铝合金表面硬化处理.doc

铝合金表面硬化处理
氧化处理技术说明：
1. 化学氧化
化学氧化处理所获得的膜层较薄，一般厚度为0.5μm ～4μm，质软不耐磨，抗蚀能力低于阳极氧化膜。一般不宜单独便用，由于化学氧化膜吸附能力好，主要作用于油漆的底层，化学氧化按其溶液性可分为碱性和酸性两种。按其膜层性质可分为氧化膜，磷酸盐膜、铬酸盐膜及磷酸一铬酸盐膜等（这类型的氧化膜是可导电）
2. 电化学氧化
电化学氧化（俗称阳极氧化）是铝及铝合金在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流的作用。在铝及铝合金上形成一层氧化膜的过程称为阳极氧化（此氧化膜不导电）
3. 硬质阳极氧化
硬质氧化膜的生成机理，与普通硫酸阳极氧化相同，但为了获得厚而硬的膜层，需要采用摄氏0度左右的电解液，和高电压和大电流的方法，使膜的生成速度远大于溶解速度，使膜层结构发生变化，构成了硬质氧化膜生长过程的新特点。硬质氧化膜也是双层结构，其区别在于比普通氧化膜的阻挡层厚度大10倍，孔壁也如此，这是硬度高的基本原因之一。然而孔隙率比普通氧化膜少7～8倍。只有2%～6%，硬质膜基组杂乱无章互相干扰，出现一种特殊的棱柱状。导致膜内应力大，甚至引起开裂，合金元素和电解分解产物在膜壁中的残留。引起氧化膜的色泽深暗及合金成分不同的颜色不同。合金成分和杂质，对硬质氧化有较大的影响，它影响氧化膜的均匀性和完整性，铝铜、铝硅。铝猛合金，作硬质氧化比较因难。
4. 铝阳极氧化膜的结构。
氧化膜是由阻挡层和多孔层组成的，多孔层是由许多具有六角柱状的氧化物基组（膜胞）组成的，每个膜胞的中心的一个六角形的小孔。形似蜂窝状结构，孔壁的厚度是孔隙直径的两倍。在硫酸阳极氧化膜平均孔隙率为20%～30%，1μm2的表面上大约有800个小孔，所以阳极氧化后可以着各种颜色。
5. 阳极氧化膜的着色
阳极氧化膜具有多孔性，和化学活性，很容易进行着色处理。铝氧化膜有20%～30%的孔隙（硫酸膜）故有巨大的比表面积的化学活性，染料分子通过氧化膜的物理和化学吸附积存于内表层而显色。硬质氧化膜的孔隙率比普通氧化膜少，孔深、口径小，着色比普通氧化膜因难，而且硬质氧化皮膜是厚膜，因合金的不同。它的底色就比较深，所以着色只能着黑色比较理想。
6. 阳极氧化后的封闭处理
铝阳极氧化膜具有很高的孔隙率，和吸附能力，容易受污染和腐蚀，介质浸蚀，因此，氧化膜无论着色与否，用于何种场合，都必须进行封闭处理，其目的是提高耐蚀性。提高抗污染能力和固定色素体，如有特殊后续处理可以不加以封闭，增加吸附能力。
硬质氧化处理各种特性及技术说明：
1.特性：硬质氧化是一种电化学处理方式，在纯铝或铝合金材料上面形成一极硬、耐高温、耐磨、有高电阻性、耐腐蚀的硬氧化膜。此一极高之表面硬度，配合铝合金本身轻、机械加工容易、低成本的特性，广泛应用于各种工业及军事用途上，此值我国工业升级之际，更是精密工业不可或缺的一环。
2、硬度：指膜层之硬度，膜层厚度（Thickness）指Build up和Penetration两部份。T=1/2Build up+1/2Penetration 。硬度之最低标准为B.S.5599规定HRC36以上（约HV350）接近底材部份可超过HRC60(HV700)以上。
3．耐磨性：以Taber Abraser CS-17 1000g 负载，铝合金硬化处理之耐磨性远优于硬铬电镀及其它之硬化钢。
4．尺寸精确：膜层厚度一般为50±5µm ,元件单面尺寸约增加25µm，对于较精细公差及特殊厚度要求，需于图面上特别注明。
5．抗蚀性：经封孔，盐雾试验（ASTM117规格）超过5000小时无腐蚀现象发生。
6.合金材料适合性：适用于所有铝合金，包括1000纯铝系（1050、1100）、2000铝铜系（2014）、3000铝锰系、5000铝镁系。6000铝镁矽系（6061、6063）7000铝锌系（7050）及铸造铝合金514.2、A514.2、518.2、ADC.5 ADC.6 等。
7.耐电压（Breakdown Voltage）：达1500VDC以上。
8.高度电阻性：于20度C 为4Ⅹ10.15欧姆cm2/cm,可作为良好之绝缘体。
9.耐热性：膜层熔点达2050度C，短时间可保护铝材在高温中免受损害。
10.低摩擦系数：磨光后的表面，摩控系数可低至0.095，因此各种军械及民用装备滑轨，均应用此技术。
11.氧化膜的结合力：硬质氧化膜的形式是有一半的膜在铝的内部一半长出来，与铝基体金属的结合力很强，很难用机械方法将它们分离，即使膜层随基体弯曲直至破裂，膜层与基体金属仍保持良好的结合。
12.氧化膜结构的多孔性：氧化膜具有多孔的蜂窝状结构，可使膜层对各种有机物、树脂、无机物、染料及油漆等表现出良好的吸附能力，可作为涂镀层的底层，也可将氧化膜染成各种不同的颜色（硬质氧化膜，只可染黑色）提高金属的装饰效果。
制作硬质氧化注意事项：
1.制品上所有棱角应倒成直径不小于0.5mm的圆弧,不允许有锐角及毛刺以避免电流集中造成局部过热、变脆、断裂.
2.不要求厚膜部位用过氯乙烯胶等加以保护,螺纹孔,定位销孔用塑料或胶皮堵塞.
3.制品经硬质氧化后,尺寸增加约为膜厚的一半(单边)所以对尺寸要求严格的制品,应根据膜厚确定其阳极氧化前的尺寸余量 .
4.氧化膜与基体结合牢固，但膜层有脆性，并随厚度增加和增大，所以不宜用于承受冲击，弯曲或变形的零件。达到一定厚度的硬质膜会使铝合金的疲劳强度有较大的降低，尤其是高强度铝合金，故对承受疲劳荷重零件，进行硬质氧化应十分慎重。

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