CN114318461A - 一种铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其包括如下步骤：对铝合金零件表面进行前处理；对铝合金零件表面进行阳极氧化处理；对铝合金零件需要进行二硫化钼喷涂区域采用局部保护构件进行局部保护；对铝合金零件整体进行封孔处理；去除局部保护构件，然后进行清洗；将铝合金零件整体进行活化处理；对铝合金零件需要进行二硫化钼喷涂区域喷涂二硫化钼，并在喷涂前对非喷涂区域采用保护材料进行保护；烘烤固化，去除保护材料，得到局部附着二硫化钼膜层、其他部分为经过封孔后的阳极氧化膜层的铝合金零件。采用本发明的技术方案，提高了局部喷涂二硫化钼膜层的附着力，又能保证且非喷涂区域有较好的阳极氧化膜，节省了制造成本。

Description

一种铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，尤其涉及一种铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法。

背景技术

航空座椅主体支架，通常采用铝合金阳极氧化处理或化学转化膜处理，以提高零件的耐磨性和耐腐蚀性。但零件装配后在日常的使用中，与主体支架贯穿连接处容易磨损而出现松动，产生异响，影响座椅的舒适性和体验感。二硫化钼是一种很好的干膜润滑材料，在许多领域有较广应用。但是主体支架进行阳极氧化+封闭处理后，圆孔内再进行局部进行二硫化钼喷涂，附着力和盐雾测试达不到航空测试要求。如果利用喷砂，增加喷涂区域的比表面积，来提高喷涂膜层的附着力，但喷砂容易造成零件变形，对尺寸及精度有影响，且喷砂还会对铝合金的疲劳强度有影响，除此之外，喷砂还会带来残留应力，也会影响喷涂区域的膜层性能。而整体进行二硫化钼喷涂，对零件制造来说，成本较高，而零件整体进行阳极氧化和封闭后，再进行局部二硫化钼喷涂，二硫化钼膜层的附着性能较差，容易出现脱落。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，即能满足零件圆孔内二硫化钼喷涂后的附着性能，又能保证非喷涂区域有较好的阳极氧化膜，节省了制造成本，又保证了主体支架整体使用性能和效果。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其包括如下步骤：

步骤S1，对铝合金零件表面进行前处理；

步骤S2，对铝合金零件表面整体进行阳极氧化处理；

步骤S3，对铝合金零件需要进行二硫化钼喷涂区域采用局部保护构件进行局部保护；

步骤S4，对铝合金零件整体进行封孔处理；

步骤S5，去除局部保护构件，然后进行清洗；进一步的，可以采用超声波进行表面清洗。

步骤S6，将铝合金零件整体进行活化处理；

步骤S7，对铝合金零件需要进行二硫化钼喷涂区域喷涂二硫化钼，并在喷涂前对非喷涂区域采用保护材料进行保护；

步骤S8，烘烤固化，去除保护材料，得到局部附着二硫化钼膜层、其他部分为经过封孔后的阳极氧化膜层的铝合金零件。

阳极氧化是一种电解氧化过程，通过阳极氧化，在铝合金的表面形成了一层多孔的阳极氧化膜，利用阳极氧化膜的多孔性，可以为二硫化钼涂层提供较好的附着力。但是如果阳极氧化后再进行封孔处理，二硫化钼涂层的附着力大大下降，不能满足要求；而如果阳极氧化后不进行封孔处理，那未涂覆二硫化钼涂层的部位耐腐蚀性不好，不能满足盐雾试验的要求。采用此技术方案，对零件整体进行阳极氧化，然后对需要进行二硫化钼喷涂的区域比如孔洞进行物理遮盖处理，在封孔后，去除局部保护构件，然后整体进行活化，使得二硫化钼喷涂时具有更好的附着力。

另外，经过大量的实验发现，如果不进行活化，在封孔过程中，由于整个零件浸泡在高温的封孔液中，热能会传导到采用局部保护构件局部保护部分的阳极氧化膜上，会使这个部分的阳极氧化膜的孔隙变小而失去活性，或者在局部保护过程中有外来物质被吸附在未封孔的阳极氧化膜孔表面，这两种情况都会对后续的二硫化钼喷涂的附着性能造成不良影响，所以，此技术方案采用对零件进行整体活化，可以提高二硫化钼膜层的附着性能；而且活化工艺，不会损坏对已经封孔过的阳极氧化膜，保证已经封孔的阳极氧化膜按照ISO9227进行中性盐雾测试，可以通过350小时的中性盐雾测试。这样既能满足零件圆孔内二硫化钼喷涂后的附着性能，又能保证非喷涂区域有较好的阳极氧化膜，节省了制造成本，又保证了主体支架整体使用性能和效果，局部区域表面的二硫化钼膜层有优异的附着性，为整个航空座椅提供较好的减磨效果，解决了航空座椅主体支架在使用过程中连接处容易磨损而出现松动、有异响的问题。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中对铝合金零件表面进行前处理包括除油、碱腐蚀和中和处理。

其中，除油处理为去除零件表面的油污和其他脏污。除油处理可以采用SF514脱脂剂，浓度为40～60g/l，温度为50～70℃，时间为3～10mins。零件除油后，进行水洗，再进入后工序。

碱腐蚀处理为进一步去除零件表面的脏污，彻底去除零件表面的自然氧化膜。碱腐蚀主要成分为氢氧化钠，浓度为40～60g/l，温度为50～70℃，时间为10～30s。零件碱腐蚀后，进行水洗，再进入后工序。

中和处理又叫出光，是为了去除碱腐蚀工序中产生的挂灰，进一步活化铝合金表面，使阳极氧化后获得外表干净的阳极氧化膜。中和槽液主要成分为稀硫酸和强氧化剂化学物质，常温操作，时间为1～3mins。零件中和后，进入水洗，再进入后工序。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，阳极氧化处理的溶液的主要成分为硫酸溶液，浓度为170～210g/l，处理温度为18～22℃，电压为10～20V，时间为15～60mins。零件进行阳极氧化后，进行充分的水洗，再进入后工序。

作为本发明的进一步改进，步骤S3中，采用胶塞对需要进行二硫化钼喷涂的孔洞进行保护。

作为本发明的进一步改进，步骤S4中，可以采用无镍封闭剂，也可以使用有镍封闭剂或其他组合封闭方式进行封孔处理。

作为本发明的进一步改进，步骤S4中，在进行封孔前，先进行预封孔处理。

作为本发明的进一步改进，所述预封孔处理采用预封孔溶液，所述预封孔溶液含有2～10wt.％的氟锆酸和5～10wt.％的表面活性剂，预封孔处理的温度为室温，时间为2～5分钟。

作为本发明的进一步改进，采用高温无镍封孔剂进行封孔处理，所述高温无镍封孔剂的成分包括30～40wt.％无机醋酸盐、5～10wt.％表面抑灰剂、5～10wt.％表面活性剂，封孔处理温度为90～98℃，时间为20～30分钟。

作为本发明的进一步改进，步骤S6中，采用活化溶液进行处理，所述活化溶液的成分包含10～30％体积百分比的硝酸、柠檬酸、磷酸、硫酸中的一种或几种，时间为1～3mins。零件活化后，进行充分的水洗，再把水分烘烤掉，进入后工序。进一步优选的，所述活化溶液的成分包含10～20％体积百分比的硝酸和2～5g/l的柠檬酸。

作为本发明的进一步改进，步骤S7中，喷涂的二硫化钼干膜厚度为5～20um；步骤S8中，固化温度为110～130℃，时间30～40mins。

作为本发明的进一步改进，步骤S7中，在喷涂前对非喷涂区域采用高温胶带或工装进行保护。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

采用本发明的技术方案，利用表面处理技术，主体支架先整体做硫酸阳极氧化，然后将局部需喷涂二硫化钼的区域如主体支架上的贯穿孔进行局部保护，再进行封孔处理，封孔后去除局部保护，再对孔内进行清洗活化，以增加孔内的活性，提高了后工序二硫化钼膜层的附着力，而且又能保证非喷涂区域有较好的阳极氧化膜，满足盐雾试验的要求，节省了制造成本，又保证了主体支架整体使用性能和效果。

本发明的技术方案为主体支架局部施加二硫化钼提供了优异的附着性能，解决了航空座椅主体支架在使用过程中连接处容易磨损而出现松动、有异响的问题，在航空座椅装配和应用方面可以广泛应用，有巨大的经济价值。

附图说明

图1是本发明实施例的处理方法的实施流程图。

图2是本发明实施例的试验样品的示意图。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

一种航空座椅零部件上进行局部二硫化钼干膜润滑的表面处理方法，流程如图1所示，具体包括如下步骤：

(1)除油：去除零件表面的油污和其他脏污。除油工序采用SF514脱脂剂，浓度为40～60g/l,温度为50～70℃，时间为3～10mins。零件除油后，进行水洗，再进入后工序。

(2)碱腐蚀：进一步去除零件表面的脏污，彻底去除零件表面的自然氧化膜。碱腐蚀主要成分为氢氧化钠，浓度为40～60g/l，温度为50～70℃，时间为10～30s。零件碱腐蚀后，进行水洗，再进入后工序。

(3)中和：中和处理又叫出光，是为了去除碱腐蚀工序中产生的挂灰，进一步活化铝合金表面，使阳极氧化后获得外表干净的阳极氧化膜。中和槽液主要成分为稀硫酸和强氧化剂化学物质，常温操作，时间为1～3mins。零件中和后，进入水洗，再进入后工序。

(4)阳极氧化：阳极氧化是一种电解氧化过程，通过阳极氧化，在铝合金的表面形成了一层多孔的阳极氧化膜，利用阳极氧化膜的多孔性，可以为二硫化钼涂层提供较好的附着力。阳极氧化主要成分为硫酸溶液，浓度为170～210g/l，温度为18～22℃，电压为10～20V，时间为15～60mins。零件进行阳极氧化后，进行充分的水洗，再进入后工序。

(5)局部保护：对需要进行二硫化钼喷涂区域进行保护。可以使用橡胶塞、硅胶塞或其它富有弹性的材料进行局部保护。由于阳极氧化后的膜层多孔，容易吸附外来物质，进行局部保护时，需要带无灰尘、无污染的橡胶手套，来对主体支架的圆孔进行保护。主体支架圆孔保护后，进行水洗，再进入后工序。

(6)封孔：封孔的作用是为了把阳极氧化后形成的纳米孔进行封闭，降低零件表面的孔隙率和吸附能力，提高零件表面的耐腐蚀性和耐脏污性能。而对于需要进行二硫化钼涂层施加的区域，由于在封孔前进行了局部保护，则阳极氧化膜上的多孔性依然存在。封孔可以使用无镍封闭剂，也可以使用有镍封闭剂或其他组合封闭方式。零件进行封孔后，进行充分水洗，再进入后工序。封孔剂的选择，需要保证在进行活化时，能不受活化药水对已经封孔阳极氧化膜的损坏，且按照ISO 9227进行盐雾测试时，可以通过350小时的中性盐雾测试。

(7)去除保护：去除主体支架上的局部保护材料，同样的，保护材料去除过程中，需要带无灰尘、无污染的橡胶手套。零件去除保护后，再进入后工序。

(8)超声波清洗：利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。在局部保护和去除保护过程中，有可能会有小颗粒或杂质进入阳极氧化孔隙中，超声波清洗，可以很好的去除阳极氧化膜孔隙上的小颗粒或杂质。超声清洗使用D.I.去离子水作为清洗过程中的液体介质，时间为1～3mins。零件进行超声波清洗后，再进入后工序。

(9)活化：未封孔的阳极氧化膜，进行了局部保护，但在封孔过程中，由于整个零件浸泡在高温的封孔液中，热能会传导到局部保护的阳极氧化膜上，会使阳极氧化膜的孔隙变小会而失去活性，或者在局部保护过程中有外来物质被吸附在未封孔的阳极氧化膜孔表面，这两种情况都会对后续的二硫化钼喷涂的附着性能造成不良影响，，所以需要对局部保护的阳极氧化膜进行活化，以提高二硫化钼膜层的附着性能。活化工艺，对已经封孔过的阳极氧化膜不能有损坏，需要保证已经封孔的阳极氧化膜按照ISO 9227进行中性盐雾测试，可以通过350小时的中性盐雾测试。活化的主要成分为硝酸、柠檬酸、磷酸、硫酸中的一种或几种，浓度为10％～30％(体积比)，时间为1～3mins。零件活化后，进行充分的水洗，再把水分烘烤掉，进入后工序。

(10)二硫化钼喷涂：由于主体支架是对局部进行二硫化钼喷涂，需要在喷涂前对非喷涂区域进行保护。保护的方式可以使用高温胶带，也可以用其它的工装保护。控制好喷涂参数，使干膜厚度为5～20um。喷涂二硫化钼后，再进行烘烤固化。

(11)固化：固化温度为110～130℃，时间30～40mins。固化完成后，去除保护材料，则主体支架贯穿孔内完整的附着一层二硫化钼膜层，孔外面则是经过封孔后的阳极氧化膜层，整个产品既能保证外面的阳极氧化膜层具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，又能保证孔内的二硫化钼膜层有优异的附着性，为整个航空座椅提供较好的减磨效果。

下面结合具体的实施例和对比例进行说明。

实施例1

采用如下步骤对2024铝合金试片进行实验，如图2所示，该试片中A区域是进行阳极氧化+封孔+活化处理，B区域为阳极氧化+不封孔(保护)+活化+喷涂二硫化钼处理。

(1)除油：采用SF514脱脂剂，浓度为40～60g/l,温度为50～70℃，时间为3～10mins。零件除油后，进行水洗，再进入后工序。

(2)碱腐蚀：碱腐蚀主要成分为氢氧化钠，浓度为40～60g/l，温度为50～70℃，时间为10～30s。零件碱腐蚀后，进行水洗，再进入后工序。

(3)中和：中和槽液主要成分为稀硫酸和强氧化剂化学物质，常温操作，时间为1～3mins。零件中和后，进入水洗，再进入后工序。

(4)阳极氧化：阳极氧化主要成分为硫酸溶液，浓度为170～210g/l，温度为18～22℃，电压为10～20V，时间为15～60mins。零件进行阳极氧化后，进行充分的水洗，再进入后工序。

(5)局部保护：使用橡胶塞、硅胶塞或其它富有弹性的材料进行局部保护，需要带无灰尘、无污染的橡胶手套进行，保护后，进行水洗，再进入后工序。

(6)封孔：将整个零件采用预封孔，然后采用高温无镍封孔剂进行处理。其中预封孔溶液主要成分为2～10wt.％的氟锆酸，5～10wt.％的表面活性剂，使用温度为室温，时间为2～5分钟。高温无镍封孔的溶液主要成分为30～40wt.％无机醋酸盐，5～10wt.％表面抑灰剂，5～10wt.％表面活性剂，使用温度为90～98℃，时间为20～30分钟。

(7)去除保护：去除主体支架上的局部保护材料，同样的，保护材料去除过程中，需要带无灰尘、无污染的橡胶手套。零件去除保护后，再进入后工序。

(8)超声波清洗：使用D.I.去离子水作为清洗过程中的液体介质，时间为1～3mins。零件进行超声波清洗后，再进入后工序。

(9)活化：活化溶液含有10～20％(体积比)的硝酸，2～5g/l的柠檬酸，温度为室温，活化时间为1～3分钟。

(10)二硫化钼喷涂：在喷涂前对非喷涂区域进行保护，保护的方式可以使用高温胶带，也可以用其它的工装保护。控制好喷涂参数，使干膜厚度为5～20um。喷涂二硫化钼后，再进行烘烤固化。

(11)固化：固化温度为110～130℃，时间30～40mins。固化完成后，去除保护材料。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例中，步骤(9)的活化采用的活化溶液含有10～20％(体积比)的硫酸、2～5g/l的柠檬酸，温度为室温，活化时间为1～3分钟。其他同实施例1。

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例中，步骤(9)的活化采用的活化溶液含有10～20％(体积比)的磷酸、2～5g/l的柠檬酸，温度为室温，活化时间为1～3分钟。其他同实施例1。

实施例4

在实施例1的基础上，本实施例中，步骤(9)的活化采用的活化溶液含有5％(体积比)的硝酸、5g/l的柠檬酸，温度为室温，活化时间为1～3分钟。其他同实施例1。

对比例1

本对比例与实施例1不同的是：没有步骤(5)、步骤(7)和步骤(9)的活化，A区的工艺为阳极氧化+封孔处理，B区为阳极氧化+封孔+喷涂二硫化钼处理，其中，封孔处理为整个零件浸入封孔溶液中处理。

对比例2

本对比例与实施例1不同的是：没有步骤(5)～步骤(9)，A区的工艺为阳极氧化+不封孔处理，B区为阳极氧化+不封孔+喷涂二硫化钼处理。

对比例3

本对比例与实施例1不同的是：没有步骤(9)的活化，A区的工艺为阳极氧化+封孔处理，B区为阳极氧化+不封孔(局部保护)+喷涂二硫化钼处理，其中，封孔处理为整个零件浸入封孔溶液中处理。

对比例4

本对比例与实施例1不同的是：没有步骤(9)的活化，A区的工艺为阳极氧化+封孔+二次阳极氧化，B区为阳极氧化+不封孔(局部保护)+二次阳极氧化+喷涂二硫化钼处理，其中，封孔处理为整个零件浸入封孔溶液中处理。

将实施例1～实施例4以及对比例1～对比例4得到的样品进行附着力测试和盐雾测试，附着力测试采用ASTM D3359方法B进行测试，盐雾试验采用ISO 9227标准的方法进行测试，工艺对比以及测试结果对比例如表1所示。

通过表1的对比可见，采用实施例1的工艺方法，进行局部保护后再封孔，在后续的活化步骤中，可以更好的保护已经封孔好的阳极氧化膜，不受活化药水的侵蚀，样品可以通过350小时盐雾测试，封孔的阳极氧化膜的耐腐蚀性能可以满足航空质量标准；而且二硫化钼膜层的附着力可以达到5B，又能保证孔内的二硫化钼膜层有优异的附着性。实施例2～4采用其他活化剂的也可以通过350小时盐雾测试，只是二硫化钼膜层的附着力稍弱一些，但也大于3B，实施例2～4的活化效果不及实施例1。而对比例1虽然A区能满足盐雾测试的要求，但是B区的二硫化钼膜层的附着力为0B，不满足要求；对比例2的A区不能满足盐雾测试的要求；对比例3的B区域附着力测试为3B，B区在保护过程和伴随A区域封孔过程中，B区域的未封孔的膜孔活性有改变，影响后续附着性；对比例4中A区域盐雾测试不满足要求，主要原因为二次阳极氧化对A区域耐腐蚀性有影响，如把A区域整体保护后再做二次阳极氧化，则成本较高。

表1实施例1～实施例4、对比例1～对比例4的样品性能对比

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤S1，对铝合金零件表面进行前处理；

步骤S2，对铝合金零件表面进行阳极氧化处理；

步骤S3，对铝合金零件需要进行二硫化钼喷涂区域采用局部保护构件进行局部保护；

步骤S4，对铝合金零件整体进行封孔处理；

步骤S5，去除局部保护构件，然后进行清洗；

步骤S6，将铝合金零件整体进行活化处理；

步骤S7，对铝合金零件需要进行二硫化钼喷涂区域喷涂二硫化钼，并在喷涂前对非喷涂区域采用保护材料进行保护；

步骤S8，烘烤固化，去除保护材料，得到局部附着二硫化钼膜层、其他部分为经过封孔后的阳极氧化膜层的铝合金零件。

2.根据权利要求1所述的铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其特征在于：步骤S1中对铝合金零件表面进行前处理包括除油、碱腐蚀和中和处理。

3.根据权利要求1所述的铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其特征在于：步骤S3中，采用胶塞对需要进行二硫化钼喷涂的孔洞进行保护。

4.根据权利要求1所述的铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其特征在于：步骤S4中，在进行封孔前，先进行预封孔处理。

5.无镍封闭剂，也可以使用有镍封闭剂或其他组合封闭方式

根据权利要求4所述的铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其特征在于：所述预封孔处理采用预封孔溶液，所述预封孔溶液含有2~10 wt.%的氟锆酸和5~10 wt.%的表面活性剂，预封孔处理的温度为室温，时间为2~5分钟。

6.根据权利要求4所述的铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其特征在于：采用高温无镍封孔剂进行封孔处理，所述高温无镍封孔剂的成分包括30~40wt.%无机醋酸盐、5~10 wt.%表面抑灰剂、5~10 wt.%表面活性剂，封孔处理温度为90~98℃，时间为20~30分钟。

7.根据权利要求1所述的铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其特征在于：步骤S6中，采用活化溶液进行处理，所述活化溶液的成分包含10~30%体积百分比的硝酸、柠檬酸、磷酸、硫酸中的一种或几种，时间为1~3mins。

8.根据权利要求8所述的铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其特征在于：所述活化溶液的成分包含10~20%体积百分比的硝酸和2~5g/l的柠檬酸。

9.根据权利要求1~8任意一项所述的铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其特征在于：步骤S7中，喷涂的二硫化钼干膜厚度为5~20um；步骤S8中，固化温度为110~130℃，时间30~40mins。

10.根据权利要求9所述的铝合金零件实现局部润滑的表面处理方法，其特征在于：步骤S7中，在喷涂前对非喷涂区域采用高温胶带或工装进行保护。

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