5A06 鋁合金陽(yáng)極氧化的研究及應(yīng)用

苗子羽 何廣杰

1. 新鄉(xiāng)市知識(shí)產(chǎn)權(quán)維權(quán)保護(hù)中心 河南新鄉(xiāng) 453000 2. 新鄉(xiāng)航空工業(yè)（集團(tuán)）有限公司 河南新鄉(xiāng) 453000

Al-Mg 合金具備較好的強(qiáng)度和抗沖擊性能，在航空航天及電子汽車產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。但同其他鋁合金存在一個(gè)共同的問(wèn)題：基體不能滿足航空航天產(chǎn)品對(duì)零件耐蝕性的考核要求，故針對(duì)于腐蝕與耐蝕性，需要進(jìn)行深入的研究分析。

5A06 鋁板為Al-Mg 系防銹鋁，5A06 鋁板具有較高的強(qiáng)度和腐蝕穩(wěn)定性， 在退火和擠壓狀態(tài)下塑性尚好，但該材料在用于航空航天零部件時(shí)，一般需要對(duì)其進(jìn)行表面處理，才能夠滿足產(chǎn)品的耐腐蝕性要求。陽(yáng)極氧化是鋁合金材料最常用的表面處理方式，但按照目前常用的Al-Cu 合金（2A12）陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)對(duì)5A06 材料進(jìn)行處理時(shí)，會(huì)對(duì)處理后的零件尺寸造成較大影響，造成精密零部件后續(xù)無(wú)法正常裝配的問(wèn)題。

目前針對(duì)Al-Cu合金（如2A12）陽(yáng)極氧化處理的工藝研究較多，實(shí)際生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，本文結(jié)合5A06 材料與2A12 材料陽(yáng)極氧化后的厚度差異，再進(jìn)行工藝參數(shù)對(duì)比，重新摸索，制定出適合5A06材料陽(yáng)極氧化的工藝參數(shù)，以解決表面處理后無(wú)法滿足尺寸要求的問(wèn)題。

1 試驗(yàn)方案

1.1 材料為2A12 陽(yáng)極氧化的工藝參數(shù)及其在5A06 材料上的試驗(yàn)

影響零件氧化膜的厚度的工藝參數(shù)為：氧化溫度、氧化槽硫酸含量、氧化時(shí)間、氧化電壓，而影響零件尺寸的因素為：膜厚、前處理去除量[1]。

鋁合金材料通用工藝參數(shù)為：槽液溫度13-25℃，硫酸含量180-200g/L，氧化時(shí)間20-40min，氧化電壓16-18V，堿腐蝕時(shí)間≤1min。

2A12 材料陽(yáng)極氧化過(guò)程常用工藝參數(shù)為：槽液溫度18-19℃，硫酸含量185-195g/L，氧化時(shí)間33min，氧化電壓17V，堿腐蝕時(shí)間15-30s。

經(jīng)上述參數(shù)的2A12 材料陽(yáng)極氧化后， 氧化膜厚度約為8-12μm，堿腐蝕去除量與尺寸增長(zhǎng)量抵消后對(duì)尺寸影響不超過(guò)5μm。

將上述參數(shù)直接應(yīng)用于5A06 材料進(jìn)行陽(yáng)極氧化后，氧化膜厚度為45．2μm，堿腐蝕去除量無(wú)法抵消氧化膜層的增長(zhǎng)，經(jīng)測(cè)量，陽(yáng)極氧化后試樣尺寸增加40μm。

在工藝條件相同的情況下，兩種材料陽(yáng)極氧化膜層厚度出現(xiàn)較大差異，5A06 材料氧化膜厚度遠(yuǎn)大于2A12，這是由于5A06 材料中含有鎂，鎂的活潑性高于鋁，在氧化過(guò)程中，先進(jìn)行溶解反應(yīng)，故其成膜速度更快，導(dǎo)致其膜層更厚，故需要對(duì)5A06 材料的氧化參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步摸索試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

由于堿腐蝕時(shí)間、硫酸含量控制相對(duì)范圍較小，故針對(duì)溫度、氧化時(shí)間、氧化電壓進(jìn)行正交試驗(yàn)摸索，因氧化溫度、時(shí)間、電壓參數(shù)與氧化膜厚度均為正相關(guān)的關(guān)系，故設(shè)置為中下限正交方案8組。具體方案如下：

A 組：氧化溫度14℃，氧化時(shí)間33min，氧化電壓17V；B 組氧化溫度14℃，氧化時(shí)間33min，氧化電壓13V；C 組：氧化溫度14℃，氧化時(shí)間20min，氧化電壓17V；D 組：氧化溫度14℃，氧化時(shí)間20min，氧化電壓13V；E 組：氧化溫度18℃，氧化時(shí)間33min，氧化電壓17V；F 組：氧化溫度18℃，氧化時(shí)間33min，氧化電壓13V；G 組：氧化溫度18℃，氧化時(shí)間20min，氧化電壓17V；H 組：氧化溫度18℃，氧化時(shí)間20min，氧化電壓13V。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

采用恒壓輸出，按照各組指定方案對(duì)試樣進(jìn)行陽(yáng)極氧化，氧化完成后，使用Minitest4100 渦流測(cè)厚儀進(jìn)行膜層厚度檢測(cè)，使用外徑千分尺進(jìn)行尺寸測(cè)量。試驗(yàn)結(jié)果如下：A 組：腐蝕尺寸5μm，膜層厚度32．2μm，最終尺寸增加25μm；B 組：腐蝕尺寸5μm，膜層厚度22．2μm，最終尺寸增加15μm；C 組：腐蝕尺寸5μm，膜層厚度18．6μm，最終尺寸增加12μm；D 組：腐蝕尺寸6μm，膜層厚度5．1μm，最終尺寸增加2μm；E 組：腐蝕尺寸5μm，膜層厚度45．2μm，最終尺寸增加40μm；F 組：腐蝕尺寸6μm，膜層厚度34μm，最終尺寸增加36μm；G 組：腐蝕尺寸5μm，膜層厚度26．2μm，最終尺寸增加20μm；H 組：腐蝕尺寸4μm，膜層厚度10．1μm，最終尺寸增加3μm。

2.2 數(shù)據(jù)分析

從試驗(yàn)結(jié)果得到的數(shù)據(jù)可以看出，氧化溫度、氧化時(shí)間、氧化電壓三個(gè)參數(shù)均對(duì)氧化膜的膜層厚度起到重要的影響，關(guān)系為正相關(guān)；當(dāng)氧化溫度、氧化時(shí)間、氧化電壓均處于下限（D 組）時(shí)，膜層厚度與常規(guī)2A12 按照實(shí)際常用參數(shù)時(shí)一致，且對(duì)尺寸的影響在5μm 以內(nèi)，可以忽略，不會(huì)影響產(chǎn)品的實(shí)際尺寸；

當(dāng)氧化溫度處于中限、氧化時(shí)間、氧化電壓均處于下限（H 組）時(shí)，膜層厚度與常規(guī)2A12 按照實(shí)際常用參數(shù)時(shí)一致，且對(duì)尺寸的影響在5μm 以內(nèi)，可以忽略，不會(huì)影響產(chǎn)品的實(shí)際尺寸；

經(jīng)過(guò)對(duì)陽(yáng)極氧化后的試樣按照HB5820．12 進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)336 小時(shí)，均未出現(xiàn)銹蝕，故上述參數(shù)下零件陽(yáng)極氧化后耐蝕性合格[2]。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析，同時(shí)考慮到在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可能存在的一槽多用情況，可選取H 組參數(shù)數(shù)據(jù)作為后續(xù)工藝參數(shù)控制參考，即氧化溫度18±1℃，氧化時(shí)間20±1min，氧化電壓13±1V。

3 結(jié)語(yǔ)

2A12材料與5A06材料陽(yáng)極氧化過(guò)程膜層增長(zhǎng)速度差異較大，5A06 材料陽(yáng)極氧化過(guò)程膜層增長(zhǎng)速度快，氧化溫度、氧化時(shí)間、氧化電壓均對(duì)氧化膜層的增長(zhǎng)起到重要影響作用，關(guān)系均為正相關(guān)，氧化溫度18±1℃，氧化時(shí)間20±1min，氧化電壓13±1V 參數(shù)作為后續(xù)5A06 材料陽(yáng)極氧化工藝控制參數(shù)，可以解決陽(yáng)極氧化對(duì)產(chǎn)品尺寸影響過(guò)大的問(wèn)題，同時(shí)獲得耐蝕性合格的陽(yáng)極氧化膜。