航空鋁合金局部陽極氧化工藝的應(yīng)用探討

程琳

摘? 要：鋁合金具有優(yōu)良的性能，但容易腐蝕。陽極氧化通常用于在鋁合金表面形成致密的氧化膜，以有效提高其耐腐蝕性。通過跌落試驗(yàn)、電化學(xué)試驗(yàn)等手段，確定了鋁合金陽極氧化的最佳工藝條件。試樣的自腐蝕電位高于基體，自腐蝕電流密度低于基體，表明陽極氧化處理后鋁合金的耐蝕性增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：航空;鋁合金;陽極氧化;氧化工藝

引言：

鋁合金因其比強(qiáng)度高、重量輕而被廣泛應(yīng)用于航空航天、航空和民用工業(yè)。鋁合金通常被陽極化以提高其保護(hù)能力，但是在許多特殊情況下，我們需要陽極化工件的局部表面。與整體陽極氧化相比，局部陽極氧化過程更加復(fù)雜，局部保護(hù)問題增加了加工難度。作者在表面處理車間工作多年，接觸過各種局部陽極氧化工件加工。他經(jīng)驗(yàn)不多，現(xiàn)總結(jié)如下供參考。

1工藝參數(shù)的研究進(jìn)展

對于陽極氧化過程而言，工藝參數(shù)在其中具有非常重要的作用。一般來說，各種工藝參數(shù)能夠?qū)﹃枠O氧化膜的各方面性能進(jìn)行控制。將7A04鋁合金在硫酸電解系統(tǒng)中進(jìn)行陽極氧化處理，研究各項(xiàng)參數(shù)對氧化膜的影響，最能終制備出具有高致密結(jié)構(gòu)和較高硬度值的陽極氧化膜。下面對陽極氧化工藝參數(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行剖析。

1.1電參數(shù)的研究進(jìn)展

根據(jù)目前的電流模型，鋁合金陽極氧化技術(shù)可分為直流陽極氧化、交流陽極氧化和脈沖電流陽極氧化。硫酸電解體系下高電流密度（42A/dm～53A/dm）鋁合金6063的陽極氧化，達(dá)到75Ixm的厚度和735HV的硬度，最終改善了氧化膜和氧化層的耐腐蝕性。在硼酸電解質(zhì)，硫酸和草酸電解質(zhì)中，鋁合金2024用恒定電流和降低的陽極壓力處理。結(jié)果，制備而出的多孔孔徑具有一致性以及規(guī)律性。表面孔直徑稍微減小，表面孔密度降低并且孔壁變厚，從而增加了膜的密度?？梢钥闯?，使用具有不同類型電流的電源并更改電參數(shù)（例如電壓，電流，頻率和占空比），可以獲得不同的膜層?；诖?，我們可以了解到電參數(shù)對于陽極工藝而言非常重要。對于具有不同性能要求的不同零件和組件，能夠?qū)Σ煌年枠O氧化膜性能進(jìn)行優(yōu)化，最終變成更適合后續(xù)使用的材料。

2在槽中進(jìn)行的局部陽極氧化

2.1工藝特點(diǎn)

此過程適用于處理具有復(fù)雜表面的幾何形狀零件，特別是在非陽極氧化區(qū)域或鑲嵌有其他材料的地方。

2.2工藝流程

加工前驗(yàn)收檢查一預(yù)除油處理—保護(hù)表面免于陽極氧化一安裝一化學(xué)除油—熱水洗滌一冷水洗滌一脫氧—+流動冷水洗一去離子水洗一陽極氧化一流動冷水洗—去離子水洗一封閉一干燥—去除保護(hù)層—拆卸并檢查

2.3主要工序說明

2.3.1預(yù)除油

使用三氯去除油脂或使用有機(jī)溶劑清洗來去除工件上的油脂、污漬或其他污垢，并提供良好的粘結(jié)力以進(jìn)行保護(hù)。

2.3.2保護(hù)

保護(hù)過程應(yīng)根據(jù)所用溶液的工作溫度和工件的特性選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）蠟適合低于40°C的溶液溫度。高于此溫度，蠟保護(hù)層將軟化并熔化。

（2）絕緣漆的應(yīng)用溫度范圍較寬，但耐堿性不是很好。在堿性溶液中的長時(shí)間浸泡很容易導(dǎo)致保護(hù)層邊界翻皮和破裂。

（3）專用夾具通常用鋁、聚氯乙烯、尼龍或其他材料制成。利用特殊的夾具保護(hù)，必須注意其密封性能，否則溶液泄漏后容易產(chǎn)生縫隙腐蝕和雙極性腐蝕。應(yīng)該注意的是，無論使用哪種保護(hù)方法，都會出現(xiàn)識別保護(hù)過渡區(qū)的問題，應(yīng)在處理之前加以確認(rèn)。

2.3.3機(jī)械處理

為了獲得更為光滑的表面采用機(jī)械預(yù)處理的方式。如果鋁質(zhì)材料或工件的表面不平整或有各種缺陷（如磨損，麻點(diǎn)，劃痕，劃痕等），在氧化前不清洗就會在氧化后暴露出來。并且在氧化后，會進(jìn)一步影響膜的性能。

2.3.4除油

除油是指在壓力或機(jī)械處理過程中去除鋁及鋁合金表面上的潤滑劑、油脂和各種污染物以及沉積物。在本實(shí)驗(yàn)中，使用丙酮超聲10分鐘以除去油。

2.3.5堿蝕

在基于氫氧化鈉的堿性溶液中，鋁和鋁合金材料會產(chǎn)生均勻且常見的腐蝕。其可以以直觀的方式均勻地減薄鋁材料，并從表面完全消除氧化膜，使鋁材料表面散射的亞光均勻且分散，從而為后續(xù)創(chuàng)建均勻色澤的表面打下基礎(chǔ)。

2.3.6酸洗

酸洗的目的是消除材料上的水波紋，同時(shí)使鑄件表面的金屬光澤更為明顯。為了提高拋光效率，還可以添加添加劑，這一步非常重要，因?yàn)闇囟群蜁r(shí)間必須嚴(yán)格控制。最好能有一個(gè)恒溫裝置。另外，如果酸洗的時(shí)間太短，則光澤度將不高，如果酸洗的時(shí)間太長，則容易受到腐蝕。此外，酸洗浸泡后應(yīng)立即清洗水，而后清洗后在空氣中進(jìn)行干燥。

2.3.7去灰

去灰過程是去除附著在鋁材料表面的灰。鋁鑄件中的硅含量較高，它不溶于化學(xué)脫脂液，并殘留在工件表面。在堿蝕刻之后，在合金表面上形成深灰色表面的疏松層。去灰的作用是去除該表面層并中和氧化膜上殘留的堿性溶液，從而使鋁材表面可以具有干凈明亮的鈍化表面。

2.3.8水洗

通常，在進(jìn)行機(jī)械處理、脫脂、堿腐蝕、出光等過程后，應(yīng)立即進(jìn)行清洗，清洗至確保產(chǎn)品表面清潔。對于本實(shí)驗(yàn)來說，采用自來水和去離子水沖洗。

3刷涂陽極氧化

3.1工藝特點(diǎn)

此過程可用于新零件的制作，也可以對舊陽極氧化膜的受損零件進(jìn)行維修。工件不受儲罐尺寸的限制，并且可以通過刷涂的方式對不同的復(fù)雜表面進(jìn)行陽極化處理。

3.2所需設(shè)備

常使用的設(shè)備是電源、刷涂工具、流體傳輸裝置和輔助容器。電源通常使用整流器6OA，50V規(guī)格。刷涂裝置包括手柄、電極和電極蓋。手柄是絕緣且不導(dǎo)電的，以防止操作員發(fā)生電接觸。

3.3工藝流程

加工前驗(yàn)收檢查—預(yù)除油處理—保護(hù)表面免于陽極氧化——安裝——表面活化——除油—清洗——刷涂陽極氧化——清洗——干燥——去除保護(hù)物——拆卸——封閉（按需進(jìn)行）——檢驗(yàn)

3.4主要工序說明

3.4.1保護(hù)

對非陽極氧化表面的保護(hù)通常使用黏膠帶、絕緣漆等材料。

3.4.2裝夾

利用導(dǎo)線將工件與電源電極相連。

3.4.3表面活化

用細(xì)砂紙打磨需陽極氧化表面，去除自然氧化膜或受損的舊氧化膜。

3.4.4除油

使用的除油液為弱堿性。用刷子蘸除油液，然后在要處理的表面擦拭除油液。在此過程中，工件連接到陰極，刷具連接到陽極，電壓為10-20V。除油后，陽極氧化后的工件表面必須具有均勻且連續(xù)的水膜，并且可以保持30S而不破損。

3.4.5刷涂陽極氧化

使用鉻酸為主的刷涂陽極氧化溶液。用刷子將刷涂溶液浸泡后刷涂在要進(jìn)行陽極氧化處理的表面上，直到達(dá)到所需的厚度。在此過程中，工件連接到陽極，而刷具連接到陰極，電壓為20～50V。

結(jié)束語

綜上所述，近年來，隨著高端制造業(yè)對鋁合金基體表面性能要求的不斷提高，陽極氧化技術(shù)的發(fā)展取得了很大進(jìn)步，一些新思想、新方法和新工藝不斷涌現(xiàn)。然而，環(huán)境污染一直是限制這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。因此，從節(jié)能環(huán)保角度出發(fā)，有必要進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有工藝及其組成，準(zhǔn)確控制各種工藝參數(shù)，探索其物理化學(xué)性質(zhì)，探索更先進(jìn)、環(huán)保、更穩(wěn)定、更廉價(jià)的陽極氧化工藝技術(shù)作為未來發(fā)展方向。

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