一种铝合金精密孔零件的阳极氧化方法与流程

1.本技术涉及表面处理阳极氧化工艺技术领域，尤其涉及一种铝合金精密孔零件的阳极氧化方法。


背景技术：

2.壳体零件的形状为，最大外圆直径:φ32.3，最大高度:13.2，中心孔φ9+0.007
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0.007，深度2.5。零件现有的工艺方法为:氧化前用弹性较好铝合金双排齿片状工装，一排齿片两端夹两个零件，工装的齿片夹在壳体上的两个φ4.8孔内，共8排，每个氧化工装上装16个零件，氧化时使用齿片弹性较好的工装，并对工装翅片的棱角进行打磨，以免在装工装时，工装翅片的棱角对φ4.8孔的棱角挤压损伤，阳极氧化时间为(180~220)分钟，氧化温度:(14
±
1)℃，氧化槽成分含量:硫酸h2so4(180~200)g/l,草酸c2h2o4.2h2o(10~14)g/l。(氧化时的电流密度为(0~5)分钟为1.25a/dm2氧化时的电流密度为(5~10)分钟为1.7a/dm2, 10分钟到结束时电流密度恒定为2.5a/dm2)氧化后，对零件φ9的止端用φ9js7塞规进行检测，通端不做检测。检测合格后对膜层厚度、膜层的绝缘值、膜层着玫瑰红色外观颜色再进行检测，以上要均合格后入库。
3.由于在在φ9孔内装配固定小齿轮过程中，由于铝合金材料(l6)精密孔壳体零件表面氧化膜层过厚，装配时使零件端面出现掉层的现象，及装配前该型号零件重新检测膜层绝缘度时，有的零件膜层绝缘度不符合要求，影响装配和生产进度。公司要求今后铝合金零件雷管座(2a12 t4)零件φ9孔径氧化后必须控制在工艺范围φ9+0.007
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0.007内，膜层绝缘值、膜层厚度和膜层着色外观质量必须符合装配时的检测要求。
4.零件材料为(2a12 t4)的铝合金零件在阳极氧化后的满足的工艺要求为:膜层厚度：20um~40 um、φ9孔符合φ9+0.007
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0.007要求，膜层的绝缘度在500v时，绝缘电阻不小于100mω及氧化后玫瑰红色外观颜色一致、无磕碰、擦拭不掉色、局部漏白等要求这4项技术要求，总共要满足这4个技术要求对氧化过程来说，难度非常的大，氧化过程难以操作，而且机加车间也没有预留φ9孔径膜层余量尺寸。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种铝合金精密孔零件的阳极氧化方法，以解决现有技术中铝合金阳极氧化后，精密孔的尺寸、膜层厚度和绝缘度均难以满足工艺技术要求的问题。
6.本技术采用的技术方案如下：本发明提供一种铝合金精密孔零件的阳极氧化方法，包括：确定铝合金精密孔零件阳极氧化时工装挂具的形状和尺寸，所述工装挂具为铝丝；确定铝合金精密孔零件的孔径膜层余量尺寸；将确定好孔径膜层余量尺寸的所述铝合金精密孔零件通过所述工装挂具挂接在阳极氧化槽体上端的阳极导电杆上进行阳极氧化，所述阳极氧化为通过钛合金工装进行氧
化，所述阳极氧化采用恒电压操作方法；检测经阳极氧化后的铝合金精密孔零件的膜层绝缘度是否合格。
7.进一步地，所述铝丝的尺寸中直径为φ4，长为60cm，所述铝丝的形状为一端m4的螺纹孔，另一端形成有挂钩。
8.进一步地，所述螺纹孔长2cm。
9.在一种可实现的实施方式中，确定铝合金精密孔零件的孔径膜层余量尺寸，包括：初步设定铝合金精密孔零件的孔径余量尺寸，并选取多个进行阳极氧化，所述阳极氧化采用所述工装挂具；阳极氧化后经检测，若膜层厚度、外观质量、膜层绝缘值的合格率符合工艺要求，则确定铝合金精密孔零件的孔径余量尺寸初步设定的尺寸。
10.在一种可实现的实施方式中，确定铝合金精密孔零件的孔径膜层余量尺寸，还包括：若膜层厚度、外观质量、膜层绝缘值的合格率不符合工艺要求，则再次设定铝合金精密孔零件的孔径余量尺寸，选取多个零件进行阳极氧化，所述阳极氧化采用所述工装挂具；阳极氧化后经检测，若膜层厚度、外观质量、膜层绝缘值的合格率符合工艺要求，则确定铝合金精密孔零件的孔径余量尺寸为再次设定的尺寸。
11.在一种可实现的实施方式中，将确定好孔径膜层余量尺寸的所述铝合金精密孔零件通过挂钩挂接在阳极氧化槽体上端的阳极导电杆上进行阳极氧化，包括：将确定完成孔径膜层余量尺寸的铝合金精密孔零件，从公差范围小的零件起每10个进行大小依次排序，并通过所述挂钩挂接在阳极氧化槽体上端的阳极导电杆上进行阳极氧化；氧化90分钟后取出，用φ9js7的塞规检测，若孔径符合合格标准，取出；若孔径检测不合格，则再次通过所述挂钩挂接在阳极氧化槽体上端的阳极导电杆上进行阳极氧化。
12.在一种可实现的实施方式中，检测经阳极氧化后的铝合金精密孔零件的膜层绝缘度是否合格，包括：将氧化后的铝合金精密孔零件放在铜质带有伸出8mmx5mm长的夹片及底面的圆形工装内，进行全面检测，若一处检测电阻值小于100mω，则整个零件的膜层绝缘度不合格。
13.进一步地，所述全面检测，包括对铝合金精密孔零件的棱边、尖角、孔壁、凹槽、弧面、平面进行检测。
14.在一种可实现的实施方式中，包括首槽氧化：选取铝合金精密孔零件个数为多件，槽液温度:设定6℃,过程温度(5.8~6.6)℃；工作电压:23v；槽液配方：草酸含量:12.21g/l,硫酸:273.4g/l；阳极氧化预设时间后经检测，若所述孔径合格、外观膜层绝缘度均未全部检测合格，则继续选取多个铝合金精密孔零件进行下一槽氧化。
15.在一种可实现的实施方式中，恒电压操作方法，还包括：若所述孔径合格、外观膜层绝缘度均全部检测合格，则结束检测。
16.采用本技术的技术方案的有益效果如下：
本发明的一种铝合金精密孔零件的阳极氧化方法，通过确定铝合金精密孔零件阳极氧化时工装挂具的形状和尺寸、阳极氧化过程大量实验确定铝合金精密孔零件的孔径膜层余量尺寸和阳极阳极氧化过程改变氧化方法:将恒电流法改为恒电压法，提高槽浓度和氧化过程用φ9js7赛规不间断检测孔径,氧化后，零件外观颜色光亮、色泽均匀一致、着色零件表面用无水乙醇擦拭后不掉色，零件内外表面及棱角各处膜层的绝缘值均符合工艺要求，产品的合格率得到大的提高，运用此工艺方法在对1000多个该零件进行阳极氧化，氧化后产品合格率保持在90%左右，决绝了困扰多年铝合金精密孔零件的阳极氧化合格率低的问题，提高了产品质量和工厂的生产进度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例一种铝合金精密孔零件的阳极氧化方法的流程图。
具体实施方式
19.下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的系统和方法的示例。
20.为了保证零件阳极氧化后，精密孔的尺寸、膜层厚度和绝缘值和外观质量满足工艺技术要求。本发明提出了一种铝合金精密孔零件的阳极氧化方法，具体如下所述。
21.其中，需要说明的是，本发明的实施例以铝合金精密孔零件的φ9孔径为例进行描述，本发明的方法还可以适用于其他的孔径，比如φ6孔径、φ20孔径等，在此不做限制。
22.参见图1，为一种铝合金精密孔零件的阳极氧化方法的流程图。
23.本技术提供的一种铝合金精密孔零件的阳极氧化方法，包括：s100:确定铝合金精密孔零件阳极氧化时工装挂具的形状和尺寸，所述尺寸直径为φ4铝丝，长为60cm，所述形状为一端具有长2cm的m4的螺纹，另一端形成有挂钩。
24.可以了解的是，因为用恒电流氧化方法无法控制零件的孔径尺寸，零件从工装取下后，若孔径尺寸不到位，不能在重新氧化，因为铝合金工装氧化过程产生膜层绝缘，从工装卸下零件后，再装上去后由于无法还原到开始的上工装位置，而且使用此工装时，重新装上的零件不导电无法继续氧化，而且使用此工装时，挂具上、下处的零件膜层厚度不一致，现场操作很难控制。
25.同时，采用恒电流方法氧化时挂在槽体上端中间的阳极导电杆上，但由于铝丝材质较软，氧化过程螺纹部位容易和零件螺纹孔出现咬合，反而在卸铝丝时容易损伤零件的螺纹孔，因此采用铝合金工装的办法行不通。
26.而钛合金工装具有在氧化过程不产生氧化膜或产生很薄的氧化膜，氧化膜导电，在整个氧化过程导电性能不变，而且在重复使用时，不用退除零件表面的氧化膜。重复使用频率高，使用寿命长的优点。因此改为钛合金工装进行试验，考虑该铝合金零件的特殊性，
工装选用长为6cm,直径为φ4钛丝，将一端做成长为2cm的m4的螺纹，做好后上在零件m4的螺纹孔。一端做成挂钩状，氧化时挂在槽体上端中间的阳极导电杆上。
27.s200:确定铝合金精密孔零件的φ9孔径膜层余量尺寸。
28.其中，根据氧化后膜层厚度与零件尺寸增长的比例关系(因为2a12 t4铝合金零件阳极氧化时，氧化膜层生长的慢、膜层薄)初步设定铝合金精密孔零件的φ9孔径范围。
29.在一种可实现的实施方式中，具体包括：初步设定铝合金精密孔零件的φ9孔径余量尺寸为(φ9+0.035 +0.020)；采用20个零件进行阳极氧化试验，所述试验采用铝合金工装，氧化200分钟；氧化后经检测，其中6个零件φ9孔氧化后φ9+0.07
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0.07，且膜层厚度、外观质量、膜层绝缘值等要求均符合工艺要求；有4个零件表面粗糙，10个零件孔径不符合要求，孔径偏小，合格率为30%。说明预留φ9孔径膜层余量尺寸范围偏小。
30.在一种可实现的实施方式中，还包括：再次设定铝合金精密孔零件的φ9孔径余量尺寸为(φ9+0.045 +0.030)；采用12个零件进行阳极氧化试验，所述试验采用铝合金工装，氧化220分钟；氧化后经检测，氧化后孔径处膜层增加的尺寸大于零件其它部位膜层增加的尺寸；其中4个零件φ9孔氧化后φ9+0.07
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0.07，且膜层厚度、外观质量、膜层绝缘值等要求均符合工艺要求；有2个零件表面粗糙，6个零件孔径不符合要求，孔径偏小，合格率为33%。
31.s300:将确定好φ9孔径膜层余量尺寸的所述铝合金精密孔零件通过所述挂钩挂接在硬质阳极氧化槽体上端的阳极导电杆上进行阳极氧化，所述阳极氧化为通过钛合金工装进行氧化，所述阳极氧化采用恒电压操作方法。
32.其中，需要说明的是，选用10个零件按孔径尺寸检测数据大小比较接近的值水平放置在溶液中进行氧化，用钛合金工装进行氧化，改变氧化方法，以前是控制氧化时间，氧化时间结束时，将零件从槽液中全部取出，对φ9孔进行测量，现在改变控制办法，控制氧化过程的φ9孔径，对φ9孔径进行测量。
33.因为钛合金工装氧化过程工装表面不产生氧化膜或产生的氧化膜层很薄，不影响其导电性,钛合金工装上在零件的m4的螺纹孔中，在零件取出和重新放置时，钛合金工装和零件接触点不发生位置变化，不影响其导电性。
34.在一种可实现的实施方式中，所述阳极氧化，包括：根据φ9孔径孔预留膜层余量尺寸φ9+0.045 +0.030的范围，从公差范围小的零件起每10个进行大小排序开始进行氧化；氧化90分钟后开始从槽液取出，用φ9js7的塞规检测，若孔径检测合格，取出，补充一个废零件，保持整个过程氧化电流不变；若孔径检测不合格，可以放在槽液中继续氧化。
35.s400:检测经阳极氧化后的铝合金精密孔零件的膜层绝缘度是否合格。
36.其中，氧化后对零件的膜层厚度和绝缘度进行检测，这次对零件膜层绝缘度检测方法发生改变，以前检测方法为检测时，两支表头全放在零件的表面，一只固定，一只在零
件上移动检测。
37.在一种可实现的实施方式中，具体包括：将氧化后的铝合金精密孔零件放在铜质带有伸出8mmx5mm长的夹片及底面的圆形工装内，一只表头夹在铜片上，一只表头放在零件上进行全面检测，若一处检测电阻值小于100mω，则整个零件的膜层绝缘度不合格；其中，所述全面检测包括对铝合金精密孔零件的棱边、尖角、孔壁、凹槽、弧面、平面进行检测。
38.所述全面检测，包括：选取20个氧化后的铝合金精密孔零件，氧化后发现预留孔径在φ9+0.045 +0.040之间的零件阳极氧化3~4个小时后，φ9孔径处的膜层增加不上去，孔径检测不合格；将φ9孔预留膜层余量尺寸改为φ9+0.040 +0.025；选取20个氧化后的铝合金精密孔零件，90分钟时开始测量零件的孔径，阳极氧化时间到130分钟时，第一个零件孔径合格取出，230分钟时孔径结束氧化过程，取出零件；检验19件零件φ9孔径合格、外观质量、膜层厚度和膜层绝缘值均全部检测合格；其中，2件零件因测量过程塞规磕碰零件φ9孔口，局部有损伤，局部有露白；2件氧化过程局部烧伤，零件外观局部粗糙；3件零件膜层绝缘值检测不合格；4件零件孔径较大，产品合格率为63%。
39.在一种可实现的实施方式中，恒电压操作方法，包括首槽氧化：零件个数为10件，槽液温度:设定6℃,过程温度(5.8~6.6)℃；工作电压:23v；槽液配方：草酸含量:12.21g/l,硫酸:273.4g/l；氧化到90分钟时开始测量零件的孔径，120分钟第一个零件孔径合格，140分钟时，零件全部氧化合格；7件零件孔径合格、外观膜层绝缘度均全部检测合格；3件零件因测量过程塞规磕碰零件φ9孔口，局部有损伤，局部有露白；产品阳极氧化最终合格率为70%。
40.在一种可实现的实施方式中，恒电压操作方法，还包括第二槽氧化：零件个数为16件，槽液温度:设定温度5℃,过程温度:(4.7~5.4)℃；工作电压:23v；槽液配方：草酸10.49g/l,硫酸:249.7g/l；90分钟时开始测量零件的孔径，阳极氧化时间到140分钟时，第一个零件孔径合格取出，160分钟时孔径全部合格取出；8件零件孔径合格外观膜层绝缘度均全部检测合格；4件零件因测量过程塞规磕碰零件φ9孔口，局部有损伤，局部有露白；4件零件孔径较大，产品合格率为50%。
41.此处需要说明的是，第二槽的产品合格率较低，此方案最终淘汰不选用。
42.在一种可实现的实施方式中，恒电压操作方法，还包括第三槽氧化：零件个数为14件，槽液设定温度:9℃,过程温度:(8.8~9.6)℃；工作电压:23v；槽液配方：草酸:13.5g/l,硫酸:270.3g/l；90分钟时开始测量零件的孔径，阳极时间到100分钟时，第一个零件孔径合格取
出，110分钟时孔径全部合格取出，按工艺要求着色封闭，干燥，检验；检验检验结果如下：12零件孔径合格、外观膜层和膜层绝缘度均全部检测合格；1件的零件因测量过程塞规磕碰零件φ9孔口，局部有损伤，局部有露白；1件的零件由于在测量孔径后钛合金工装和螺纹孔没有上紧，零件外观局部粗糙；产品阳极氧化合格率为85.7%；氧化前将φ9孔预留膜层余量尺寸加工为φ9+0.040 +0.025，通过产品试验，阳极氧化时电压保持在23v时，氧化时的槽液温度为到(6~10)℃，氧化时间为(100~140)分钟，氧化槽溶液配方中硫酸浓度含量为(260~280)g/l，阳极氧化后氧化零件的膜层厚度和膜层的绝缘度符合要求；氧化过程不会烧伤零件，产品合格率超过85%以上。实现了工艺要求。
43.其中，此工艺阳极氧化方法合格率达到工艺要求。
44.其中，本工艺方法设计思想关键在于步骤a)和b)。先要
①
确定好零件氧化时的最优装卡工装材料及设计出装卡工装形状及装卡位置及氧化的方法，
②
要根据零件膜层的厚度与孔径部增加位尺寸的比例关系的确定好零件φ9孔预留膜层余量尺寸的合适范围，
③
确定好零件氧化时的槽液浓度、槽液温度就能攻克铝合金壳体(2a12 t4)精密孔(φ9+0.007
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0.007)零件的阳极氧化工艺过程对φ9孔尺寸、氧化膜层厚度、膜层绝缘值、外观质量等要求的控制方法。
45.方法实施例：根据试验确定的方法对批次号为20-1批的154个零件正式产品预留孔径范围φ9+0.040 +0.025，槽液浓度控制在硫酸h2so4(260~280)g/l,草酸c2h2o4.2h2o(13~14)g/l。氧化时的槽液温度为到(6~10)℃，按试验所得的工艺方法进行阳极氧化，氧化后，检验136零件孔径合格，膜层着玫瑰红色后外观颜色一致、无磕碰、擦拭不掉色、局部漏白，膜层绝缘度均全部检测合格； 4件的零件因测量过程塞规磕碰零件φ9孔口，局部有损伤，局部有露白。5件零件局部烧伤。零件外观局部粗糙。9件零件膜层绝缘值检测不合格。产品阳极氧化合格率为88%。(因为对于2a12-t4铝合金，氧化膜层生长的慢，氧化时间长，在氧化过程溶液烧伤零件，产品合格率一般比l6铝合金低)。攻克了技术难关，并将氧化工艺过程落实到工艺中。
46.需要说明的是,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个....”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
47.以上所述仅是本技术的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
48.应当理解的是,本技术并不局限于上面己经描述并在附图中示出的内容,并且可
以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。