鋁金屬脈沖硬質陽極氧化工藝研究及應用

陳曉麗，張穎杰

(河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山 467001)

鋁金屬脈沖硬質陽極氧化工藝研究及應用

陳曉麗，張穎杰

(河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山 467001)

研究了鑄鋁件、鋁合金及純鋁件的硬質氧化工藝，通過試驗確定了3種鋁金屬材料的脈沖陽極氧化的工藝規范，并在實際應用中取得了較好的效果，滿足產品的性能需求。

硬質陽極氧化;鋁金屬;工藝

0 前言

硬質陽極氧化是鋁金屬的表面處理方法之一，可以制得高品質的防護、裝飾和功能性膜層，為獲得厚而硬度高的氧化膜，需進行厚膜陽極氧化即硬質陽極氧化，硬質陽極氧化作為一種能賦予鋁質零件特殊功能的有效手段其應用越來越廣泛。

目前，硬質陽極氧化常用的是直流、低溫硫酸陽極氧化工藝，但是在低溫電解液和高的電流密度下，由于電流在試樣上分布不均勻局部區域電流過大，嚴重時引起氧化膜擊穿，如降低電流密度，提高電解液溫度，在陽極化時產生氧化膜的溶解，最初生成的氧化膜，多孔性的表面大部分暴露于溶液，使表面部分的孔徑比底部的大，使氧化膜的機械性能變壞，易引起氧化膜的粉化。直流硬質氧化工藝不能處理含Cu量大于2.5%的鋁合金，CuAl2化合物在氧化過程中溶解較快，易使該部位成為電流聚集中心而被燒毀擊穿。脈沖陽極氧化是解決這些問題的有效途途徑之一。筆者主要研究了三種鋁金屬材料的硬質氧化工藝，試驗確定了三種鋁金屬材料的脈沖陽極氧化的工藝規范。

1 試驗部分

1.1 試驗設備

直流單向脈沖電源，制冷機，常規氧化設備。

1.2 試驗樣件材料

結合我公司的生產件，主要研究了鑄鋁件、鋁合金及純鋁件的硬質氧化工藝。

1.3 工藝流程

脫脂→水洗→熱水洗→干燥→堿浸蝕→水洗→酸漂洗→水洗→硬質陽極氧化→水洗→封閉

1.4 前處理工藝

1.4.1 脫脂

FC-315，60 g/L;溫度，60～70℃;時間，1～2 min。

1.4.2 堿浸蝕

堿浸蝕劑，50 g/L;溫度，40～60℃;時間，1～2 min。

1.4.3 酸漂洗

硝酸67.5%(質量分數)，320 mL/L;溫度，常溫;時間，1 min。

1.5 硬質陽極氧化工藝規范

我公司需硬質氧化的鋁零件材質種類主要分為三類：鑄鋁件、鋁合金、純鋁件。分別對此三種零件以不同的溫度、時間、電流密度進行正交試驗，確定出膜層的外觀、硬度、厚度綜合性能較優的硬質氧化工藝。

硫酸98%(質量分數)，60～90 mL/L。脈沖比均為30∶10，根據材質不同，脈沖參數分3～4個階段，鑄鋁與純鋁分三個階段：電流密度分別為2∶1、3∶1.5及4∶2，第一、二階段的時間較短，分別為3 min及5 min，第三階段的時間根據膜厚的要求進行設置。鋁合金增加第四階段，電流密度比為5∶2，其時間根據膜厚不同，設置不同的時間。硬質氧化的溫度較低，鑄鋁及鋁合金的溫度控制在0～5℃，純鋁的溫度可以稍高，溫度控制在6～11℃。

2 質量性能

2.1 硬度

膜層厚度為25～30 μm左右時，硬度值在360 HV左右，能夠滿足電力行業鋁金屬作為耐磨鍍層的需求。

2.2 外觀及抗污性

根據其材質及膜層厚度不同，外觀呈現不同的顏色，膜層致密光滑，用油性筆檢測抗污染性能，表面沒有殘留的痕跡。

3 應用效果

我公司組合封閉電器產品在126、252 kV電壓等級的基礎上開發研制出了800、1 100 kV電壓等級的產品，隨著電器電壓等級的升高，產品對一些鋁質零部件的屏蔽性能、耐磨性能提出了更高的需求，以上硬質氧化的工藝很好的應用到了我公司特高壓電氣產品上并滿足了產品的性能需求。

TQ153.6

A

1003-3467(2012)12-0022-02

2012-06-05

陳曉麗(1980-)，女，從事表面處理工藝的研究與應用，電話：0375-3803759。