化學(xué)氧化——鑄鋁零件裝飾性表面處理

1、1前言鑄造鋁合金是目前廣泛應(yīng)用的工程材料之一，可分為鋁-硅，鎢-銅，鋁-鎂和鋁-鋅等種類，其中以鋁-硅系鑄鋁合金的應(yīng)用最廣。鑄鋁合金大量應(yīng)用于汽車、摩托車工業(yè)，航空航天工業(yè)、船舶、潛艇工業(yè)，特別是作為框架、支架等結(jié)構(gòu)件以及外裝零件如機(jī)匣殼體等。鑄鋁零件加工成型后，往往要求進(jìn)行裝飾性表面處理。鑄鋁合金零件表面狀況各處不同，有的部位是非加工表面，表面生成氧化皮膜，油污重，有的部位是機(jī)加工表面，表面狀況良好。鑄造鋁合金，特別是鋁銅含量較高的鑄鋁合金，硅銅的加入大大提高了鋁合金的強(qiáng)度，卻增加了表面精飾加工困難。某些型號(hào)的鑄鋁合金是不能進(jìn)行電鍍或陽(yáng)極氧化處理的。比如對(duì)含Cu2%2.5%Si7.5%12%

2、的鑄鋁合金，無(wú)論電鍍或陽(yáng)極氧化處理都是相當(dāng)困難的，要保證電鍍或陽(yáng)極氧化的順利進(jìn)行，往往要有特殊的前處理。某產(chǎn)品殼匣類零件，是硅銅含量較高的壓鑄鋁合金，經(jīng)過(guò)機(jī)械加工成型。根據(jù)產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)要求，產(chǎn)品零件需表面精飾加工和強(qiáng)化。我們經(jīng)過(guò)反復(fù)工藝試驗(yàn)，選擇了無(wú)色化學(xué)氧化方法獲得膜層質(zhì)量良好。2工藝流程化學(xué)氧化方法主要分為4個(gè)步驟:噴丸處理。活化處理。無(wú)色化學(xué)氧化成膜。檢驗(yàn)入庫(kù)。工藝流程如下:噴丸前驗(yàn)收噴丸處理活化處理流動(dòng)水洗無(wú)色化學(xué)氧化流動(dòng)水洗吹干檢驗(yàn)入庫(kù)。2.1噴丸處理噴丸強(qiáng)化并為化學(xué)氧化成膜做好前處理準(zhǔn)備對(duì)鑄鋁零件表面進(jìn)行噴砂處理，雖然可以去除鑄鋁零件表面油污、氧化皮及毛刺等，并使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力而得

3、到強(qiáng)化。但表面粗糙而無(wú)金屬光澤。鑄鋁零件表面在7090堿性除油腐蝕溶液處理雖能夠有效地清潔零件表面，但由于零件表面狀況不同，有非加工表面、有經(jīng)加工的表面，除油腐蝕時(shí)間不易控制。如果除油腐蝕時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，往往發(fā)生不均勻腐蝕。而且除油腐蝕過(guò)度，也會(huì)使零件表面粗糙且無(wú)金屬光澤，不能產(chǎn)生壓應(yīng)力而強(qiáng)化表面。本工藝采用玻璃球丸進(jìn)行噴丸處理。球狀玻璃丸噴射到鑄鋁零件表面不僅能有效地去除油斑污跡，氧化皮等，而且在零件表面形成許多微小半圓形表面，經(jīng)光線反射，呈現(xiàn)金屬光澤，表面粗糙度得到明顯的改觀。而且噴丸處理還能使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，提高表面的疲勞壽命，降低表面對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性，大大強(qiáng)化了零件表面。經(jīng)化學(xué)氧化處理的表

4、面可生成致密而光亮的氧化膜層，完全滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。因此我們選用了噴丸強(qiáng)化處理作為化學(xué)氧化成膜的前處理工序。玻璃球噴丸處理一般控制噴射距離為200350mm，噴射角6070，噴射壓力5kg/mm2，注意避免零件表面局部區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間噴射。2.2活化處理為保持零件表面壓應(yīng)力層不受破壞，對(duì)已經(jīng)噴丸強(qiáng)化處理的鑄鋁零件表面進(jìn)行活化處理。活化處理溶液成分:HNO3(d=1.42)60%HF(40%)20%室溫活化浸漬時(shí)間15s2.3化學(xué)氧化成膜鑄鋁合金零件經(jīng)噴丸強(qiáng)化、活化處理后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行化學(xué)氧化處理。以生成均勻、無(wú)色透明的氧化膜層。化學(xué)氧化有以下A、B兩配方，可任選其一:配方A:重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)

5、33.5g/L鉻酐(CrO3)35g/L氟化鈉(NaF)0.50.8g/L氧化溫度室溫氧化時(shí)間35min配方B:重鉻酸鉀(K2Cr2O7)0.8lg/L氫氟酸(HF40%)0.250.5ml/L非離子型表面活性劑適量pH2.73.5氧化溫度2040氧化時(shí)間3090s配方中重鉻酸鈉、鉻酐、重鉻酸鉀、及氟化鈉、氫氟酸提供重鉻酸根離子和氟離子，在化學(xué)氧化成膜過(guò)程中起重要作用。重鉻酸根離子是氧化劑，是促使氧化膜生成的主要成分。氟離子是活化劑，它與重鉻酸根離子共同作用，有利于生成致密的氧化膜層，須嚴(yán)格控制二者的含量和比例?；瘜W(xué)氧化溶液的pH值要控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，用稀HNO3或NaOH溶液調(diào)整。氧化溶液中添加適量的非離子型表面活性劑有利于增強(qiáng)溶液和零件表面的潤(rùn)濕性，有效地提高產(chǎn)品零件表面的氧化膜質(zhì)量。當(dāng)溫度低時(shí)，氧化成膜反應(yīng)較慢，溫度升高則反應(yīng)速度加快。溶液溫度超過(guò)40時(shí)，氧化膜將粉化，所以，氧化成膜溫度以2530為佳。當(dāng)氧化溶液中鋁離子含量不斷升高，pH值上升超過(guò)控制范圍時(shí)，氧化膜質(zhì)量低劣。這時(shí)應(yīng)該及時(shí)部份或全部更換氧化溶液。