改进铝和铝合金阳极氧化的工艺

改进铝和铝合金阳极氧化的工艺

文斯雄

(贵州航空工业集团公司兴红机械厂，贵阳550205)

摘要：对铝和铝合金零件表面硫酸阳极氧化的生产实践证实，在原硫酸槽液中同时添加适量的草酸、乳酸、丙三醇和硫酸镍后，扩大了工艺温度范围，提高了生产效率，也能保证膜层质量。

1  引  言

  用硫酸阳极氧化工艺来提高铝和铝合金的表面防护性能及装饰性，是沿用己久的工艺方法，由于该工艺生产中严格要求溶液的温度控制在25℃以下，否则会使氧化膜产生疏松粉化、膜层减薄变脆，从而使抗蚀性能降低。以往生产中在氧化槽中安装盘形冷却管和通入压缩空气进行强烈搅拌的方法来降低溶液温度，但效果仍不令人满意。为此，我们在原硫酸槽液中同时添加适量的草酸、乳酸、丙三醇(甘油）和硫酸镍，扩大了工艺温度范围，提高了生产效率，同时能保证膜层质量。

2  阳极氧化的配方与工艺参数

2.1工艺配方

    硫酸( H₂SO₄)           140～180g/L

    草酸( C₂H₂O₄·2H₂O)     5～8g/L

    乳酸( C₃H₆O₃)           5～10g/L

    丙三醇( C₂H₅(OH)₃)       3～5g/L

    硫酸镍( NiSO₄·7H₂O)    5～10g/L

2.2工艺参数

  温度：10～40℃、阳极电流密度：JA= 1～2A/dm²、电极面积比；阴极：阳极=1：2、搅拌方式：压缩空气搅拌。

3溶液配制方法

  (1)在槽中加入1/2体积的蒸馏水（或去离子水），将所需的硫酸在强烈搅拌下缓缓加入，冷却后待用。

  (2)将计算量的草酸、乳酸、丙三醇及硫酸镍分别溶解在蒸馏水（或去离子水）中，随后再分别加入已冷却的硫酸溶液中。

  (3)加入余量1/2体积的蒸馏水（或去离子水）至工作液面，待溶液温度降至工艺温度即可使用。

4溶液维护

  (1)生产中溶液因生成反应和带出损耗，在对溶液调整和补充时，可根据H₂SO₄的消耗量，按配方的比例补充草酸、乳酸、丙三醇(甘油)和硫酸镍。

  (2)严格控制Cl^-的含量，配入槽液用水必须用蒸馏水(或去离子水），否则Cl^-含量的超标，会在零件表面产生点状腐蚀。当Al³⁺、Cu²⁺等超标时，会产生氧化膜透明度和耐蚀性下降，有时在表面产生白斑。此时需要更换或部分更换溶液。

5注意事项

  (1)新配制的溶液需进行铝和铝合金阳极氧化试生产。

  (2)在生产过程中定期分析H₂SO₄、NiSO₄的含量，并进行调整和补充。Al³⁺的含量不超过20g/L。

  (3)生产中严格控制溶液中Cl^-<0.2g/L、NO^3-<0.05g/L、Cu²⁺<0. 02gL、Fe³⁺<0. 2g/L。

  (4)零件装夹具时要有足够的接触面积，保证有良好的导电性，又要防止装夹印痕过大。

  (5)严格控制溶液温度在工艺要求范围内，掌握阳极电流密度与温度对应关系。

  (6)注意压缩空气的搅拌。

  (7)不同牌号的铝合金零件应分槽处理。

6生产工艺

6.1主要工艺流程

    有机溶剂除油→化学除油→热水和冷水清洗→碱腐蚀→冷水洗→出光→冷水洗→阳极氧化→冷水洗→填充封闭→冷水洗→吹干→检验入库。

6.2主要工序配方与工艺参数

  (1)化学除油：Na₃PO₄  40～60／L、Na₂CO₃ 30～40g/L、OP-10 3～5g/L。温度60～80℃，油污除净为止，检查零件水膜连续完整。

  (2)碱腐蚀：NaOH 50～60gL。温度60～70℃，活化时间30～90s。

  (3)出光：50% HNO₃水溶液浸蚀10～30s。对硅含量高的铝板，可在槽液中添加50％HF，能使零件表面更光泽。

  (4)填充封闭：在阳极氧化后40min内进行封闭或染色。用K₂Cr₂O₇ 50～60g/L，pH 6.5～7.5，温度90～98℃，2～30min。或用100℃水煮30min，pH6.8～7.5（用醋酸调整)。

  (5)检验：外观——膜层透明均匀、致密完整、无粗糙疏松、粉化、烧损蚀痕等。耐蚀——用K₂Cr₂O₇ 3g，HCl( d=1.19) 25ml，蒸馏水75ml的溶液点滴( 18～20°C)，变绿色时间>3～5min。

7应用效果

  改进后的硫酸阳极化溶液明显扩大了工作温度范围，在40℃时仍能保持氧化膜致密完整，改进后的阳极氧化处理30～40min，可以达到传统处理40～60min的膜层厚度和耐蚀性能。