成赫鵬， 林 巧， 羅金山， 陳端杰， 傅文亮， 高懷亮

(1.海裝廣州局， 重慶 400010； 2.重慶長(zhǎng)安望江工業(yè)集團(tuán)有限公司， 重慶 401120)

0 前 言

銅及銅合金具有較高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐腐蝕性及優(yōu)良的成形性，因此被廣泛應(yīng)用于電器、儀表、電子工業(yè)、日常五金和機(jī)械制造業(yè)等行業(yè)[1，2]。 銅及銅合金材料在含有SO2、H2S 等腐蝕性介質(zhì)的大氣中服役時(shí)，更易受到強(qiáng)烈腐蝕，容易出現(xiàn)嚴(yán)重變色，產(chǎn)生銅綠等銹蝕物。

通過(guò)對(duì)銅及銅合金進(jìn)行表面防護(hù)處理，能提高其耐蝕性能。 但由于銅的化學(xué)性質(zhì)不夠活潑，對(duì)其進(jìn)行表面處理一般比較困難。 針對(duì)銅及銅合金的表面處理技術(shù)包括離子液體電鍍、等離子噴涂、激光熔覆、激光合金化、激光表面淬火與重熔技術(shù)等[3]。 這些處理技術(shù)對(duì)銅及銅合金零件的形狀有一定要求，很難進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。 通常采用氧化或鈍化方法，在銅及銅合金零件表面生成一層氧化膜或鈍化膜，以提高零件的保護(hù)和裝飾性能[2]，但氧化與鈍化處理工藝不穩(wěn)定，制備的膜層較薄，防腐蝕效果不理想[4]。

針對(duì)這種情況，結(jié)合某產(chǎn)品外環(huán)、銅套、回轉(zhuǎn)體、光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部零件等紫銅、鋁青銅合金零件使用環(huán)境工況，對(duì)工件提出了消光性好，外觀裝飾性強(qiáng)，耐高溫300～400 ℃，耐腐蝕性能優(yōu)良的要求。 為此，本工作進(jìn)行T1 紫銅及QAl9-4 鋁青銅合金的陽(yáng)極氧化工藝研究，確定膜層主要成分。 采用掃描電子顯微鏡、能譜和金相顯微鏡測(cè)試2 種材料表面的陽(yáng)極氧化膜層的顯微形貌、主要成分和金相組織，從而優(yōu)化氧化工藝參數(shù)，確定最佳陽(yáng)極氧化工藝方案。 采用中性鹽霧試驗(yàn)等方法驗(yàn)證氧化膜層的耐高溫、耐腐蝕性能，以期在保證產(chǎn)品消光性，增強(qiáng)產(chǎn)品的外觀一致性，美化產(chǎn)品外表面的同時(shí)，滿足其在高溫環(huán)境使用的要求，提高防腐蝕性能，延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命。

1 試驗(yàn)與研究方法

1.1 試驗(yàn)材料與藥品

試驗(yàn)材料: T1 紫銅，加工成尺寸為100 mm×20 mm×1 mm 的試樣；QAl9-4 鋁青銅合金，選擇生產(chǎn)用零件，尺寸為φ11 mm×5 mm。

藥品: 硝酸(GB/T 337.1)、硫酸(GB/T 625)、氫氧化鈉(GB/T 209)、鉬酸銨(GB/T 3460－2017)、RLQ-110 去油劑、RLQ-115A 去油劑。 其中，硝酸、硫酸、氫氧化鈉、鉬酸銨的純度為工業(yè)級(jí)。

1.2 工藝流程

打磨銅銹→化學(xué)去油→電解去油→水洗→混酸洗→水洗→陽(yáng)極氧化→水洗→壓縮空氣吹干。

1.2.1 打磨銅銹

當(dāng)零件表面銹蝕物較多時(shí)，使用120 ～240 號(hào)砂紙打磨、清理。

1.2.2 化學(xué)去油

采用RLQ-110 去油劑進(jìn)行化學(xué)去油，溫度50 ～70℃，時(shí)間5～10 min。

1.2.3 電解去油

采用RLQ-115A 去油劑進(jìn)行陽(yáng)極去油。 游離堿度110 ～230 點(diǎn)，電流密度5～20 A/dm2，溫度50～70 °C，時(shí)間1～5 min。

1.2.4 混酸洗

配制硝酸與硫酸的混合溶液，質(zhì)量比為1.43～1.50，通過(guò)調(diào)節(jié)硫酸含量來(lái)降低混合液比重。 溫度為室溫，時(shí)間0.5～2.0 min。

1.2.5 陽(yáng)極氧化

初步確定陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)為氫氧化鈉150.0～200.0 g/L，鉬酸銨0.1～0.3 g/L，溫度80～90 ℃，時(shí)間20～35 min，電流密度0.5 ～1.5 A/dm2。 以不銹鋼板作為陰極，工件作為陽(yáng)極。

陽(yáng)極氧化過(guò)程中，氧化時(shí)間和電流密度是影響氧化膜層外觀顏色、膜層微觀形貌以及耐腐蝕性能的關(guān)鍵參數(shù)。 而在工作范圍內(nèi)工作液濃度和槽液溫度對(duì)膜層綜合性能的影響不明顯。 重點(diǎn)研究氧化時(shí)間和電流密度對(duì)陽(yáng)極氧化膜層的結(jié)構(gòu)及性能的影響。

1.3 膜層性能檢測(cè)方法

利用Quanta 250 掃描電子顯微鏡分析氧化膜的微觀形貌和結(jié)構(gòu)[5]；采用X-Max 20 X 射線能譜儀對(duì)特定點(diǎn)或特定區(qū)域進(jìn)行定量分析[6]，用于檢測(cè)氧化膜層的元素成分及含量，分析氧化膜的主要成膜物質(zhì)；用Observer.A1m AXIO 金相顯微鏡測(cè)試氧化膜厚度，其工作原理是在放大了的覆蓋層橫斷面圖案上測(cè)量覆蓋層厚度[7]。 此外，通過(guò)外觀檢測(cè)、附著強(qiáng)度測(cè)試、耐高溫、中性鹽霧試驗(yàn)等方法考核陽(yáng)極氧化膜層的綜合性能，其中耐腐蝕性測(cè)試是考核膜層性能、評(píng)價(jià)產(chǎn)品使用壽命的重要手段[8]，通過(guò)中性鹽霧試驗(yàn)對(duì)膜層進(jìn)行人工加速腐蝕測(cè)試[9]。

1.3.1 能譜與掃描電子顯微鏡分析

按照GB/T 17359－2012“微束分析 能譜法定量分析”對(duì)陽(yáng)極氧化膜層成分進(jìn)行測(cè)定。

按照J(rèn)Y/T 0584－2020“掃描電子顯微鏡分析方法通則”觀測(cè)陽(yáng)極氧化膜層的微觀形貌。

1.3.2 外觀檢測(cè)方法

按照WJ 2607－2003“兵器產(chǎn)品表面化學(xué)處理與電化學(xué)氧化處理膜層通用規(guī)范”進(jìn)行外觀檢驗(yàn)。 外觀要求呈半光或無(wú)光澤的黑色或深黑色均勻、光滑平整的氧化膜層。

(1)允許的缺陷 因材料和加工狀態(tài)不同而引起的色澤差異；輕微水跡和封閉溶液流痕；輕微的擦傷或劃痕；灰黑色的斑點(diǎn)、條紋、大理石狀花紋；非主要表面上的不可控氣袋[10]。

(2)不允許的缺陷 局部無(wú)膜層；膜層疏松；銹跡、發(fā)花；過(guò)腐蝕；未洗凈的鹽跡[10]；用干布擦拭時(shí)氧化膜，氧化膜被擦掉。

1.3.3 金相顯微鏡法

按照GB/T 6462－2005“金屬和氧化物覆蓋層 厚度測(cè)量顯微鏡法”對(duì)陽(yáng)極氧化膜層厚度進(jìn)行測(cè)量。

1.3.4 附著強(qiáng)度檢測(cè)方法

按WJ 2607－2003 “兵器產(chǎn)品表面化學(xué)處理與電化學(xué)氧化處理膜層通用規(guī)范”第4.4.4.2 條中的擦拭法執(zhí)行:用軟質(zhì)棉織品或?yàn)V紙，在處理膜層上輕輕擦拭，往復(fù)5 次，觀察擦拭用品，應(yīng)不出現(xiàn)相應(yīng)的印跡[10]。

1.3.5 耐高溫檢測(cè)方法

將試樣放入馬弗爐中，升溫至試驗(yàn)溫度，保持恒溫2 h。 到達(dá)時(shí)間后打開馬弗爐，取出試樣，待其冷卻至室溫，觀察試樣變化情況。

1.3.6 中性鹽霧試驗(yàn)方法

按照GB/T 10125－2012“人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)”中第5.2 條內(nèi)容執(zhí)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 成膜機(jī)理和膜層微觀結(jié)構(gòu)

2.1.1 試驗(yàn)現(xiàn)象

陽(yáng)極氧化時(shí)工件作為陽(yáng)極，通電后與工作液發(fā)生劇烈反應(yīng)，表面出現(xiàn)大量小氣泡，工件附近溶液呈淡藍(lán)色，陰極不銹鋼板附近產(chǎn)生大量氣體。 當(dāng)氧化進(jìn)行至約5 min 時(shí)，工作液顏色逐漸由淡藍(lán)色變?yōu)樯钏{(lán)色。 觀察工件變化情況，逐漸由帶金屬光澤的玫紅色變?yōu)榛疑?陽(yáng)極氧化反應(yīng)進(jìn)行至約10 min 時(shí)，觀察發(fā)現(xiàn)工作液顏色加深，呈灰黑色。 工件外表顏色也由灰色進(jìn)一步加深為黑色。

2.1.2 成膜機(jī)理

一般認(rèn)為銅及銅合金在氫氧化鈉溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化時(shí)，首先生成氧化亞銅，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸~。 陽(yáng)極反應(yīng)式為:

一般認(rèn)為該陽(yáng)極反應(yīng)是電化學(xué)步驟和化學(xué)步驟相繼串聯(lián)進(jìn)行的行程。 在陽(yáng)極化開始階段，OH－在陽(yáng)極上放電，析出的氧和銅作用使其表面形成氧化亞銅的薄膜。 后者導(dǎo)致陽(yáng)極鈍化和電位的升高，于是Cu2O 進(jìn)一步失去電子生成Cu2＋，基體表面也可能直接發(fā)生二價(jià)銅的化學(xué)溶解，并在緊靠電極表面的溶液中生成銅酸鈉Na2CuO2，該中間產(chǎn)物經(jīng)水解反應(yīng)，便生成二次產(chǎn)物氧化銅:

這種黑色膜層的形成被認(rèn)為是氧化銅從電極-溶液界面的過(guò)飽和溶液中結(jié)晶析出的過(guò)程。 即在生成Na2CuO2化合物之后，隨后的過(guò)程就和用化學(xué)法從溶液中獲得轉(zhuǎn)化膜的過(guò)程完全相同了。

陰極反應(yīng)式為:

2.1.3 陽(yáng)極氧化膜層微觀結(jié)構(gòu)和外貌特征

(1)氧化膜主要成膜物質(zhì)分析 采用能譜對(duì)T1 紫銅和QAl9-4 鋁青銅合金2 種銅基材料陽(yáng)極氧化前后的膜層進(jìn)行分析，EDS 分析結(jié)果見(jiàn)表1，取樣位置和EDS 譜見(jiàn)圖1～4。

圖1 紫銅裸材的能譜Fig.1 Energy spectrum of bare materials of red copper

圖2 紫銅氧化膜的能譜Fig.2 Energy spectrum of red copper oxide film

圖3 鋁青銅合金裸材的能譜Fig.3 Energy spectrum of bare materials of aluminum bronze alloy

圖4 鋁青銅合金氧化膜的能譜Fig.4 Energy spectrum of aluminum bronze alloy oxide film

表1 紫銅(T1)和鋁青銅合金(QAl9-4)陽(yáng)極氧化前后EDS 分析結(jié)果Table 1 EDS Analysis results of red copper (T1) and aluminum bronze alloy (QAl9-4) before and after anodizing

從表1 數(shù)據(jù)可知，紫銅材料氧化后，銅元素含量減少，氧含量明顯增加；鋁青銅合金材料氧化后，銅元素含量與氧化前基本保持一致，鋁元素明顯減少，氧含量明顯增加。

結(jié)合陽(yáng)極氧化膜層呈黑色的外觀特性，可以確定陽(yáng)極氧化膜層主要成膜物質(zhì)為氧化銅。

(2)氧化膜外觀和厚度 陽(yáng)極氧化膜層較薄，受基體材料狀態(tài)、機(jī)加工痕跡等多種因素影響，采用常規(guī)測(cè)厚儀難以獲得準(zhǔn)確的膜厚數(shù)據(jù)。 因此，利用金相顯微鏡測(cè)試不同工藝時(shí)間下氧化膜層厚度，測(cè)試結(jié)果如表2 所示。

表2 紫銅(T1)和鋁青銅合金(QAl9-4)陽(yáng)極氧化膜層狀態(tài)Table 2 States of anodic oxidation film of red copper (T1)and aluminum bronze alloy (QAl9-4)

肉眼觀察2 種材料分別氧化20，25，30，35 min 后的膜層外觀，因氧化20，35 min 后膜層外觀不太理想，不滿足研制要求，同時(shí)由于2 種材料分別氧化25，30 min 后的外觀基本相近，為此，僅展示2 種材料分別氧化25 min 后的外觀，見(jiàn)圖5。 紫銅和鋁青銅合金陽(yáng)極 氧化膜層的截面形貌見(jiàn)圖6。

圖5 紫銅和鋁青銅合金陽(yáng)極氧化后的外觀Fig.5 Appearance of red copper and aluminum bronze alloy after anodizing

圖6 紫銅和鋁青銅合金陽(yáng)極氧化膜層的截面形貌Fig.6 Cross-sectional morphology of anodic oxidation film on red copper and aluminum bronze alloy

通過(guò)表2 和圖5、圖6 可以看出，紫銅(T1)、鋁青銅合金(QAl9-4)分別氧化20，25，30，35 min 后，膜層厚度未發(fā)生明顯變化，氧化膜層較薄，厚度約為1 ～3 μm。紫銅(T1)、鋁青銅合金(QAl9-4)分別氧化20，25，30，35 min 后，外觀呈現(xiàn)明顯區(qū)別。 其中，氧化25，30 min后獲得光滑的無(wú)光澤黑色氧化膜，膜層外觀均勻、消光性好、裝飾性強(qiáng)。

綜上所述，為保證氧化后膜層外觀形貌滿足產(chǎn)品要求，優(yōu)化陽(yáng)極氧化處理時(shí)間為25～30 min。

(3)氧化膜微觀結(jié)構(gòu) 采用掃描電鏡觀察紫銅和鋁青銅合金試樣的陽(yáng)極氧化膜層形貌結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)氧化膜層表面較粗糙，出現(xiàn)不同程度的凹坑和小孔[11]，具體微觀結(jié)構(gòu)如表3 和圖7、8 所示。

圖7 紫銅氧化膜微觀結(jié)構(gòu)Fig.7 Microstructure of red copper oxide film

圖8 鋁青銅合金氧化膜微觀結(jié)構(gòu)Fig.8 Microstructure of aluminum bronze alloy oxide film

表3 不同電流密度條件下紫銅和鋁青銅合金氧化膜微觀結(jié)構(gòu)Table 3 Microstructure of oxide film of red copper and aluminum bronze alloy under different current densities

電流密度會(huì)對(duì)膜層微觀結(jié)構(gòu)造成影響，通過(guò)對(duì)比分析表3 和圖7、8 得出以下結(jié)論:相較于電流密度分別為0.5 A/dm2和1.5 A/dm2條件下獲得的氧化膜層，紫銅和鋁青銅合金在電流密度為1.0 A/dm2時(shí)得到的氧化膜層僅存在少量小孔和裂紋，膜層微觀結(jié)構(gòu)整體較好。

通過(guò)前期的研究，優(yōu)化陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)為:氫氧化鈉150.0 ～200.0 g/L，鉬酸銨0.1 ～0.3 g/L，溫度80～90 ℃，時(shí)間25～30 min，電流密度1.0 A/dm2。

但由于膜層中小孔和裂紋的存在，腐蝕介質(zhì)極易通過(guò)薄弱部位進(jìn)入基體，造成基體腐蝕，影響產(chǎn)品使用。 為此，開展了陽(yáng)極氧化膜層的封孔處理工藝研究。

2.2 陽(yáng)極氧化后封閉處理工藝研究

2.2.1 陽(yáng)極氧化后封閉處理方法的確定

嘗試選用無(wú)機(jī)鹽封閉和有機(jī)封閉法進(jìn)行氧化膜封孔處理，調(diào)研發(fā)現(xiàn)無(wú)機(jī)鹽封閉方法應(yīng)用面窄，缺少成熟的應(yīng)用案例。 有機(jī)封閉方法應(yīng)用成熟，常選用肥皂封閉、脫水防銹油封閉和涂裝處理。 3 種有機(jī)封閉方法的特點(diǎn)如表4 所示。

表4 多種有機(jī)封閉方法的特點(diǎn)Table 4 Characteristics of a variety of organic sealing methods

綜合考慮3 種有機(jī)封閉方法特點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)工況，確定采用RLF-107 脫水防銹油為封閉介質(zhì)，對(duì)陽(yáng)極氧化后的紫銅和鋁青銅合金材料試樣進(jìn)行封閉處理。 防銹油在氧化膜層表面形成連續(xù)均勻的保護(hù)層，有效填充膜層小孔和縫隙，阻礙腐蝕介質(zhì)滲入，提升膜層耐蝕性能。

2.2.2 脫水防銹油封閉處理工藝要點(diǎn)

第一，封閉前要求吹干工件表面水分，工件保持干燥。 第二，陽(yáng)極氧化后工件采用RLF-107 脫水防銹油進(jìn)行封閉處理，要求零件表面完全覆蓋一層油膜。 第三，封閉后瀝干處理工件表面多余防銹油。

2.3 氧化膜層綜合性能測(cè)試

紫銅(T1)和鋁青銅合金(QAl9-4)試樣經(jīng)陽(yáng)極氧化及封閉處理后，通過(guò)中性鹽霧試驗(yàn)、附著強(qiáng)度測(cè)試、耐高溫測(cè)試考核膜層的綜合防護(hù)性能，確定使用環(huán)境，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)選用提供數(shù)據(jù)支撐。

2.3.1 中性鹽霧試驗(yàn)

中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。 分析表5 可以得出以下結(jié)論:第一，陽(yáng)極氧化后若不封閉，紫銅和鋁青銅合金試樣的耐腐蝕性能與未進(jìn)行陽(yáng)極氧化的裸材幾乎無(wú)差別，封閉處理能夠有效阻礙腐蝕介質(zhì)通過(guò)氧化膜層的孔隙、凹坑等薄弱部位滲入基體，增強(qiáng)膜層耐腐蝕性。 第二，T1 紫銅和QAl9-4 鋁青銅合金試樣經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化及封閉處理后，耐腐蝕性能得到顯著提升，試樣經(jīng)過(guò)168 h 中性鹽霧試驗(yàn)后均未出現(xiàn)銹蝕產(chǎn)物。 相較于裸材試樣，經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化及封閉處理后的紫銅的耐腐蝕性提高6.0 倍，鋁青銅合金的耐腐蝕性提高2.5 倍。

表5 中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of neutral salt spray test

2.3.2 附著強(qiáng)度測(cè)試

用棉布擦拭紫銅和鋁青銅合金試樣表面陽(yáng)極氧化膜層，試驗(yàn)后棉布上未出現(xiàn)黑色痕跡，膜層與基體附著牢固，結(jié)合力優(yōu)良。

2.3.3 耐高溫測(cè)試

表6 為紫銅(T1)和鋁青銅合金(QAl9-4)的耐高溫試驗(yàn)結(jié)果。

表6 紫銅(T1)和鋁青銅合金(QAl9-4)的耐高溫試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Test results of high temperature resistance of red copper (T1) and aluminum bronze alloy (QAl9-4)

表6 表明，T1 紫銅、QAl9-4 鋁青銅合金試樣經(jīng)陽(yáng)極氧化處理后獲得的氧化膜層的耐溫性優(yōu)良，在300、400 ℃高溫條件下均未出現(xiàn)變色、脫落等現(xiàn)象，陽(yáng)極氧化處理顯著提升了基體的耐高溫性能，適合在400 ℃及以下高溫環(huán)境中使用。

3 工藝條件影響與生產(chǎn)應(yīng)用

3.1 工藝條件影響

3.1.1 溶液成分

(1)氫氧化鈉 含量應(yīng)控制在工藝范圍內(nèi)，含量偏高，銅溶解加快，膜層過(guò)厚，但形成了多孔、疏松、附著力差的膜層；含量偏低，膜形成速率慢，膜層薄并呈微紅色。

(2)鉬酸銨 使膜層黑度提高，顏色加深。

3.1.2 溫度

提高溫度能形成致密的氧化膜，同時(shí)也擴(kuò)大了陽(yáng)極電流密度的使用范圍，但溫度過(guò)高時(shí)，銅鍍層溶解過(guò)多；溫度偏低時(shí)，伴隨膜的形成夾雜有微綠的氫氧化物，致使膜層呈灰綠色。 因此，為獲得優(yōu)良的黑色氧化膜，需要合理選擇工藝溫度。

3.1.3 陽(yáng)極氧化電流密度

陽(yáng)極氧化電流密度偏低，使氧化膜生成受阻礙且不均勻，有大量銅酸鈉生成，形成紅褐色膜層。 陽(yáng)極電流密度偏高，發(fā)生以氫氧化鈉為主要溶液的電解反應(yīng)，工件表面產(chǎn)生大量大氣泡，工件過(guò)腐蝕，難以生成氧化膜層。

3.2 生產(chǎn)應(yīng)用

3.2.1 工藝及生產(chǎn)

(1)陽(yáng)極氧化工藝流程如下:打磨銅銹→化學(xué)去油→電解去油→水洗→混酸洗→水洗→陽(yáng)極氧化→水洗→壓縮空氣吹干→封閉→不合格膜層退除(視情況進(jìn)行)。 陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)如下: 氫氧化鈉150.0～200.0 g/L，鉬酸銨0.1～0.3 g/L，溫度80～90 ℃，時(shí)間25～30 min，電流密度1.0 A/dm2。

(2)陽(yáng)極氧化操作要點(diǎn)如下:工件進(jìn)入鍍槽，必須立即調(diào)整電流進(jìn)行電鍍；以工件作為陽(yáng)極，不通電預(yù)熱1～2 min，然后以0.1 ～0.2 A/dm2小電流密度電解3 ～5 min，再逐漸升至1.0 A/dm2；受工件尺寸、形狀等因素影響，根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，若工件表面出現(xiàn)較多大氣泡，應(yīng)及時(shí)調(diào)低電流值，避免出現(xiàn)膜層疏松難附著等問(wèn)題。

(3)對(duì)于不合格膜層，可使用RLQ-201 酸洗劑原液對(duì)其進(jìn)行退除，溫度室溫，時(shí)間0.5～2.0 min。

3.2.2 生產(chǎn)應(yīng)用常見(jiàn)問(wèn)題及處理

研究確定的陽(yáng)極氧化工藝，可以獲得黑度高、外觀均勻性好的氧化膜層，溶液成分較穩(wěn)定，在生產(chǎn)過(guò)程中容易掌握。 實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)工件表面難以覆蓋氧化膜層、膜層缺失等問(wèn)題。 若陽(yáng)極氧化一段時(shí)間后工件表面未能覆蓋上氧化膜層，往往是因?yàn)檠b掛方式不當(dāng)，輔助用銅絲、掛鉤等工裝掛具與工件未能良好接觸，工件導(dǎo)電性差，此時(shí)應(yīng)當(dāng)減少單掛工件裝掛數(shù)量，打磨銅掛鉤與工件接觸部位的氧化膜，增強(qiáng)工件導(dǎo)電性。 若工件表面殘留少量絨毛狀黑色物質(zhì)，則是因?yàn)檠趸瘯r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)當(dāng)將氧化時(shí)間控制在工藝范圍內(nèi)，采用紗布或毛刷輕輕拂去絨毛狀黑色物質(zhì)，直至表面恢復(fù)光滑狀態(tài)。 若同一工件上部分區(qū)域有黑色氧化膜，部分區(qū)域膜層缺失，則是因?yàn)榍疤幚聿粡氐祝茨芡耆コぜ砻嬗臀?；銅合金的成分或表面狀態(tài)不均勻，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)陽(yáng)極氧化前油污的清洗，加強(qiáng)清洗質(zhì)量檢查；陽(yáng)極氧化前在銅合金工件預(yù)鍍上厚度為1 ～5 μm的薄銅層。

4 結(jié) 論

介紹了適用于T1 紫銅及QAl9-4 鋁青銅合金材料批量生產(chǎn)的陽(yáng)極氧化工藝。 采用掃描電子顯微鏡、能譜和金相顯微鏡測(cè)試了2 種材料表面的陽(yáng)極氧化膜層的顯微形貌、主要成分和金相組織，優(yōu)化了陽(yáng)極氧化工藝。 采用中性鹽霧試驗(yàn)、附著強(qiáng)度測(cè)試、耐高溫測(cè)試考核了氧化膜的綜合防護(hù)性能，得出結(jié)論如下:

(1)使用150.0～200.0 g/L 氫氧化鈉、0.1 ～0.3 g/L鉬酸銨的水溶液作為工作溶液，在溫度80～90 ℃，時(shí)間25～30 min，電流密度1.0 A/dm2的條件下，陽(yáng)極氧化后獲得主要成膜物質(zhì)為氧化銅、厚度為1 ～3 μm 的黑色氧化膜。

(2)經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理后，T1 紫銅氧化膜層較疏松、存在少量裂紋和小孔；QAl9-4 鋁青銅合金氧化膜層較緊密，無(wú)凹坑現(xiàn)象，僅存在少量小孔。 2 種材料表面的氧化膜層粗糙，腐蝕介質(zhì)極易通過(guò)小孔、裂紋等薄弱部位進(jìn)入基體，產(chǎn)生腐蝕。

(3)氧化膜層經(jīng)封閉處理后，能夠有效阻礙腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散，增強(qiáng)膜層耐腐蝕性，中性鹽霧試驗(yàn)至168 h 均未出現(xiàn)銹蝕產(chǎn)物。 試驗(yàn)表明，T1 紫銅耐腐蝕性提高6.0倍，QAl9-4 鋁青銅合金耐腐蝕性提高2.5 倍。

(4)氧化膜層與基材金屬結(jié)合較好，適合在400 ℃及以下高溫環(huán)境中使用。 膜層消光性好、裝飾性強(qiáng)，耐高溫范圍廣，防腐蝕性能優(yōu)異，通常作為防護(hù)裝飾、延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命的表面處理方式被廣泛應(yīng)用于儀器儀表的制造以及其他有外觀和防腐要求的產(chǎn)品上。

(5)生產(chǎn)應(yīng)用表明，該陽(yáng)極氧化工藝工作液調(diào)配簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，能夠滿足T1 紫銅、QAl9-4 鋁青銅合金材料工件的批量生產(chǎn)要求。