航空鋁合金局部陽極氧化工藝的應用探討

程琳

摘? 要：鋁合金具有優良的性能，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、電化學試驗等手段，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。

關鍵詞：航空;鋁合金;陽極氧化;氧化工藝

引言：

鋁合金因其比強度高、重量輕而被廣泛應用于航空航天、航空和民用工業。鋁合金通常被陽極化以提高其保護能力，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雜，局部保護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。他經驗不多，現總結如下供參考。

1工藝參數的研究進展

對于陽極氧化過程而言，工藝參數在其中具有非常重要的作用。一般來說，各種工藝參數能夠對陽極氧化膜的各方面性能進行控制。將7A04鋁合金在硫酸電解系統中進行陽極氧化處理，研究各項參數對氧化膜的影響，最能終制備出具有高致密結構和較高硬度值的陽極氧化膜。下面對陽極氧化工藝參數的研究進展進行剖析。

1.1電參數的研究進展

根據目前的電流模型，鋁合金陽極氧化技術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，硫酸和草酸電解質中，鋁合金2024用恒定電流和降低的陽極壓力處理。結果，制備而出的多孔孔徑具有一致性以及規律性。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。可以看出，使用具有不同類型電流的電源并更改電參數（例如電壓，電流，頻率和占空比），可以獲得不同的膜層。基于此，我們可以了解到電參數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，能夠對不同的陽極氧化膜性能進行優化，最終變成更適合后續使用的材料。

2在槽中進行的局部陽極氧化

2.1工藝特點

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

2.2工藝流程

加工前驗收檢查一預除油處理—保護表面免于陽極氧化一安裝一化學除油—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—去除保護層—拆卸并檢查

2.3主要工序說明

2.3.1預除油

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

2.3.2保護

保護過程應根據所用溶液的工作溫度和工件的特性選擇適當的保護措施，應注意以下幾點。

（1）蠟適合低于40°C的溶液溫度。高于此溫度，蠟保護層將軟化并熔化。

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

（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，必須注意其密封性能，否則溶液泄漏后容易產生縫隙腐蝕和雙極性腐蝕。應該注意的是，無論使用哪種保護方法，都會出現識別保護過渡區的問題，應在處理之前加以確認。

2.3.3機械處理

為了獲得更為光滑的表面采用機械預處理的方式。如果鋁質材料或工件的表面不平整或有各種缺陷（如磨損，麻點，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，會進一步影響膜的性能。

2.3.4除油

除油是指在壓力或機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。在本實驗中，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，從而為后續創建均勻色澤的表面打下基礎。

2.3.6酸洗

酸洗的目的是消除材料上的水波紋，同時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，因為溫度和時間必須嚴格控制。最好能有一個恒溫裝置。另外，如果酸洗的時間太短，則光澤度將不高，如果酸洗的時間太長，則容易受到腐蝕。此外，酸洗浸泡后應立即清洗水，而后清洗后在空氣中進行干燥。

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，在進行機械處理、脫脂、堿腐蝕、出光等過程后，應立即進行清洗，清洗至確保產品表面清潔。對于本實驗來說，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

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雜表面進行陽極化處理。

3.2所需設備

常使用的設備是電源、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規格。刷涂裝置包括手柄、電極和電極蓋。手柄是絕緣且不導電的，以防止操作員發生電接觸。

3.3工藝流程

加工前驗收檢查—預除油處理—保護表面免于陽極氧化——安裝——表面活化——除油—清洗——刷涂陽極氧化——清洗——干燥——去除保護物——拆卸——封閉（按需進行）——檢驗

3.4主要工序說明

3.4.1保護

對非陽極氧化表面的保護通常使用黏膠帶、絕緣漆等材料。

3.4.2裝夾

利用導線將工件與電源電極相連。

3.4.3表面活化

用細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行陽極氧化處理的表面上，直到達到所需的厚度。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。

結束語

綜上所述，近年來，隨著高端制造業對鋁合金基體表面性能要求的不斷提高，陽極氧化技術的發展取得了很大進步，一些新思想、新方法和新工藝不斷涌現。然而，環境污染一直是限制這項技術的關鍵。因此，從節能環保角度出發，有必要進一步優化現有工藝及其組成，準確控制各種工藝參數，探索其物理化學性質，探索更先進、環保、更穩定、更廉價的陽極氧化工藝技術作為未來發展方向。

參考文獻

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