航空铝合金局部阳极氧化工艺的应用探讨

程琳

摘  要：铝合金具有优良的性能，但容易腐蚀。阳极氧化通常用于在铝合金表面形成致密的氧化膜，以有效提高其耐腐蚀性。通过跌落试验、电化学试验等手段，确定了铝合金阳极氧化的最佳工艺条件。试样的自腐蚀电位高于基体，自腐蚀电流密度低于基体，表明阳极氧化处理后铝合金的耐蚀性增强。

关键词：航空;铝合金;阳极氧化;氧化工艺

引言：

铝合金因其比强度高、重量轻而被广泛应用于航空航天、航空和民用工业。铝合金通常被阳极化以提高其保护能力，但是在许多特殊情况下，我们需要阳极化工件的局部表面。与整体阳极氧化相比，局部阳极氧化过程更加复杂，局部保护问题增加了加工难度。作者在表面處理车间工作多年，接触过各种局部阳极氧化工件加工。他经验不多，现总结如下供参考。

1工艺参数的研究进展

对于阳极氧化过程而言，工艺参数在其中具有非常重要的作用。一般来说，各种工艺参数能够对阳极氧化膜的各方面性能进行控制。将7A04铝合金在硫酸电解系统中进行阳极氧化处理，研究各项参数对氧化膜的影响，最能终制备出具有高致密结构和较高硬度值的阳极氧化膜。下面对阳极氧化工艺参数的研究进展进行剖析。

1.1电参数的研究进展

根据目前的电流模型，铝合金阳极氧化技术可分为直流阳极氧化、交流阳极氧化和脉冲电流阳极氧化。硫酸电解体系下高电流密度（42A/dm～53A/dm）铝合金6063的阳极氧化，达到75Ixm的厚度和735HV的硬度，最终改善了氧化膜和氧化层的耐腐蚀性。在硼酸电解质，硫酸和草酸电解质中，铝合金2024用恒定电流和降低的阳极压力处理。结果，制备而出的多孔孔径具有一致性以及规律性。表面孔直径稍微减小，表面孔密度降低并且孔壁变厚，从而增加了膜的密度。可以看出，使用具有不同类型电流的电源并更改电参数（例如电压，电流，频率和占空比），可以获得不同的膜层。基于此，我们可以了解到电参数对于阳极工艺而言非常重要。对于具有不同性能要求的不同零件和组件，能够对不同的阳极氧化膜性能进行优化，最终变成更适合后续使用的材料。

2在槽中进行的局部阳极氧化

2.1工艺特点

此过程适用于处理具有复杂表面的几何形状零件，特别是在非阳极氧化区域或镶嵌有其他材料的地方。

2.2工艺流程

加工前验收检查一预除油处理—保护表面免于阳极氧化一安装一化学除油—热水洗涤一冷水洗涤一脱氧—+流动冷水洗一去离子水洗一阳极氧化一流动冷水洗—去离子水洗一封闭一干燥—去除保护层—拆卸并检查

2.3主要工序说明

2.3.1预除油

使用三氯去除油脂或使用有机溶剂清洗来去除工件上的油脂、污渍或其他污垢，并提供良好的粘结力以进行保护。

2.3.2保护

保护过程应根据所用溶液的工作温度和工件的特性选择适当的保护措施，应注意以下几点。

（1）蜡适合低于40°C的溶液温度。高于此温度，蜡保护层将软化并熔化。

（2）绝缘漆的应用温度范围较宽，但耐碱性不是很好。在碱性溶液中的长时间浸泡很容易导致保护层边界翻皮和破裂。

（3）专用夹具通常用铝、聚氯乙烯、尼龙或其他材料制成。利用特殊的夹具保护，必须注意其密封性能，否则溶液泄漏后容易产生缝隙腐蚀和双极性腐蚀。应该注意的是，无论使用哪种保护方法，都会出现识别保护过渡区的问题，应在处理之前加以确认。

2.3.3机械处理

为了获得更为光滑的表面采用机械预处理的方式。如果铝质材料或工件的表面不平整或有各种缺陷（如磨损，麻点，划痕，划痕等），在氧化前不清洗就会在氧化后暴露出来。并且在氧化后，会进一步影响膜的性能。

2.3.4除油

除油是指在压力或机械处理过程中去除铝及铝合金表面上的润滑剂、油脂和各种污染物以及沉积物。在本实验中，使用丙酮超声10分钟以除去油。

2.3.5碱蚀

在基于氢氧化钠的碱性溶液中，铝和铝合金材料会产生均匀且常见的腐蚀。其可以以直观的方式均匀地减薄铝材料，并从表面完全消除氧化膜，使铝材料表面散射的亚光均匀且分散，从而为后续创建均匀色泽的表面打下基础。

2.3.6酸洗

酸洗的目的是消除材料上的水波纹，同时使铸件表面的金属光泽更为明显。为了提高抛光效率，还可以添加添加剂，这一步非常重要，因为温度和时间必须严格控制。最好能有一个恒温装置。另外，如果酸洗的时间太短，则光泽度将不高，如果酸洗的时间太长，则容易受到腐蚀。此外，酸洗浸泡后应立即清洗水，而后清洗后在空气中进行干燥。

2.3.7去灰

去灰过程是去除附着在铝材料表面的灰。铝铸件中的硅含量较高，它不溶于化学脱脂液，并残留在工件表面。在碱蚀刻之后，在合金表面上形成深灰色表面的疏松层。去灰的作用是去除该表面层并中和氧化膜上残留的碱性溶液，从而使铝材表面可以具有干净明亮的钝化表面。

2.3.8水洗

通常，在进行机械处理、脱脂、碱腐蚀、出光等过程后，应立即进行清洗，清洗至确保产品表面清洁。对于本实验来说，采用自来水和去离子水冲洗。

3刷涂阳极氧化

3.1工艺特点

此过程可用于新零件的制作，也可以对旧阳极氧化膜的受损零件进行维修。工件不受储罐尺寸的限制，并且可以通过刷涂的方式对不同的复杂表面进行阳极化处理。

3.2所需设备

常使用的设备是电源、刷涂工具、流体传输装置和辅助容器。电源通常使用整流器6OA，50V规格。刷涂装置包括手柄、电极和电极盖。手柄是绝缘且不导电的，以防止操作员发生电接触。

3.3工艺流程

加工前验收检查—预除油处理—保护表面免于阳极氧化——安装——表面活化——除油—清洗——刷涂阳极氧化——清洗——干燥——去除保护物——拆卸——封闭（按需进行）——检验

3.4主要工序说明

3.4.1保护

对非阳极氧化表面的保护通常使用黏胶带、绝缘漆等材料。

3.4.2装夹

利用导线将工件与电源电极相连。

3.4.3表面活化

用细砂纸打磨需阳极氧化表面，去除自然氧化膜或受损的旧氧化膜。

3.4.4除油

使用的除油液为弱碱性。用刷子蘸除油液，然后在要处理的表面擦拭除油液。在此过程中，工件连接到阴极，刷具连接到阳极，电压为10-20V。除油后，阳极氧化后的工件表面必须具有均匀且连续的水膜，并且可以保持30S而不破损。

3.4.5刷涂阳极氧化

使用铬酸为主的刷涂阳极氧化溶液。用刷子将刷涂溶液浸泡后刷涂在要进行阳极氧化处理的表面上，直到达到所需的厚度。在此过程中，工件连接到阳极，而刷具连接到阴极，电压为20～50V。

结束语

综上所述，近年来，随着高端制造业对铝合金基体表面性能要求的不断提高，阳极氧化技术的发展取得了很大进步，一些新思想、新方法和新工艺不断涌现。然而，环境污染一直是限制这项技术的关键。因此，从节能环保角度出发，有必要进一步优化现有工艺及其组成，准确控制各种工艺参数，探索其物理化学性质，探索更先进、环保、更稳定、更廉价的阳极氧化工艺技术作为未来发展方向。

参考文献

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