航空鋁合金微弧氧化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航空鋁合金微弧氧化方法，尤其是一種使2A14鋁合金膜層的厚度滿足使用要求的微弧氧化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]2A14鋁合金是一種航空鋁合金材料，在航空領(lǐng)域中得到廣泛的使用。為滿足使用指標(biāo)要求，需要對(duì)該材料制備的零件進(jìn)行表面微弧氧化處理，以形成一層微弧氧化膜層。為滿足后續(xù)加工的需要，要求該微弧氧化膜層厚度需達(dá)到100微米以上。由于該材料沒(méi)有成熟的微弧氧化工藝，采用目前其它類(lèi)型的鋁合金微弧氧化工藝，如將ZL105、ZLl 14及5A02鋁合金的微弧氧化工藝應(yīng)用到2A14鋁合金中，膜層厚度不足35微米，其主要原因是與2A14鋁合金中較高的銅含量密切相關(guān)，銅元素對(duì)反應(yīng)的阻礙作用，導(dǎo)致微弧氧化過(guò)程中起弧時(shí)間長(zhǎng)、電壓上升緩慢、反應(yīng)程度較輕不劇烈等現(xiàn)象，導(dǎo)致反應(yīng)后的膜層薄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是一種2A14鋁合金微弧氧化方法，實(shí)現(xiàn)表面膜層厚度達(dá)到一定的指標(biāo)，滿足使用要求。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述的航空鋁合金微弧氧化方法包括以下步驟:
(1)在微弧氧化槽體中配制微弧氧化溶液，溶液的重量比為氫氧化鉀0.8-1.2g/L、娃酸鈉3-5g/L、四硼酸鈉0.3-0.6g/L、鋁酸鈉3_5g/L，加入順序?yàn)殇X酸鈉、氫氧化鉀、娃酸鈉及四硼酸鈉；
(2)將零件進(jìn)行除油、水洗、烘干，然后對(duì)非微弧表面進(jìn)行保護(hù)，采用鋁制掛具進(jìn)行裝夾，將裝夾后的零件浸入到槽體的微弧氧化溶液中，保證掛具與微弧氧化槽體中的陽(yáng)極充分接觸；
(3)打開(kāi)微弧氧化設(shè)備電源，設(shè)置參數(shù):正向電流密度10-15A/dm2，負(fù)向電流:1A;正向占空比:50%，負(fù)向占空比:50% ;頻率:50Hz ;反應(yīng)時(shí)間:l_3h ;按開(kāi)始鍵電源進(jìn)入工作狀態(tài)，待電壓上升為430V以上，或零件表面出現(xiàn)起弧現(xiàn)象時(shí)，將負(fù)向電流密度設(shè)置為6-9A/dm2，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程均用冷卻設(shè)備進(jìn)行冷卻，保證溶液溫度在16-35°C之間；
(4)反應(yīng)后關(guān)閉電源，將零件取出，卸下夾具、水洗、烘干；
(5)最終檢驗(yàn)。
[0005]所述的步驟(I)中，配制過(guò)程中用潔凈的壓縮空氣全程攪拌以保證藥品進(jìn)行完全反應(yīng)；所述的步驟(2)中，零件浸入到槽體的微弧氧化溶液的高度為零件上表面距液面5-lOcm;所述的步驟(3)中，微弧氧化過(guò)程中用壓縮空氣進(jìn)行全程攪拌，保證溶液混合的均勻性與反應(yīng)溫度的一致性。
[0006]本發(fā)明通過(guò)分析2A14鋁合金成膜速度慢且薄的原因，通過(guò)提高成膜電解液成分并加大反應(yīng)初期脈沖放電能量來(lái)改善成膜速度，將電壓引入到高壓放電區(qū)域，使得膜層進(jìn)入快速增長(zhǎng)期后固定脈沖放電能量以達(dá)到膜層生長(zhǎng)、溶解、再生長(zhǎng)、再溶解如此循環(huán)的平衡條件，提高膜層厚度的同時(shí)保證膜層質(zhì)量及成膜穩(wěn)定性。本發(fā)明可以使2A14鋁合金零件表面膜層厚度達(dá)到110微米以上，其中向基體外生長(zhǎng)厚度占總厚度的2/5，向內(nèi)生長(zhǎng)厚度占3/5，減少了外層疏松層所占的比例，為機(jī)械加工留有充分磨削余量的同時(shí)保證了磨削后的光度及致密度要求，達(dá)到航空用零件粗糙度、硬度及厚度的使用要求。
【具體實(shí)施方式】
[0007]航空鋁合金微弧氧化方法包括以下步驟:
(1)在微弧氧化槽體中配制微弧氧化溶液，溶液的重量比為氫氧化鉀0.8-1.2g/L、娃酸鈉3-5g/L、四硼酸鈉0.3-0.6g/L、鋁酸鈉3_5g/L，加入順序?yàn)殇X酸鈉、氫氧化鉀、娃酸鈉及四硼酸鈉；
(2)將零件進(jìn)行除油、水洗、烘干，然后對(duì)非微弧表面進(jìn)行保護(hù)，采用鋁制掛具進(jìn)行裝夾，將裝夾后的零件浸入到槽體的微弧氧化溶液中，保證掛具與微弧氧化槽體中的陽(yáng)極充分接觸；
(3)打開(kāi)微弧氧化設(shè)備電源，設(shè)置參數(shù):正向電流密度10-15A/dm2，負(fù)向電流:1A;正向占空比:50%，負(fù)向占空比:50% ;頻率:50Hz ;反應(yīng)時(shí)間:l_3h ;按開(kāi)始鍵電源進(jìn)入工作狀態(tài)，待電壓上升為430V以上，或零件表面出現(xiàn)起弧現(xiàn)象時(shí)，將負(fù)向電流密度設(shè)置為6-9A/dm2，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程均用冷卻設(shè)備進(jìn)行冷卻，保證溶液溫度在16-35°C之間；
(4)反應(yīng)后關(guān)閉電源，將零件取出，卸下夾具、水洗、烘干；
(5)最終檢驗(yàn)。
[0008]所述的步驟(I)中，配制過(guò)程中用潔凈的壓縮空氣全程攪拌以保證藥品進(jìn)行完全反應(yīng)；所述的步驟(2)中，零件浸入到槽體的微弧氧化溶液的高度為零件上表面距液面5-lOcm;所述的步驟(3)中，微弧氧化過(guò)程中用壓縮空氣進(jìn)行全程攪拌，保證溶液混合的均勻性與反應(yīng)溫度的一致性。
實(shí)施例
[0009]航空某機(jī)型2A14鋁合金滑油泵底座，要求微弧氧化后的膜層厚度大于100微米，其具體實(shí)施步驟如下:
(1)在槽體中配制微弧氧化溶液，溶液配比為氫氧化鉀lg/L、硅酸鈉4g/L、四硼酸鈉0.5g/L、鋁酸鈉3g/L(均為重量比)，加入順序?yàn)殇X酸鈉、氫氧化鉀、硅酸鈉及四硼酸鈉，配制過(guò)程中用潔凈的壓縮空氣全程攪拌以保證藥品進(jìn)行完全反應(yīng)；
(2)將零件進(jìn)行除油、水洗、烘干，然后對(duì)非微弧表面進(jìn)行保護(hù)，采用鋁制掛具進(jìn)行裝夾，將裝夾后的零件浸入到槽體中，浸入高度為零件上表面距液面5cm，保證掛具與微弧氧化槽體中的陽(yáng)極充分接觸；
(3)打開(kāi)微弧氧化設(shè)備電源，設(shè)置參數(shù):正向電流密度14A/dm2，負(fù)向電流:1A;正向占空比:50%，負(fù)向占空比:50% ;頻率:50Hz ;反應(yīng)時(shí)間:2.5h ;按開(kāi)始鍵電源進(jìn)入工作狀態(tài)，待電壓上升為450V時(shí)，將負(fù)向電流密度設(shè)置為8A/dm2，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程均用冷卻設(shè)備進(jìn)行冷卻，保證溶液溫度在16-35?之間，且用壓縮空氣進(jìn)行全程攪拌，保證溶液混合的均勻性與反應(yīng)溫度的一致性；
(4)反應(yīng)后關(guān)閉電源，將零件取出，卸下夾具、水洗、烘干；
(5)最終檢驗(yàn)，用渦流測(cè)厚儀在零件上選取10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行膜層厚度測(cè)量，取平均值，膜層厚度為125 μ m。結(jié)論，合格。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種航空鋁合金微弧氧化方法，其特征是，所述的方法包括以下步驟: (1)在微弧氧化槽體中配制微弧氧化溶液，溶液的重量比為氫氧化鉀0.8-1.2g/L、娃酸鈉3-5g/L、四硼酸鈉0.3-0.6g/L、鋁酸鈉3_5g/L，加入順序?yàn)殇X酸鈉、氫氧化鉀、娃酸鈉及四硼酸鈉； (2)將零件進(jìn)行除油、水洗、烘干，然后對(duì)非微弧表面進(jìn)行保護(hù)，采用鋁制掛具進(jìn)行裝夾，將裝夾后的零件浸入到槽體的微弧氧化溶液中，保證掛具與微弧氧化槽體中的陽(yáng)極充分接觸； (3)打開(kāi)微弧氧化設(shè)備電源，設(shè)置參數(shù):正向電流密度10-15A/dm2，負(fù)向電流:1A;正向占空比:50%，負(fù)向占空比:50% ;頻率:50Hz ;反應(yīng)時(shí)間:l_3h ;按開(kāi)始鍵電源進(jìn)入工作狀態(tài)，待電壓上升為430V以上，或零件表面出現(xiàn)起弧現(xiàn)象時(shí)，將負(fù)向電流密度設(shè)置為6-9A/dm2，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程均用冷卻設(shè)備進(jìn)行冷卻，保證溶液溫度在16-35°C之間； (4)反應(yīng)后關(guān)閉電源，將零件取出，卸下夾具、水洗、烘干； (5)最終檢驗(yàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的航空鋁合金微弧氧化方法，其特征是，所述的步驟(I)中，配制過(guò)程中用潔凈的壓縮空氣全程攪拌以保證藥品進(jìn)行完全反應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述的航空鋁合金微弧氧化方法，其特征是，所述的步驟(2)中，零件浸入到槽體的微弧氧化溶液的高度為零件上表面距液面5-lOcm。
4.如權(quán)利要求1所述的航空鋁合金微弧氧化方法，其特征是，所述的步驟(3)中，微弧氧化過(guò)程中用壓縮空氣進(jìn)行全程攪拌，保證溶液混合的均勻性與反應(yīng)溫度的一致性。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明通過(guò)提高成膜電解液成分并加大反應(yīng)初期脈沖放電能量來(lái)改善成膜速度，將電壓引入到高壓放電區(qū)域，提高膜層厚度的同時(shí)保證膜層質(zhì)量及成膜穩(wěn)定性。本發(fā)明可以使2A14鋁合金零件表面膜層厚度達(dá)到110微米以上，為機(jī)械加工留有充分磨削余量的同時(shí)保證了磨削后的光度及致密度要求，達(dá)到航空用零件粗糙度、硬度及厚度的使用要求。
【IPC分類(lèi)】C25D11-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104562141
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510012245
【發(fā)明人】田翠翠, 陸山, 吳彥芬, 王國(guó)成, 張彥飛
【申請(qǐng)人】哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日