硬质阳极氧化

硬质阳极氧化 通常将氧化膜在20µm以上,硬度(HV)在3500以上的阳极氧化.氧化膜按其硬度分类如下 阳极氧化膜 超硬质 硬质 半硬质 普通 软质 硬度HV >4500 3500~4500 2500~3500 1500~2500 <1500 获得硬质氧化膜溶液很多,如;硫酸.多种有机酸(’)电源则有交流电，交直流叠加 脉冲电流等 硬质阳极氧化处理条件为:高电流密度 低温 搅拌。电流密度为普通阳极氧化的2~3倍。低温，是为了抑制溶液对膜的溶解，通过搅拌降温。光用硫酸作电解液，则因硫酸腐蚀 性大，故要求温度小于10?C，此为硫酸硬质阳极氧化法。 若是硫酸中添加有机酸(如苹果酸、乳酸、丙二酸等)则可在常温下氧化，此混合酸硬质阳极氧化法。这两种方法是目前生产中应用较多的方法。 硬质氧化膜性质 1) 硬度 铝合金上可达HV400~600,在纯铝上可达HV500以上。在铝合金中。LC4合金最 易获得硬质氧化膜。 2) 耐磨性 硬质阳极氧化膜、硬度高、耐磨性好。由于膜层具有大量微小孔隙可吸附各种 润滑亮剂，故可以提高其减摩能力。各种材料耐磨性比较如下 材料 L5-1 LF2 硬度镀铬层 硬质镀铬层硬质阳极氧LG1 HV947 化膜 磨耗量(mg) 632 540.8 288.2 45.6 29.1 12.3 备注 中数据为2*10?次回转磨耗量，磨耗数为CS-17,压力为10N 3) 疲劳性能 工件经硬质阳极氧化后，疲劳性能要下降。下降的原因是膜层内微观裂纹顶 端的应力集中造成。例如，LC?合金经硬质阳极氧化后疲劳性能下降50%。硬质阳极 氧化对铝合金应力疲劳影响不大，对高应力疲劳性能影响较大。 4) 耐热性 硬质阳极氧化膜熔点达2050?，导热系数低至67KW/(m?K),耐热性极好。在 短时间内经爱1500~2000?高温没问题。 5) 电绝缘性 硬质阳极氧化膜电阻率大，经封闭处理(浸绝缘或石腊)，击穿电压可达2000V 膜厚µm 未封孔 沸水封孔 沸水和石腊浸渍封孔 25 250 250 550 50 950 1200 1500 75 1250 1850 2000 100 1850 1400 2000 6) 耐蚀性 耐大气腐蚀。在3%NaCL盐雾试验中，可经受数千小时。 7) 结合强度 膜与基体结合强度高。用一般机械方法难除去氧化膜。 硫酸硬质阳极氧化工艺 1) 工艺流程 铝工件?化学除油?清洗?中和?清洗?硬质阳极氧化?清洗?封闭?成 品 2) 溶液配方及工艺条件 配方及工艺条件 1 2 3 硫酸:ρ,1.84 200~300g/L 15% 10% 22~5 电流密度(A/dm) 20~25 25~100 电源 直流 直流 直流 ?? 槽端电压(V) 40~90 25?60 40?120 温度(?) -8~10 0 -5~5 搅拌 机械或空气 机械或空气 机械或空气 阴极材料 纯铝或铅板 纯铝或铅板 纯铝或铅板 时间(H) 2~3 2 2 —3) 溶液配制 用蒸馏水或去离子水，CL含量应?10%;Mg?5g/L，否则会影响氧化质量 与硫酸进行配制。 4) 各种影响膜质量的因素 a) 温度 影响极大通常，溶液温度下降膜硬度及耐磨性提高，一般温度应在??2?为 宜。 b) 溶液浓度 硫酸含量一般在10~30%，浓度低，膜硬度高，特别结纯AL件，更是。 对含Cu量较高的铝合金(LY12除外)。可用高浓度(200~300g/L)硫酸溶液氧化 处理 电流密度增大，氧化膜生成速度快，氧化时间短，膜硬度及耐磨性c) 阳极电流密度 提高。但超过极限电流密度时，氧化时发热增快，阳极(工件)界面温度过高，膜 溶解速度加快膜的硬度下降。 d) 合金成分 合金元素及杂技影响膜的均匀性及质量。如Si影响膜的颜色。含3%以 上的Cu或7.5%以上的Si的铝合金不适于用硬质阳极氧化处理，但若提高电流密 度，采用交直流重叠法，或脉冲电流法氧化可得到成功 5) 操作要求 a) 局部硬质氧化绝缘 对工件需进行局部硬质阳极氧化时，应对其余部分进行绝缘 保护。绝缘保护方法是:将配好的绝缘胶喷涂(或刷或浸)于需保护部位，刷一 次烘干一次，共2~4次。氧化后，胶可用50~70?热水洗去，绝缘配制如下 配成分 备注 方 1 Q98-1硝基胶5份 用X-1稀释搅拌均匀，工作粉度，刷涂为 20~30s(4号粘度计) Q04-3红色硝基磁漆 烘干温度 室温 烘干时间30~60min 2 G98-1过氯乙烯胶液100g 用X-3稀释搅拌均匀，调至适当粘度刷涂或 浸涂 G51-1红色过氯乙烯防腐漆15~20g 3 聚乙烯醇100g 将聚乙烯醇溶于香蕉水中成胶液状或烘干， 60~70? 30min 香蕉水500L 固化时间、温度4H 于140~170?溶解混匀后刷涂 4 地蜡40% 蜂蜡50% 凡士林10% (2) J电压电流控制 电压控制:开始氧化时间电压为9~ 12V，最终电压可根据膜厚度及材料再定。 2,在25min内分5~8次逐渐升电流控制:用直流电恒电流法。氧化开始电流密度为0.5A/dm 2高到5A/dm,然后保持电流密度恒定，每隔5分种调节一次电流，至氧化结束。 氧化过程中，要经常注意电压与电流状况，若有电流突增或电压突降现象发生，应立即断电 检查工件一般是由于工件膜层溶解造成。 (3)对工件的要求 工件表面粗糙度应低于0.8µm;所有锐边、锐角均应倒圆角、半径不小于0.5mm;有螺纹表面不得划伤，，如LF,LF.LC.ZL等合金工件，螺纹顶部和根部应2214101 倒圆角，其半径为0.2mm，氧化处理表面粗糙度应低于1.6mm此外，硬质氧化后工件尺寸会增加(约为膜层厚度的一半)，因此，对氧化后要进一步加工件应留出加工余量。 (4)对挂具、夹具要求 挂具:所有挂具与工件触点，均由铝、铝镁合金、铝硅镀合金制，要求导电好，其余部分进行绝缘保护处理 夹具:设计专用夹具，保证与工件良好电接触并可高电压及电流。 6)常见缺陷及处理方法 缺陷 原因 处理方法 氧化膜厚度不够 a) 氧化时间短 1) 加长时间 b) 电流密度小 2) 加大电流 c) 氧化面积计算不准 3) 重算氧化面积 氧化硬度不高 a) 溶液温度太高 1) 降低温度 b) 电流密度太大 2) 减小电流 c) 厚度太厚 3) 缩短氧化时间 氧化膜被击穿(或烧杯工件) a) 合金中Cu含量过高 1) 换铝材 b) 工件散热不好 2) 加强搅拌 c) 工件与挂具接触不良 3) 改善接触 d) 氧化时通电太急 4) 改善操作条件 混合酸硬质阳极氧化 混合酸硬质阳极氧化溶液配方及工艺条件