铸铝材料的抗蚀化学氧化.doc

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1、铸铝材料的抗蚀化学氧化文斯雄1前言铸铝合金是广泛应用的工程材料之一，以Al-Si为基础的合金如ZL101、ZL105。Al-Si为基的铸铝合金有良好的铸造性，可加入Cu.Mg等元素强化，进一步通过热处理提高机械性能，所以Al-Si系铸铝合金大量应用于汽车摩托车，航天航空、船舶舰艇等工业，常用作内燃机活塞、汽缸体、汽缸头作为框架支架等结构件以及机匣壳体等外装零件。铸铝零件加工成型后，要对其表面进行抗蚀防护装饰性表面处理。由于铸铝合金零件表面有的部位是非机加表面，铸造时表面产生的氧化皮膜污迹油灰依然存在。而有的部位则是经机加工表面状况良好。在对其表面除油腐蚀后，很难保持表面均匀一致。又由

2、于铸造铝合金，特别是硅和铜含量较高的铸铝合金，虽然硅和铜的加入人人提高了铝合金的强度，但硅和铜的加入又使其抗蚀精饰加工增加了很多的困难。有些型号的铸铝合金是不能进行电镀或阳极氧化处理的。比如对于含Cu2%〜2.5%,Si7%〜12%的铸铝合金，要保证电镀或阳极氧化进行，往往要进行特殊的前处理。某产品的机匣类零件是含硅、铜量高的压铸铝合金材料，经机械加工成型，根据产詁零件的设计要求，对其表面进行抗蚀精饰加工，并使表面光亮平滑，表而层得以强化。经过反复试验，确定了喷丸强化精饰表面活化及锯酸盐型无色化学氧化成膜工艺，产品质量良好，生产效率高，较好地满足了产品零件抗蚀精蚀的要求。2抗蚀精饰处

3、理工序2.1喷丸强化喷丸处理对压铸铝合金零件表而起净化活化和强化作用，为锯酸盐化学氧化成膜做好前处理准备。本工艺采用玻璃球对压铸铝零件表面进行喷丸强化处理，能够较有效地去除零件表面的污迹、氧化皮，起到净化、活化表面的作用。又由于玻璃球呈球状，喷射到零件表面，可形成许多微小半圆形凹面且具有金属光泽。喷丸还可以对零件表面产生压应力，有效地提高其表面疲劳寿命，降低了零件对应力腐蚀的敏感性，增强了表而强度。喷丸强化处理使用的玻璃球直径选150〜250um,压缩空气必须经油水分离器过滤净化。压缩空气的压力通常控制在500kPa左右为宜。喷射角确定65°±5°较好。喷嘴与工件之间的距离控制在25

4、0〜350mm范围。喷丸处理前应对工件外观检查后轻轻将其摆放在喷丸室内，喷丸时应均匀，顺序喷射，避免局部区域长时间喷射，造成表而过热或产生变形等缺陷。玻璃球可多次循环使用，但多次喷射后应筛选去除粉末，以保证喷射质量。2.2活化处理为了保持零件表面喷丸强化用应力层不致破坏，又有利于进一步活化零件表面，使珞酸盐型化学氧化成膜能顺利进行，需对已喷丸强化处理的表面进—•步作活化处理。活化处理溶液成分及配方为:hno3300〜500mL/LHF30〜50mL/L在室温条件下，浸渍1〜5so2.3抗蚀化学氧化机理和工艺操作经喷丸强化、活化处理的铸铝零件应及时进入铝及铝合金化学氧化溶液屮进行化学氧

5、化。木:产品选择使用洛酸盐溶液氧化法，在室温下进行。处理时间因氧化溶液的不同而有差别。抗蚀化学氧化通常可以选下述溶液之一种工艺配方及参数进行。l)Na2Cr2073.0〜3.5g/LCr033~5g/LNaF0.5〜0.8g/LpH3.5±0.2室温t3〜5min2)K2Cr2070.5〜1.0g/LIIF(40%)0.25〜0.50g/L非离子表而活性剂适量pH2.7〜3.5020〜40°Ct30〜90s重珞酸钠、珞阳1或重珞酸钾在化学氧化溶液屮是氧化剂，它是促使氧化膜生成的主要成分。在酸性条件下铝与7发生氧化还原反应生成氧化膜及铭酸盐膜。氢氟酸、氟化钠屮氟离子（F）起活化剂的作用

6、，它和重銘酸根离子共同作用,有利于生成致密的氧化膜层，要严格控制它们的含量及比例。化学氧化溶液的pH值要严格控制在规定的范围，pH值可以用稀HN0・3或NaOH溶液调整。在化学氧化溶液2）屮添加适量的非离子表面活性剂，有利于增强零件和溶液界面的润湿性，可以有效地提高零件表面氧化膜的质量。化学氧化溶液的温度对氧化成膜有较人影响。当温度低时氧化成膜反应进行较慢；温度升高，氧化成膜反应速度加快，但溶液温度如超过40°C,氧化膜易呈现粉化，质量达不到要求。所以化学氧化溶液控制在25〜30C为最佳温度范围。另外，当化学氧化溶液屮铝离子含量增多，pll值上升超过-•定值，氧化膜质量不佳。此时必须

7、注意及时将部分或全部化学氧化溶液更换，才可以较为有效的确保抗蚀氧化质量。3抗蚀氧化后处理及检验铸铝零件化学氧化成膜后，膜层具有孔隙，需进行封闭处理，使有孔隙的氧化膜产生水化或填充作用，进一步提高化学氧化膜层的抗蚀性能。常采用的封闭填充方法是：1）去离子水封闭于100°C条件下，封闭3〜5min；2）浸有机物封闭处理。进行封闭填充后，清洗吹干，对氧化零件进行外观和耐蚀性检验。对表面无氧化膜或膜层疏松挂灰的铸铝零件要进行返修，重新化学氧化处理。耐蚀性检测采取以