李慶軍

摘 要：含有細(xì)小的深螺紋盲孔鋁件在硫酸陽極氧化后，盲孔內(nèi)殘留的硫酸溶液會破壞盲孔周圍的陽極氧化膜，會對螺紋造成腐蝕，從而影響工件染色，導(dǎo)致工件顏色發(fā)花、不均勻等現(xiàn)象，為了保證陽極氧化、染色后的外觀質(zhì)量，在原有工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝對比實驗。用超聲波進(jìn)行清洗，用稀氨水溶液進(jìn)行中和，用橡膠塞堵住螺紋盲孔，用稀硝酸溶液進(jìn)行表調(diào)，結(jié)果表明用稀硝酸溶液進(jìn)行表調(diào)能明顯改善工件外觀質(zhì)量。對陽極氧化工藝進(jìn)行工藝優(yōu)化完善，經(jīng)批量生產(chǎn)驗證，結(jié)果能滿足外觀質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：木工刀具；螺紋盲孔；普通陽極氧化；染色；固色

引言

鋁合金表面處理的目的是為了給各種鋁合金工件提供一個功能或裝飾的表面，以滿足產(chǎn)品的某些特殊功能或提供一個精美的外觀[1]。木工刀具普遍應(yīng)用于木材加工領(lǐng)域，本公司所生產(chǎn)的木工刀具原材料為2A12鋁材，在裝配刀片前需進(jìn)行普通陽極氧化、染色處理，每個刀具含有10～40個M6×18細(xì)小的深螺紋盲孔，由于經(jīng)陽極氧化后螺紋盲孔內(nèi)殘留有硫酸溶液，在后續(xù)工序中會破壞陽極氧化膜，導(dǎo)致染色后該盲孔周圍出現(xiàn)白色流疤，工件外觀顏色發(fā)花、不均勻現(xiàn)象，擺放一段時間后，盲孔內(nèi)殘留的硫酸與鋁發(fā)生反應(yīng)，形成白色粉末狀硫酸鹽，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。

針對上述問題，結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗，進(jìn)行多種工藝方案對比實驗，找到優(yōu)化方法。

1 實驗

1.1 實驗材料與儀器

試樣（自制，材料及螺紋盲孔尺寸要求與工件保持一致），工藝槽用水皆為去離子水，所用試劑皆為化學(xué)純；JCP-1106超聲波清洗機(jī)（郴州市銀河電子設(shè)備有限公司），ZDDKF系列可控硅整流器（廣州番禺興源電工設(shè)備廠）

1.2 普通陽極氧化、染色工藝（以下簡稱原工藝）流程為：前處理（除油→出光）→普通陽極氧化→水洗→染色→固色

1.2.1 除油。8%～12%SH-867清洗劑，溫度為50～60℃，時間為3～5min，然后用流動冷水清洗。

1.2.2 出光。400～500g/L硝酸，溫度為室溫，時間為0.5～1min，然后用流動冷水清洗。

1.2.3 普通陽極氧化。170～230g/L硫酸（ρ=1.84），20g/L鋁離子，電流密度為1～1.2A/dm2，溫度為15～20℃，時間為35～45min。

1.2.4 水洗、染色。用流動冷水清洗，染色（2.5g/l～3.0g/L紅色PK140染料，pH值為5.0～6.0，溫度為40℃～50℃，時間為8min～15min），然后用流動冷水清洗。

1.2.5 固色。4g/l～7g/l中溫封孔劑，pH值為5.0～6.5，溫度為70℃～80℃，時間為15～20min，然后用流動冷水清洗。

1.3 在原工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝優(yōu)化，分為四組方案進(jìn)行實驗，每組5件樣品。

1.3.1 方案1：陽極氧化、水洗后進(jìn)行超聲波清洗，溫度為室溫，時間為2～3min，再進(jìn)行染色、固色。

1.3.2 方案2：在普通陽極氧化后用2～4%的氨水溶液進(jìn)行中和，溫度為室溫，時間為1～2min，水洗后再進(jìn)行染色、固色[2]。

1.3.3 方案3：在前處理后用橡膠塞堵住螺紋盲孔，再進(jìn)行普通陽極氧化、染色、固色。

1.3.4 方案4：在普通陽極氧化后用200～240g/L的HNO3溶液進(jìn)行表調(diào)，溫度為室溫，時間為2～3min，水洗后再進(jìn)行染色、固色。

2 結(jié)果與討論

在光線充足的自然光或日光燈下目視檢查試樣外觀，顏色應(yīng)均勻、完整、一致，不允許有流疤、臟污。四種方案的試樣經(jīng)普通陽極氧化、染色后外觀如圖1所示，將外觀質(zhì)量進(jìn)行對比，顏色均勻性、是否發(fā)花、有無流疤、擺放一段時間后螺紋盲孔周圍是否形成白色粉末等情況如表1所示。

圖1 四種方案試樣經(jīng)普通陽極氧化、染色后的外觀圖：a為方案1試樣，b為方案2試樣，c為方案3試樣，d為方案4試樣。

表1 外觀質(zhì)量狀況表

通過以上實驗對比得知，由于細(xì)小的深螺紋盲孔能阻礙溶液中硫酸的擴(kuò)散，方案1即用超聲波進(jìn)行清洗仍不能解決硫酸殘留問題。方案2即用稀氨水溶液中和的方法，氨水能與螺紋盲孔內(nèi)的硫酸進(jìn)行中和，外觀有所改善，但由于酸堿中和生成鹽類物質(zhì)，還是會影響染色后的外觀。方案3即用橡膠塞堵住螺紋盲孔，能夠阻止硫酸溶液進(jìn)入螺紋盲孔，染色后能得到良好的外觀。方案4即普通陽極氧化后用稀硝酸溶液進(jìn)行表調(diào)，由于HNO3有很好的擴(kuò)散性，對螺紋盲孔內(nèi)的殘留H2SO4進(jìn)行有效置換，經(jīng)水洗時HNO3更容易清洗干凈，同時硝酸鹽比硫酸鹽有更好的溶解性，避免在螺紋盲孔周圍形成白色粉末狀鹽類物質(zhì)，再進(jìn)行染色后能夠獲得良好的外觀。根據(jù)方案3、方案4，進(jìn)行小批試生產(chǎn)，均能獲得良好的外觀，其中方案3由于工件螺紋盲孔數(shù)量大，進(jìn)行批量生產(chǎn)時用橡膠塞堵螺紋盲孔，待染色后又需卸下橡膠塞，需耗費大量人工工時，相較而言，方案4更有優(yōu)勢。按方案4對原陽極氧化、染色工藝進(jìn)行優(yōu)化完善，經(jīng)批量生產(chǎn)驗證，該方案確實可行，達(dá)到預(yù)期要求。

3 結(jié)論

對于含有細(xì)小的深螺紋盲孔鋁件的普通陽極氧化加工，采用稀硝酸進(jìn)行表調(diào)，然后經(jīng)水洗后能有效清除螺紋盲孔內(nèi)殘留硫酸溶液，染色后，螺紋盲孔周圍出現(xiàn)白色流疤、顏色發(fā)花、不均勻現(xiàn)象、產(chǎn)生白色粉末現(xiàn)象得到明顯改善，工件外觀能達(dá)到預(yù)期要求?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1] 楊丁，黃蕓珠，楊崛. 鋁合金表面處理技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012：5.

[2] 柳玉波，周建陽，邱洪聚，王建國. 表面處理工藝大全.北京：中國計量出版社，1996：5.