付國華，江明芮

（桂林長海發(fā)展有限責任公司，廣西 桂林 541001）

筆者所在公司以往制作多波束喇叭板是先對整塊鋁型材進行機加工成型，再彩色化學氧化。該法費時費料，經(jīng)濟效益低，因此改用壓鑄鋁喇叭板為基體。壓鑄件表面存在油污、氧化皮、脫模劑等高溫分解產(chǎn)物，將這些雜質去除后方可進行化學氧化。但無論是采用機械拋光和機床加工，還是采用化學法進行前處理，都存在不少問題。本文針對這些問題，提出相應的改進措施。

1 原前處理工藝存在的問題

1.1 機械法

通過機械拋光去除氧化皮時，后續(xù)化學氧化能夠獲得均勻、光亮的黃色膜層(見圖1)，但零件容易變形或變薄。

圖1 采用機械拋光時所得的化學氧化膜Figure 1 Chemical oxidation film on mechanically polished aluminum die casting surface

采用機床加工處理可以使零件表面變得光亮，后續(xù)化學氧化膜也均勻、光亮，但會暴露鑄造缺陷(如砂眼、針孔)，合格率低，并且存在二次裝夾定位不準和加工內(nèi)腔易出現(xiàn)偏差問題，造成零件報廢。

1.2 化學法

采用一般的導電氧化工藝，工藝流程為：除油(氫氧化鈉80 ~ 100 g/L，溫度80 ~ 90 °C，時間5 ~ 15 s)→水洗→浸亮(硝酸和氫氟酸質量比為3∶1的混合酸，室溫，時間5 ~ 15 s)→水洗→除灰→水洗→彩色化學氧化→水洗→水洗熱→吹干→老化。

為了方便脫模，壓鑄時一般會在鑄鋁液中添加約11.5%的Si，最終所得其實是壓鑄高硅鋁合金。因此在進行化學去氧化皮處理時，基體中的Si會與酸、堿發(fā)生反應，在表面產(chǎn)生大量硅灰，即使去除這層硅灰，由于基材表面受到一定程度的破壞，后續(xù)也無法獲得合格的化學氧化膜，下文將逐一介紹各工序后的情況。

1.2.1 浸亮后掛灰嚴重

如圖2所示，壓鑄鋁合金喇叭板在浸亮后表面出現(xiàn)大面積掛灰。

圖2 硅掛灰現(xiàn)象Figure 2 Smut-like silicon layer on aluminum die casting

1.2.2 除灰后有黑斑

使用壓鑄鋁專用除灰劑去除表面硅灰后，喇叭板露出灰白色的基材表面，但同時存在大量黑斑(見圖3)。

圖3 黑斑現(xiàn)象Figure 3 Black spots on aluminum die casting

1.2.3 彩色化學氧化膜顏色不均勻

鋁型材化學氧化膜的顏色由基材表面光澤決定，基材光澤高時氧化膜呈金黃色并反射彩虹色光澤，表面較粗糙時氧化膜一般只呈灰黃色。分別采用6種不同工藝對除灰后的壓鑄鋁喇叭板進行彩色鈍化，所得氧化膜顏色都不均勻，效果都很差，如圖4所示。其中，工藝3為目前生產(chǎn)所用的工藝，溶液組成和工藝條件為：鐵氰化鉀0.5 g/L，鉻酸酐4 g/L，氟化鈉1 g/L，溫度10 ~ 35 °C，時間40 ~ 60 s。其余5種工藝由彩色鈍化劑廠家進行，具體配方和工藝條件未知。

圖4 化學氧化膜不均勻Figure 4 Non-uniform chemical oxide film on aluminum die casting

2 工藝改進方案

綜上可知，壓鑄鋁喇叭板不能接觸酸和堿，但化學氧化前又必須去除表面油污、氧化皮、脫模劑等高溫分解產(chǎn)物。因此改用其他方法進行前處理，再采用現(xiàn)有工藝進行化學氧化。

2.1 采用布刷輪拋光

采用布刷輪拋光，零件表面氧化皮等污物未除凈，但有光澤，用汽油、酒精清洗干凈后，水洗依然存在疏水膜，化學氧化成膜不均勻，呈灰色，如圖5所示。

圖5 采用布刷輪拋光時所得的化學氧化膜Figure 5 Chemical oxide film formed after polishing with cloth brush wheel

2.2 采用中性除油劑除油

采用市售中性除油劑在溫度40 ~ 70 °C下除油12 h，水洗后存在疏水膜，化學氧化效果差，如圖6所示。

圖6 采用中性除油劑除油時所得的化學氧化膜Figure 6 Chemical oxide film formed after degreasing with neutral degreaser

2.3 噴砂

噴砂能夠高效除去零件表面的氧化皮，操作方便，不損傷基體，只是噴砂后基體表面粗糙、無光澤，所得的化學氧化膜色澤均勻、完整(如圖7所示)。相對而言，采用80目玻璃珠噴砂時所得的化學氧化膜色澤更均勻，并且呈黃色。

圖7 分別采用70目石英砂(左)和80目玻璃珠(右)噴砂后所得的化學氧化膜Figure 7 Chemical oxidation film on aluminum die casting pretreated with 70-mesh quartz (left) and 80-mesh glass bead (right), respectively

3 采用噴砂時的綜合評價

3.1 駐波性能

駐波比(SWR)能反映產(chǎn)品的信號傳輸(或輻射匹配)能力，本工藝要求產(chǎn)品駐波比小于4。綜合考慮后決定舍棄光澤這一性能，選擇采用80目玻璃珠噴砂作為壓鑄鋁喇叭板化學氧化的前處理工藝。從圖8可知，壓鑄鋁喇叭板噴砂后化學氧化所得的膜層駐波比為3.3，低于直接機加成型鋁喇叭板表面氧化膜的駐波比(3.5)，即駐波性能更佳。

圖8 機加件和壓鑄件駐波對比Figure 8 Standing wave comparison between machined parts and die castings

3.2 經(jīng)濟效益

(1) 噴砂操作方便，加工費用低，與銑床加工相比，生產(chǎn)效率提高了30倍。

(2) 與采用化學法前處理產(chǎn)生的污水和污泥處理費用相比，噴砂產(chǎn)生的廢氣處理費用遠遠不及。

4 結語

針對壓鑄鋁喇叭板化學氧化前處理存在的問題，提出了幾種改進方案，最終確定在自制的簡易噴砂設備上采用80目玻璃珠噴砂(壓力為0.4 ~ 0.7 MPa)，再化學氧化，獲得的氧化膜呈均勻的深黃色，駐波性能良好。目前該工藝已應用于多批生產(chǎn)。