阳极化后的尺寸变化，降低了使用铬酸阳极化的频率，提高了环保效力，降低了对人体的危害。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的精密铝合金零件硫酸阳极化工艺，包括如下步骤：
步骤(一)、尺寸预留，硫酸阳极化前，公差大于等于0.015的轴类尺寸在原上偏差基础上减少0.005mm；
公差大于等于0.015的孔类尺寸在原下偏差基础上增加0.005mm；
公差在(0.015～0.012)轴类尺寸在原上偏差基础上减少0.005mm，在原下偏差基础上减少0.002mm；
公差在(0.015～0.012)孔类尺寸在原上偏差基础上增加0.002mm，在原下偏差基础上增加0.005mm；
公差小于等于0.012的轴类尺寸，上下偏差减少0.002mm；
公差小于等于0.012的孔类尺寸，上下偏差增加0.002mm；
步骤(二)、有机溶剂除油，将零件在洗涤汽油和除油剂中进行除油处理。热水洗，(60～90)℃，清洗干净为止。
步骤(三)、碱洗，将铝合金零件放在NaOH(50～70)g/L溶液中进行碱洗，温度(50～70)℃，时间(0.5～2)min，具体的在进行精密铝合金零件碱洗时，温度采用50℃，NaOH的浓度为50g/L，腐蚀时间为2min，NaOH的浓度为60g/L，腐蚀时间为1min，NaOH的浓度为70g/L，腐蚀时间为0.5min。
步骤(四)、热水洗，(60～90)℃，清洗干净为止。
步骤(五)、冷水洗，以水膜连续时间30s不断裂为合格。
步骤(六)、高压水枪冲洗，用高压水枪冲洗零件内外表面。
步骤(七)、光泽，采用硝酸出光处理。硝酸(HN03，工业)(300～500)g/L，反应温度：(15～30)℃，至光亮为止。
步骤(八)、冷水洗，以水膜连续时间30s不断裂为合格。
步骤(九)、高压水枪冲洗，用高压水枪冲洗零件内外表面。
步骤(十)、装卡，将零件装卡在夹具上。
步骤(十一)、阳极化，H2SO4：(180～230)g/L
Al2(SO4)3·18H2O：(10～20)g/L，但Al+3不得超过25g/L。
阴极：Pb-Sb合金，Pb：90％～94％，Sb：10％～6％。阳极化参数根据铝材不同，采用不同参数。当槽液温度选用(13～15)℃时，防锈铝、纯铝、包铝零件电压(12～13)V，时间(30～33)min；铸铝、锻铝、硬铝和超硬铝零件电压(14～15)V，时间(40～43)min；
当槽液温度选用(26～28)℃时，防锈铝、纯铝、包铝零件电压(9～10)V，时间(15～20)min；铸铝、锻铝、硬铝和超硬铝零件电压(15～16)V，时间(20～23)min。
步骤(十二)、去离子水清洗，清洗干净为止，注意盲孔、复杂结构位置的清洗。
步骤(十三)、填充，根据要求进行本色填充，重铬酸盐填充或染色。
步骤(十四)、去离子水清洗，清洗干净为止，注意盲孔、复杂结构位置的清洗。
步骤(十五)、热水洗，用去离子水洗，温度(60～90)℃。
步骤(十六)、吹干，用去油和水的压缩空气吹干，小零件允许用纱布擦干。
步骤(十七)、检验，对产品的外表面状态进行检查，不允许过腐蚀。按照标准对零件进行检查，根据不同要求对膜层性能进行检测。
为了提高精密铝合金零件的阳极化后尺寸保证效果，在阳极化前增加了尺寸预留，增加了有机溶剂除油处理，能够有效的缩短碱洗时间，保证零件的除油和碱洗效果，保证产品质量。
另一方面，为了防止管路内部存在碱洗槽液或酸液的残留，增加高压水枪冲洗操作，清洗干净零件内表面；为了保证零件在阳极化过程中的尺寸变化，细化相关工艺参数，可以进一步保证阳极化前后零件的尺寸变化，经过多次生产试验，同时对零件的精密尺寸进行检测，零件阳极化后公差在(0-0.015)mm的产品阳极化尺寸合格率100％，公差在(0-0.012)mm的产品阳极化尺寸合格率98％以上。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(一)、尺寸预留，硫酸阳极化前，公差大于等于0.015的轴类尺寸在原上偏差基础上减少0.005mm；
公差大于等于0.015的孔类尺寸在原下偏差基础上增加0.005mm；
公差在(0.015～0.012)轴类尺寸在原上偏差基础上减少0.005mm，在原下偏差基础上减少0.002mm；
公差在(0.015～0.012)孔类尺寸在原上偏差基础上增加0.002mm，在原下偏差基础上增加0.005mm；
公差小于等于0.012的轴类尺寸，上下偏差减少0.002mm；
公差小于等于0.012的孔类尺寸，上下偏差增加0.002mm；
步骤(二)、有机溶剂除油，后热水洗，温度为(60～90)℃；
步骤(三)、碱洗，将铝合金零件放在NaOH(50～70)g/L溶液中进行碱洗，温度(50～70)℃，时间(0.5～2)min；
步骤(四)、先热水洗，温度为(60～90)℃，后冷水洗，以水膜连续时间30s不断裂为合格；
步骤(五)、高压水枪冲洗；
步骤(六)、采用硝酸出光处理，硝酸(HN03，工业)(300～500)g/L，反应温度：(15～30)℃，至光亮为止；
步骤(七)、先冷水洗，以水膜连续时间30s不断裂为合格，后高压水枪冲洗；
步骤(八)、将零件装卡在夹具上；
步骤(九)、阳极化，H2SO4：(180～230)g/L，Al2(SO4)3·18H2O：(10～20)g/L，其中，Al+3不得超过25g/L；阴极化：Pb-Sb合金，Pb：90％～94％，Sb：10％～6％；
步骤(十)、去离子水清洗，清洗干净为止；
步骤(十一)、填充，进行本色填充，重铬酸盐填充或染色；
步骤(十二)去离子凉水清洗，清洗干净为止；后用去离子热水洗，温度(60～90)℃；
步骤(十三)、吹干；
步骤(十四)、检验，对产品的外表面状态进行检查，对膜层性能进行检测。
2.根据权利要求1所述的精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法，其特征在于：所述的步骤(二)中，将零件在洗涤汽油和除油剂中进行除油处理。
3.根据权利要求1所述的精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法，其特征在于：所述的步骤(三)中，在进行精密铝合金零件碱洗时，温度采用50℃，NaOH的浓度为50g/L，腐蚀时间为2min，NaOH的浓度为60g/L，腐蚀时间为1min，NaOH的浓度为70g/L，腐蚀时间为0.5min。
4.根据权利要求1所述的精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法，其特征在于：所述的步骤(九)中，阳极化参数根据铝材不同，采用不同参数，当槽液温度选用(13～15)℃时，防锈铝、纯铝、包铝零件电压(12～13)V，时间(30～33)min；铸铝、锻铝、硬铝和超硬铝零件电压(14～15)V，时间(40～43)min；
当槽液温度选用(26～28)℃时，防锈铝、纯铝、包铝零件电压(9～10)V，时间(15～20)min；铸铝、锻铝、硬铝和超硬铝零件电压(15～16)V，时间(20～23)min。
5.根据权利要求1所述的精密铝合金零件的硫酸阳极化工艺方法，其特征在于：所述的步骤(十三)中，用去油和水的压缩空气吹干，小零件用纱布擦干。
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