铝及其合金表面处理在轻武器上的运用

http://www.pf.hc360.com2015年08月31日10:35 来源:北京电镀网T|T

    慧聪表面处理网讯:李琪敏

    重庆建设工业有发责任公司,重庆,400054

   [摘要]铝及其合金以其独特的机械强度、导热性、无磁性、比重轻、腐蚀产物无毒等一系列优良性质而在制造业上得也日益广泛的应用。经过反复论证试验,我厂已将铝及其合金机匣应用突破了传统的“钢枪”,并将其工艺进行改进深化,使氧化膜的结合强度、耐磨性、及耐蚀、耐光老化等方面都有了很大提高。

    [关键词]硬质阳极氧化;铝及铝合金;整体着色;轻武器

    1 前言

    铝属两性金属,其表面很容易形成一层极薄的氧化膜(厚度约为0.01~0.02μm),在大气中有一定的防腐能力。但由于这层氧化膜是非晶的,它会使铝制品表面失去原有的光泽,此外氧化膜疏松多孔,不均匀,抗蚀能力较差,且容易沾染污迹。因此,铝及铝合金制品通常需要进行表面处理。为了满足轻武器使用要求,我厂采用铝合金硬质阳极氧化法,并对铝合金机匣硬质阳极氧化整体着色工艺进行了深入的研究,形成了一套较为完整的工艺流程,从而使铝及铝合金在轻武器上的应用得以巩固。

    2 铝及铝合金的硬质阳极氧化及着色工艺

    硬质阳极氧化法是一种厚层阳极氧化工艺,是铝及铝合金在低温硫酸电解液中,经过阶梯电流作用而进行的电化学反应。它除具有一般硫酸氧化膜的性质外,还能够使其表面在硬度、耐磨性、结合强度、滑动性能、电穿透强度以及耐腐性等性能方面都能得到提高,是一种能够满足较高要求的表面处理方式。

    轻武器因使用条件决定对于其表面耐磨、耐紫外光照等要求相对较高,选用适当的材料和适当的表面处理方法非常重要。普通阳极氧化只能满足一般外观要求,采用LY11、LY12硬铝合金、LC4超硬铝合金材料在硫酸溶液中得到的硬质阳极氧化层厚度可达到50~80μm,膜层硬度HV0.1370~500。是轻武器上比较理想的表面处理方法。在这里我们主要针对其特点介绍铝合金硫酸硬质阳极氧化工艺过程。

    2.1工艺流程

    装拦→脱脂→上夹具→脱脂→清洗→弱腐蚀→清洗→光泽处理→去离子水清洗→硬质阳极氧化→去离子水清洗→染黑色→清洗→封闭→热水烫干→烘干

    2.2氧化前处理主要工序及工艺条件

    对铝合金工件进行氧化前处理,是获得优质氧化层的重要环节。粗糙或沾有污物的工件表面,是不能得到平滑、结合力好、防腐性能优越的氧化层的。为获得高质量的氧化层,必须作好氧化前处理。通过反复实践,我们总结出以下氧化前处理工艺条件见表1:

表1

前处理 成分 工    艺    参    数
含量g/L 温度℃ 时间min
脱脂 铝件脱脂剂 50~100 50~70 5~10
弱腐蚀 氢氧化钠 40~60 50~70 10~30s
光泽处理 硝酸HNO3 60~120 室温 1~3

    2.3硬质阳极氧化铝合金机匣整体着色工艺

    2.3.1硬质阳极氧化工艺条件(见表2)

表2

名    称 工    艺    参    数
配方1 配方2
硫   酸(g/L) 200~300 200~250
添加剂 LD (g/L) / 5~10
电解液温度(℃) -8~-10 -6~-2
电流密度(A/dm2) 0.5~3 0.5~8
槽端电压(V) 40~120 20~100(视膜厚度而定)
氧化时间(h) 2~2.5(视膜厚度而定) 1~1.5
阴 极 材 料 铅板 铅板
冷 却 方 法 冷冻机冷却 冻机冷却
搅拌 压缩空气搅拌 压缩空气搅拌
电源 可控硅整流计算机控制电源 可控硅整流计算机控制电源
    

    2.3.2染色工艺

    零件经硬质阳极氧化出槽后,为灰黑色,表面疏松多孔,为了提高氧化膜的外观质量,一般要对氧化层进行染色。在轻武器上,主要以染黑色为主,其工艺条件见表3

表3

颜  色 工艺范围 含量(g/L) 温度(℃) 时间(min) PH值
黑  色 深铝黑 15~20 60~70 10~25 4.5~6.5

    2.3.3硬质阳极氧化膜的封闭处理

    通过对铝及铝合金硬质阳极氧化生产工艺条件和参数的优化,采用封闭剂LD-5950进行封闭效果较好(见表4),不仅提高了氧化膜的外观质量,氧化膜的各项性能都得到了提高。

表4

工艺范围 工作条件
项  目 封闭剂封闭LD-5950(g/L) 溶液PH值 温度(℃) 时间(min)
5~6 5.4~6.5 18~35 10~15

责任编辑:郑必佳

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