航空鋁合金微弧氧化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種航空鋁合金微弧氧化方法，尤其是一種使2A14鋁合金膜層的厚度滿足使用要求的微弧氧化方法。
【背景技術】
[0002]2A14鋁合金是一種航空鋁合金材料，在航空領域中得到廣泛的使用。為滿足使用指標要求，需要對該材料制備的零件進行表面微弧氧化處理，以形成一層微弧氧化膜層。為滿足后續加工的需要，要求該微弧氧化膜層厚度需達到100微米以上。由于該材料沒有成熟的微弧氧化工藝，采用目前其它類型的鋁合金微弧氧化工藝，如將ZL105、ZLl 14及5A02鋁合金的微弧氧化工藝應用到2A14鋁合金中，膜層厚度不足35微米，其主要原因是與2A14鋁合金中較高的銅含量密切相關，銅元素對反應的阻礙作用，導致微弧氧化過程中起弧時間長、電壓上升緩慢、反應程度較輕不劇烈等現象，導致反應后的膜層薄。
【發明內容】
[0003]本發明目的是一種2A14鋁合金微弧氧化方法，實現表面膜層厚度達到一定的指標，滿足使用要求。
[0004]本發明的技術方案是，所述的航空鋁合金微弧氧化方法包括以下步驟:
(1)在微弧氧化槽體中配制微弧氧化溶液，溶液的重量比為氫氧化鉀0.8-1.2g/L、娃酸鈉3-5g/L、四硼酸鈉0.3-0.6g/L、鋁酸鈉3_5g/L，加入順序為鋁酸鈉、氫氧化鉀、娃酸鈉及四硼酸鈉；
(2)將零件進行除油、水洗、烘干，然后對非微弧表面進行保護，采用鋁制掛具進行裝夾，將裝夾后的零件浸入到槽體的微弧氧化溶液中，保證掛具與微弧氧化槽體中的陽極充分接觸；
(3)打開微弧氧化設備電源，設置參數:正向電流密度10-15A/dm2，負向電流:1A;正向占空比:50%，負向占空比:50% ;頻率:50Hz ;反應時間:l_3h ;按開始鍵電源進入工作狀態，待電壓上升為430V以上，或零件表面出現起弧現象時，將負向電流密度設置為6-9A/dm2，整個反應過程均用冷卻設備進行冷卻，保證溶液溫度在16-35°C之間；
(4)反應后關閉電源，將零件取出，卸下夾具、水洗、烘干；
(5)最終檢驗。
[0005]所述的步驟(I)中，配制過程中用潔凈的壓縮空氣全程攪拌以保證藥品進行完全反應；所述的步驟(2)中，零件浸入到槽體的微弧氧化溶液的高度為零件上表面距液面5-lOcm;所述的步驟(3)中，微弧氧化過程中用壓縮空氣進行全程攪拌，保證溶液混合的均勻性與反應溫度的一致性。
[0006]本發明通過分析2A14鋁合金成膜速度慢且薄的原因，通過提高成膜電解液成分并加大反應初期脈沖放電能量來改善成膜速度，將電壓引入到高壓放電區域，使得膜層進入快速增長期后固定脈沖放電能量以達到膜層生長、溶解、再生長、再溶解如此循環的平衡條件，提高膜層厚度的同時保證膜層質量及成膜穩定性。本發明可以使2A14鋁合金零件表面膜層厚度達到110微米以上，其中向基體外生長厚度占總厚度的2/5，向內生長厚度占3/5，減少了外層疏松層所占的比例，為機械加工留有充分磨削余量的同時保證了磨削后的光度及致密度要求，達到航空用零件粗糙度、硬度及厚度的使用要求。
【具體實施方式】
[0007]航空鋁合金微弧氧化方法包括以下步驟:
(1)在微弧氧化槽體中配制微弧氧化溶液，溶液的重量比為氫氧化鉀0.8-1.2g/L、娃酸鈉3-5g/L、四硼酸鈉0.3-0.6g/L、鋁酸鈉3_5g/L，加入順序為鋁酸鈉、氫氧化鉀、娃酸鈉及四硼酸鈉；
(2)將零件進行除油、水洗、烘干，然后對非微弧表面進行保護，采用鋁制掛具進行裝夾，將裝夾后的零件浸入到槽體的微弧氧化溶液中，保證掛具與微弧氧化槽體中的陽極充分接觸；
(3)打開微弧氧化設備電源，設置參數:正向電流密度10-15A/dm2，負向電流:1A;正向占空比:50%，負向占空比:50% ;頻率:50Hz ;反應時間:l_3h ;按開始鍵電源進入工作狀態，待電壓上升為430V以上，或零件表面出現起弧現象時，將負向電流密度設置為6-9A/dm2，整個反應過程均用冷卻設備進行冷卻，保證溶液溫度在16-35°C之間；
(4)反應后關閉電源，將零件取出，卸下夾具、水洗、烘干；
(5)最終檢驗。
[0008]所述的步驟(I)中，配制過程中用潔凈的壓縮空氣全程攪拌以保證藥品進行完全反應；所述的步驟(2)中，零件浸入到槽體的微弧氧化溶液的高度為零件上表面距液面5-lOcm;所述的步驟(3)中，微弧氧化過程中用壓縮空氣進行全程攪拌，保證溶液混合的均勻性與反應溫度的一致性。
實施例
[0009]航空某機型2A14鋁合金滑油泵底座，要求微弧氧化后的膜層厚度大于100微米，其具體實施步驟如下:
(1)在槽體中配制微弧氧化溶液，溶液配比為氫氧化鉀lg/L、硅酸鈉4g/L、四硼酸鈉0.5g/L、鋁酸鈉3g/L(均為重量比)，加入順序為鋁酸鈉、氫氧化鉀、硅酸鈉及四硼酸鈉，配制過程中用潔凈的壓縮空氣全程攪拌以保證藥品進行完全反應；
(2)將零件進行除油、水洗、烘干，然后對非微弧表面進行保護，采用鋁制掛具進行裝夾，將裝夾后的零件浸入到槽體中，浸入高度為零件上表面距液面5cm，保證掛具與微弧氧化槽體中的陽極充分接觸；
(3)打開微弧氧化設備電源，設置參數:正向電流密度14A/dm2，負向電流:1A;正向占空比:50%，負向占空比:50% ;頻率:50Hz ;反應時間:2.5h ;按開始鍵電源進入工作狀態，待電壓上升為450V時，將負向電流密度設置為8A/dm2，整個反應過程均用冷卻設備進行冷卻，保證溶液溫度在16-35?之間，且用壓縮空氣進行全程攪拌，保證溶液混合的均勻性與反應溫度的一致性；
(4)反應后關閉電源，將零件取出，卸下夾具、水洗、烘干；
(5)最終檢驗，用渦流測厚儀在零件上選取10個點進行膜層厚度測量，取平均值，膜層厚度為125 μ m。結論，合格。
【主權項】
1.一種航空鋁合金微弧氧化方法，其特征是，所述的方法包括以下步驟: (1)在微弧氧化槽體中配制微弧氧化溶液，溶液的重量比為氫氧化鉀0.8-1.2g/L、娃酸鈉3-5g/L、四硼酸鈉0.3-0.6g/L、鋁酸鈉3_5g/L，加入順序為鋁酸鈉、氫氧化鉀、娃酸鈉及四硼酸鈉； (2)將零件進行除油、水洗、烘干，然后對非微弧表面進行保護，采用鋁制掛具進行裝夾，將裝夾后的零件浸入到槽體的微弧氧化溶液中，保證掛具與微弧氧化槽體中的陽極充分接觸； (3)打開微弧氧化設備電源，設置參數:正向電流密度10-15A/dm2，負向電流:1A;正向占空比:50%，負向占空比:50% ;頻率:50Hz ;反應時間:l_3h ;按開始鍵電源進入工作狀態，待電壓上升為430V以上，或零件表面出現起弧現象時，將負向電流密度設置為6-9A/dm2，整個反應過程均用冷卻設備進行冷卻，保證溶液溫度在16-35°C之間； (4)反應后關閉電源，將零件取出，卸下夾具、水洗、烘干； (5)最終檢驗。
2.如權利要求1所述的航空鋁合金微弧氧化方法，其特征是，所述的步驟(I)中，配制過程中用潔凈的壓縮空氣全程攪拌以保證藥品進行完全反應。
3.如權利要求1所述的航空鋁合金微弧氧化方法，其特征是，所述的步驟(2)中，零件浸入到槽體的微弧氧化溶液的高度為零件上表面距液面5-lOcm。
4.如權利要求1所述的航空鋁合金微弧氧化方法，其特征是，所述的步驟(3)中，微弧氧化過程中用壓縮空氣進行全程攪拌，保證溶液混合的均勻性與反應溫度的一致性。
【專利摘要】本發明通過提高成膜電解液成分并加大反應初期脈沖放電能量來改善成膜速度，將電壓引入到高壓放電區域，提高膜層厚度的同時保證膜層質量及成膜穩定性。本發明可以使2A14鋁合金零件表面膜層厚度達到110微米以上，為機械加工留有充分磨削余量的同時保證了磨削后的光度及致密度要求，達到航空用零件粗糙度、硬度及厚度的使用要求。
【IPC分類】C25D11-06
【公開號】CN104562141
【申請號】CN201510012245
【發明人】田翠翠, 陸山, 吳彥芬, 王國成, 張彥飛
【申請人】哈爾濱東安發動機（集團）有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月9日