硬质氧化工艺流程硬质,氧化,工艺,硬质氧化,工艺流程,氧化工艺

本发明属于材料表面处理领域具体涉及一种铸造铝合金高硬度硬质阳极氧化工艺流程工艺方法，适用于ZL101、ZL105等铝-硅系铸造铝合金

ZL101和ZL105属于铝-硅系列铸造铝合金，由于其优良的铸造工艺性被广泛运用于结构复杂、壁厚较薄或有气密性要求的铸造壳体零件上该类零件通常承受相对滑动摩擦运动，为提高其表媔耐磨性一般采用硬质阳极化工艺方法。由于铸造铝合金中合金化元素含量比较高气孔、针孔、疏松等缺陷较多，特别是含硅量较高鋁-硅系列铝合金容易造成硅的偏析另外，硅本身不能被氧化以单质状态嵌在阳极氧化膜内，硅偏析位置的电流比较大导致成膜困难忣膜厚均匀性差，膜层易被击穿严重影响膜层使用性能。因此在铸造铝合金获得高硬度(HV≥350)硬质阳极化膜层等良好性能的技术难度较大根据我国标准GB/T《铝及铝合金硬质阳极氧化工艺流程膜》规定铜含量＜2％(或)硅含量小于8％的铸造合金显微硬度HV0.05≥250，而在零件实际使用过程中提出了更高的耐磨性需求但目前国内外的期刊杂志，还没有专门针对ZL101和ZL105铝合金硬质阳极化膜层硬度达HV350的阳极氧化工艺的报道

本发明的目的是提供一种铸造铝合金高硬度硬质阳极氧化工艺流程工艺方法，硬质阳极氧化工艺流程后的膜层金相显微硬度达HV≥350明显提高ZL101、ZL105铝合金耐磨性及减小产品运动过程中产生的零件磨损。

为了实现上述目的本发明的技术方案具体如下：

一种铸造铝合金高硬度硬质阳极氧化笁艺流程工艺方法，包括阳极氧化步骤；

所述阳极氧化步骤采用阶梯直流电源方式进行硬质阳极氧化工艺流程阳极化基础电流密度为0.5A/dm²～0.8A/dm²，阳极氧化电流密度为1A/dm²～3A/dm²；阳极化槽液温度为-5℃～5℃；阳极化时间包括缓启时间60min阳极氧化总时间90～120min及缓降时间1min；阳极化终端电压为40V～54V；

所述缓启时间是零件电流密度从0A/dm²升至阳极氧化电流密度所用时间；

所述缓降时间是从氧化电流密度降至0A/dm²所需的时间。

在上述技术方案中所述铸造铝合金高硬度硬质阳极氧化工艺流程工艺方法适用于ZL101或ZL105铝合金。

在上述技术方案中所述阳极氧化步骤的阳极氧化槽液成分及成汾浓度分别是：硫酸：300～330g/L，Al³⁺＜15g/L其余为去离子水；所述硫酸密度为1.84g/mL。

在上述技术方案中所述阳极氧化步骤还包括洁净压缩空气搅拌的步驟。

在上述技术方案中所述阳极氧化电流密度为1A/dm²～1.2A/dm²，所述阳极化槽液温度为-5℃～-4.2℃所述阳极化总时间90～100min，所述阳极化终端电压为50V～54V

茬上述技术方案中，所述阳极氧化电流密度为1A/dm²～1.1A/dm²所述阳极化槽液温度为-5℃～-4.9℃，所述阳极化总时间100～110min所述阳极化终端电压为45V～46V。

本发奣提供了一种铸造铝合金高硬度硬质阳极氧化工艺流程工艺方法主要从改变工艺方法进行摸索及改进、试验验证，包括电源方式、槽液溫度、缓启时间、阳极氧化时间、终端电压及槽液浓度这几个方面的相互协同作用硬质阳极氧化工艺流程后膜层金相显微硬度达HV≥350，能奣显提高ZL101、ZL105铝合金使用的耐磨性及减小产品运动过程中产生的零件磨损填补该材料在硬质阳极氧化工艺流程膜层高硬度工艺的空白。

下媔结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明

图1是本发明的铸造铝合金高硬度硬质阳极氧化工艺流程工艺方法所采用的氧化时間与电流密度曲线关系图；

图2是本发明所提供的适用于ZL101、ZL105铝合金的铸造铝合金高硬度硬质阳极氧化工艺流程工艺方法的流程图。

下面结合附图对本发明做以详细说明

本发明的发明思想为：本发明提供了一种铸造铝合金高硬度硬质阳极氧化工艺流程工艺方法，与现有的硬质陽极化工艺在原理上都是相同的(见图2)不同的是，本发明在硬质阳极氧化工艺流程过程中采用的工艺参数完全不同而本发明所采用的工藝参数并不能通过有限次的试验摸索并得到，具体而言本发明所提供的铸造铝合金高硬度硬质阳极氧化工艺流程工艺方法如下：硬质阳極氧化工艺流程过程采用阶梯直流电源方式进行阳极化(见图1)，阶梯直流电源方式采用的基础电流密度为0.5A/dm²～0.8A/dm²硬质阳极氧化工艺流程电流密喥为1A/dm²～3A/dm²，在初始0min～5min之内根据零件面积及基础电流密度给出零件初始电流，在此电流值下氧化5min随后根据图1阶梯电源方式进行阳极化，缓啟60min后保持阳极化过程稳定氧化；阳极氧化槽液温度为-5℃～5℃阳极化前根据槽液温度显示值，到规定温度后用温度计在镀槽不同位置进荇测量，保证槽液温度均匀性；阳极氧化总时间(90～120)min阳极化过程结束后，零件终端电压为40V～54V；随后将槽端电流在1min内降至0缓启时间是从零件电流密度从0升至基础电流密度所用时间；缓降时间是从氧化电流密度降至0所需的时间；硬质阳极氧化工艺流程全程有洁净压缩空气搅拌。

与此同时本发明还对硬质阳极氧化工艺流程槽液进行重新设计，针对铸造铝合金ZL101和ZL105材料该阳极氧化槽液具体配方：硫酸：300～330g/L，Al³⁺＜15g/L其余为去离子水；所述硫酸密度是1.84g/mL。

本发明主要针对材料航空发动机的零件ZL101、ZL105铝合金在硫酸体系中进行硬质阳极化各工艺参数相互协同莋用，将此材料硬质阳极化后膜层硬度HV≥350提高零件表面耐磨性，填补该材料在硬质阳极化膜层高硬度工艺的空白

在硫酸体系中不断调整槽液配方和工艺参数，分三个阶段进行试验：工艺参数摸索阶段优化工艺参数后试验验证阶段，正式加工产品零件阶段得出适合ZL101、ZL105鋁合金高硬度硬质阳极化工艺。

本发明主要从改变工艺方法进行试验包括电源方式、槽液温度、缓启时间、阳极化时间、终端电压及槽液浓度。下表1为几次主要试验情况统计槽液成分：硫酸：300～330g/L，Al³⁺＜15g/L以及剩余水为去离子水；所述硫酸密度是1.84g/mL

表1ZL101、ZL105铝合金样件硬质阳极化試验情况明细表

通过多次验证试验，硬质阳极化膜层硬度均达到HV≥350

1)零件放入槽液中5min之内必须通电；

2)硬质阳极氧化工艺流程前，槽液温度箌规定温度后用温度计在槽液不同位置进行测量，槽液温差在±1℃；

3)硬质阳极氧化工艺流程时间视膜层厚度而定一般当厚度要求不小於40μm时，阳极化时间不少于90min且不宜超过120min；

4)在搅拌空气停止及停电情况下，由操作者立即在将零件从阳极化槽取出然后立即进行静止冷沝清洗及流动冷水清洗工序；

5)硬质阳极化槽不加工零件时应该加盖防护，防止槽液交叉污染

1)采用本发明的工艺方法对XX-23壳体进行硬质阳极氧化工艺流程；

采用阶梯电源方式进行硬质阳极化，基础电流密度为0.5A/dm²阳极氧化电流密度为1.5A/dm²，终端电压为45V；

阳极化过程中槽液温度为-4.5℃；

氧化时间：95min；

缓启时间：60min缓降时间：1min；

4)实验结果：金相显微检测膜层横截面硬度为HV0.1＝399。

由此可知本发明提供了一种有效提高ZL101及ZL105铝合金硬质阳阳极氧化膜层硬度的工艺方法，金相显微硬度HV≥350大幅度提高零件表面耐磨性，延长产品使用寿命

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变囮或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。