王順 王熙嫻
摘? ?要:鋁及其合金具有一種優(yōu)良綜合性能的有色金屬材料, 被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車工業(yè)、航天工業(yè)、電子通訊業(yè)、計(jì)算機(jī)業(yè)。但由于鋁元素較活潑,在空氣中易氧化生成疏松狀氧化膜, 抗腐蝕性能差, 硬度低, 耐磨性差。因此, 在實(shí)際應(yīng)用中對鋁合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪栽鰪?qiáng)其抗蝕能力已成為必不可少的工藝之一。本文主要論述了化學(xué)氧化參數(shù),如濃度、溫度、時(shí)間對結(jié)合力、外觀的影響,同時(shí)提出對轉(zhuǎn)化膜層后續(xù)漆層結(jié)合力的提升辦法。
關(guān)鍵詞:化學(xué)氧化? Alodine1500? 濃度? 溫度? 漆層結(jié)合力
鋁及其合金具有強(qiáng)度高、良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性、反光性強(qiáng)、塑性好、成型性好、無低溫脆性等優(yōu)點(diǎn), 是一種具有優(yōu)良綜合性能的有色金屬材料, 被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車工業(yè)、航天工業(yè)、電子通訊業(yè)、計(jì)算機(jī)業(yè)。但由于鋁元素較活潑,在空氣中易氧化生成疏松狀氧化膜, 抗腐蝕性能差, 硬度低, 耐磨性差。因此, 在實(shí)際應(yīng)用中對鋁合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪栽鰪?qiáng)其抗蝕能力已成為必不可少的工藝之一。
鋁合金表面Alodine處理是鋁合金化學(xué)氧化的一種,在飛機(jī)制造行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。航空鋁合金材料表面Alodine處理,是指在材料表面施加Alodine溶液,使溶液與表面材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在鋁合金材料表面形成化學(xué)轉(zhuǎn)化層。該化學(xué)轉(zhuǎn)化層可以起到防腐作用,也可提高底漆的附著效果,同時(shí)保持航空鋁合金結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性,滿足飛機(jī)零部件之間的導(dǎo)電要求。
化學(xué)氧化得到的氧化膜厚度為0.5~4μm,且吸附力強(qiáng),質(zhì)軟,耐磨,與陽極氧化相比,化學(xué)氧化處理速度快,不消耗電能,所需設(shè)備簡單,操作方便,成本低,且不受零件形狀和大小的限制,在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。
1? 試驗(yàn)?zāi)康?/p>
工業(yè)生產(chǎn)中常用的Alodine1200、1200S,處理后鋁合金表面呈淺金色到棕黃色; Alodine1000、1500,處理后保持鋁合金本色。本文主要介紹Alodine1500,并探究其最優(yōu)參數(shù),滿足生產(chǎn)需求,提升產(chǎn)品質(zhì)量。
2? ?Alodine1500的氧化試驗(yàn)方案
Alodine化學(xué)氧化工藝流程如下:
堿清洗-溫水洗-噴洗-脫氧-冷水洗-噴洗-Alodine氧化-噴洗-干燥。主槽主要控制參數(shù)有槽液濃度(8.593~11.405ml/L)、槽液溫度(65.6~71.1℃)、以及氧化時(shí)間。
目前使用的Alodine工藝文件中,除個(gè)別項(xiàng)目給出了參考時(shí)間為“2~6min”,其余機(jī)型給出的Alodine1500氧化時(shí)間均為“質(zhì)控實(shí)驗(yàn)確定”。為探索最優(yōu)氧化參數(shù)制定了如下方案深入探究Alodine1500氧化時(shí)間。
3? ?Alodine1500試驗(yàn)結(jié)果分析
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析:
①濃度因素影響分析。
對于同樣時(shí)間,同樣溫度下,通過對比實(shí)驗(yàn)如1和4、3和6等,發(fā)現(xiàn)濃度高的試片對比濃度低的試片略微發(fā)黃,但在顏色上無太大差異,均滿足鹽霧實(shí)驗(yàn)要求。
②溫度因素影響分析。
溫度對氧化膜的質(zhì)量有較大的影響。本次實(shí)驗(yàn)觀察到,對于同樣時(shí)間,同樣濃度下,通過對比實(shí)驗(yàn)如1和7、3和9等,發(fā)現(xiàn)Alodine化學(xué)氧化溫度高的試片,在Alodine氧化過程中更快的出現(xiàn)黃色,氧化速率加快,導(dǎo)致最終黃色差異較大。
③時(shí)間因素影響分析。
氧化時(shí)間的長短直接影響氧化膜的膜重,氧化時(shí)間過短或過長都有可能造成膜層缺陷及鹽霧試驗(yàn)不合格。
本次實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn),對于同樣濃度,同樣溫度下,如1和2和3等,Alodine時(shí)間長的試片容易在Alodine之后發(fā)黃,隨著時(shí)間的增加、外觀顏色更深,但影響作用弱于溫度對膜層外觀變化的影響。
4? Alodine1500漆層結(jié)合力的改善辦法
Alodine氧化膜較薄,質(zhì)軟,多孔,有良好的吸附能力。Alodine后漆層結(jié)合力不好有較多因素影響,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:
①結(jié)合力較差零件多出現(xiàn)在鈑金類角片類零件;
②由于鈑金類零件手工操作,表面處理前需進(jìn)行手工溶劑清洗,可提高零件前處理效果;
③針對角片類零件避免一次裝夾過多,導(dǎo)致零件相互接觸,排液不暢,影響轉(zhuǎn)化膜層質(zhì)量;
④針對該類零件需充分進(jìn)行預(yù)處理,堿清洗15min、脫氧8min(如新支線)分別按最大時(shí)間進(jìn)行控制,可有效保證零件表面狀態(tài);
⑤槽液濃度控制應(yīng)在文件要求中上線,同時(shí)單元應(yīng)加強(qiáng)槽液液面控制,避免加水導(dǎo)致液面較高,從而影響槽液濃度;
⑥脫氧、Alodine主槽槽液使用前應(yīng)進(jìn)行充分風(fēng)攪拌15min;
⑦受制于噴淋槽效果不佳,Alodine后應(yīng)增加水管清洗和噴淋同時(shí)進(jìn)行零件清洗;
⑧某項(xiàng)目文件給出,為改善膜層耐蝕性,氧化后零件可在43℃~54℃下干燥20~35min。由于Alodine氧化后到噴漆間隔較短,零件未充分干燥,噴漆后易造成漆層脫落。
5? 試驗(yàn)結(jié)論
綜上,時(shí)間及溫度對Alodine氧化后膜層上色有重要影響,溫度高,Alodine氧化時(shí)間長,濃度高均會(huì)使氧化后膜層上色變色,其中影響力溫度>時(shí)間>濃度。膜層微黃時(shí)會(huì)影響鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果,但在本次實(shí)驗(yàn)中,除個(gè)別參數(shù)出現(xiàn)黃色外觀,但各參數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均滿足鹽霧要求。
實(shí)際生產(chǎn)中,由于零件的復(fù)雜性,脫氧時(shí)間對氧化效果及膜層外觀質(zhì)量一樣有著很大影響,對于不同零件應(yīng)對脫氧時(shí)間同樣進(jìn)行控制。具體控制時(shí)間可參考工藝規(guī)范文件,本文不再概述。
同時(shí)為改善Alodine1500漆層結(jié)合力,需對過程進(jìn)行嚴(yán)格管控,方可保證漆層結(jié)合力,同時(shí)操作人員質(zhì)量意識也尤為重要。
通過實(shí)驗(yàn),為同時(shí)保證Alodine化學(xué)轉(zhuǎn)化膜層質(zhì)量及結(jié)合力,Alodine1500建議最佳控制參數(shù)為如表2所示。
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