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恒定電流密度下鋁合金的硬質陽極
來源:中國鋁材信息網(wǎng) 發(fā)布時間:2007/11/28 10:12:32
  1 前言
  在成都飛機工業(yè)公司與美國麥道公司合作生產(chǎn)MD90機頭的過程中,采用鋁合金硬質陽極氧化工藝。需滿足美方麥道工藝規(guī)范DPS10。01的要求,即成膜的電流密度為18。9A/dm2,最低不能低于9。9A/dm2,膜厚為45~55μm。而我公司及國內采用的工藝的成膜電流密度為2~6A/dm2。在較高電流密度(9。9A/dm2以上)進行陽極化時,零件的燒毀率很高,生產(chǎn)成本較高。因此,為達到美方的要求,且不提高生產(chǎn)成本,必須進行技術改造。
  在高電流密度下形成厚膜的硬質陽極氧化主要采用以下2種方法。
 ?、偻ㄟ^往電解液中添加適量的有機酸或有機化合物,以改善膜層質量,降低零件燒毀率。
  ②通過在不同試樣上施加不同波形的電流來改變膜的成長過程,以提高膜的質量,如交直流疊加、直流疊加方波脈沖等。
  本文著重從改進陽極氧化電源入手,根據(jù)試樣(零件)燒毀率和美軍標MIL-A8625及美國麥道公司工藝標準DPS11。01評價膜層質量。
  2 試驗
  2。1 電解液配方
  配方1:
  硫酸     180~200g/L
  草酸     8~15g/L
  添加劑    30g/L
  溫度     -7~-8℃
  配方2:
  硫酸     280~300g/L
  溫度     -7~-8℃
  2。2 試樣材料及尺寸
  2024—T3(鋁合金) 100mm×100mm ×6mm
  7075—T6(鋁合金) 100mm×100mm ×6mm
  2。3 工藝流程
  裝掛→堿性清洗劑清洗→沖洗→堿腐蝕→沖洗→干燥→局部表面保護→硬質陽極化→沖洗→封閉→沖洗→干燥→拆卸→檢驗
  2。4 電源
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 ?、谥绷鳢B加脈沖電源
  該電源采用可控硅調壓,在直流基礎上加脈沖電流,通斷比為2。5:1。為意大利ELCA公司生產(chǎn)。電流波形見圖1:
  圖1 直流疊加脈沖電源波形示意圖
  ③單相交直流疊加電源
  此電源為可控硅調壓,整流器整流,主要采用直流和交流疊加在一起,正向電流與反向電流比為10∶1到8∶1。電流波形見圖2:
  圖2 單相交直流疊加電源電流波形示意圖
  2。5 膜層性能檢測
  2。5。1 耐磨性試驗
  采用24塊100mm×100mm×6mm的試樣,在Taber磨損機上負荷10N,轉速70r/min,10000次循環(huán)測得數(shù)據(jù)的平均值。
  2。5。2 膜厚的測量
  采用顯微鏡金相法測定。
  3 結果與討論
  直流電源以及直流疊加脈沖電源氧化試驗的結果見表1、2,其燒毀率是以試樣和零件氧化時燒毀的實際數(shù)據(jù)統(tǒng)計而出。由表1、2可見,在較高電流密度(9。9 A/dm2)下,在有添加劑的配方1中所得膜層比在無添加劑的配方2的燒毀率稍低,但燒毀率仍太高,無法直接應用于生產(chǎn)。
  表1 直流電源下鋁合金陽極化的燒毀率
  ──────────────────────
                         燒毀率
  材料  ────────────────
                配方方1     配方2
  ──────────────────────
  2024—T3    45%       50%
  7075—T6    28%       30%
  ──────────────────────
  電流密度為9。9 A/dm2,電流上升時間為5 min。
  表2 直流疊加脈沖電源下鋁合金陽極化的燒毀率
  ──────────────────────
              燒毀率 
      材料  ─────────────────
        配方方1      配方2
    ──────────────────────
   2024—T3    40%        43%
   7075—T6    25%        28%
    ──────────────────────
  電流密度為9。9 A/dm2,電流上升時間為5、10、15 min,加入脈沖為10%、20%、30%。
  2 在交直流疊加電源氧化的情況下,燒毀率幾乎為零。從4。4 A/dm2到9。9 A/dm2、18。9 A/dm2,不管是7075鋁合金還是含有高銅的鋁合金2024,膜層的耐磨性均達到DPS11。01和MIL-A-8625的要求。而且隨著電流密度的增
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