鋁金屬脈沖硬質(zhì)陽(yáng)極氧化工藝研究及應(yīng)用

陳曉麗，張穎杰

(河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山 467001)

鋁金屬脈沖硬質(zhì)陽(yáng)極氧化工藝研究及應(yīng)用

陳曉麗，張穎杰

(河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山 467001)

研究了鑄鋁件、鋁合金及純鋁件的硬質(zhì)氧化工藝，通過(guò)試驗(yàn)確定了3種鋁金屬材料的脈沖陽(yáng)極氧化的工藝規(guī)范，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果，滿足產(chǎn)品的性能需求。

硬質(zhì)陽(yáng)極氧化;鋁金屬;工藝

0 前言

硬質(zhì)陽(yáng)極氧化是鋁金屬的表面處理方法之一，可以制得高品質(zhì)的防護(hù)、裝飾和功能性膜層，為獲得厚而硬度高的氧化膜，需進(jìn)行厚膜陽(yáng)極氧化即硬質(zhì)陽(yáng)極氧化，硬質(zhì)陽(yáng)極氧化作為一種能賦予鋁質(zhì)零件特殊功能的有效手段其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

目前，硬質(zhì)陽(yáng)極氧化常用的是直流、低溫硫酸陽(yáng)極氧化工藝，但是在低溫電解液和高的電流密度下，由于電流在試樣上分布不均勻局部區(qū)域電流過(guò)大，嚴(yán)重時(shí)引起氧化膜擊穿，如降低電流密度，提高電解液溫度，在陽(yáng)極化時(shí)產(chǎn)生氧化膜的溶解，最初生成的氧化膜，多孔性的表面大部分暴露于溶液，使表面部分的孔徑比底部的大，使氧化膜的機(jī)械性能變壞，易引起氧化膜的粉化。直流硬質(zhì)氧化工藝不能處理含Cu量大于2.5%的鋁合金，CuAl2化合物在氧化過(guò)程中溶解較快，易使該部位成為電流聚集中心而被燒毀擊穿。脈沖陽(yáng)極氧化是解決這些問(wèn)題的有效途途徑之一。筆者主要研究了三種鋁金屬材料的硬質(zhì)氧化工藝，試驗(yàn)確定了三種鋁金屬材料的脈沖陽(yáng)極氧化的工藝規(guī)范。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

直流單向脈沖電源，制冷機(jī)，常規(guī)氧化設(shè)備。

1.2 試驗(yàn)樣件材料

結(jié)合我公司的生產(chǎn)件，主要研究了鑄鋁件、鋁合金及純鋁件的硬質(zhì)氧化工藝。

1.3 工藝流程

脫脂→水洗→熱水洗→干燥→堿浸蝕→水洗→酸漂洗→水洗→硬質(zhì)陽(yáng)極氧化→水洗→封閉

1.4 前處理工藝

1.4.1 脫脂

FC-315，60 g/L;溫度，60～70℃;時(shí)間，1～2 min。

1.4.2 堿浸蝕

堿浸蝕劑，50 g/L;溫度，40～60℃;時(shí)間，1～2 min。

1.4.3 酸漂洗

硝酸67.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，320 mL/L;溫度，常溫;時(shí)間，1 min。

1.5 硬質(zhì)陽(yáng)極氧化工藝規(guī)范

我公司需硬質(zhì)氧化的鋁零件材質(zhì)種類(lèi)主要分為三類(lèi)：鑄鋁件、鋁合金、純鋁件。分別對(duì)此三種零件以不同的溫度、時(shí)間、電流密度進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定出膜層的外觀、硬度、厚度綜合性能較優(yōu)的硬質(zhì)氧化工藝。

硫酸98%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，60～90 mL/L。脈沖比均為30∶10，根據(jù)材質(zhì)不同，脈沖參數(shù)分3～4個(gè)階段，鑄鋁與純鋁分三個(gè)階段：電流密度分別為2∶1、3∶1.5及4∶2，第一、二階段的時(shí)間較短，分別為3 min及5 min，第三階段的時(shí)間根據(jù)膜厚的要求進(jìn)行設(shè)置。鋁合金增加第四階段，電流密度比為5∶2，其時(shí)間根據(jù)膜厚不同，設(shè)置不同的時(shí)間。硬質(zhì)氧化的溫度較低，鑄鋁及鋁合金的溫度控制在0～5℃，純鋁的溫度可以稍高，溫度控制在6～11℃。

2 質(zhì)量性能

2.1 硬度

膜層厚度為25～30 μm左右時(shí)，硬度值在360 HV左右，能夠滿足電力行業(yè)鋁金屬作為耐磨鍍層的需求。

2.2 外觀及抗污性

根據(jù)其材質(zhì)及膜層厚度不同，外觀呈現(xiàn)不同的顏色，膜層致密光滑，用油性筆檢測(cè)抗污染性能，表面沒(méi)有殘留的痕跡。

3 應(yīng)用效果

我公司組合封閉電器產(chǎn)品在126、252 kV電壓等級(jí)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)研制出了800、1 100 kV電壓等級(jí)的產(chǎn)品，隨著電器電壓等級(jí)的升高，產(chǎn)品對(duì)一些鋁質(zhì)零部件的屏蔽性能、耐磨性能提出了更高的需求，以上硬質(zhì)氧化的工藝很好的應(yīng)用到了我公司特高壓電氣產(chǎn)品上并滿足了產(chǎn)品的性能需求。

TQ153.6

A

1003-3467(2012)12-0022-02

2012-06-05

陳曉麗(1980-)，女，從事表面處理工藝的研究與應(yīng)用，電話：0375-3803759。