本發(fā)明屬于鋁合金加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及鋁合金硬質(zhì)陽極氧化耐摩層的制備。
背景技術(shù)：
鋁合金由于其質(zhì)量輕、強度高、易成型加工，成本低等特點，被廣泛應(yīng)用機械制造和加工。尤其在空調(diào)壓縮機部件領(lǐng)域得到廣發(fā)應(yīng)用，空調(diào)壓縮機中旋轉(zhuǎn)壓縮盤與固定盤做高速旋轉(zhuǎn)摩擦，需要對鋁合金制成的旋轉(zhuǎn)壓縮盤進行硬化處理提高耐磨性能。硬化處理通常采用陽極氧化硬質(zhì)化處理，而傳統(tǒng)的鋁合金氧化處理大多采用硫酸和草酸體系，并可能采用脈沖電源進線電解氧化形成氧化膜，出陽極氧化生成氧化膜的同時，氧化膜會發(fā)生腐蝕溶解，當氧化速度與腐蝕速度達到平衡氧化膜的厚度不會繼續(xù)增長，而且隨著電解時間延長，氧化膜的耐磨性能反而會下降。同時在氧化膜形成過程中，還容易發(fā)生燒損現(xiàn)象，一般是由于電流密度過大導(dǎo)致熱量無法及時撤走使得氧化膜全部或部分溶解，尤其是當鋁合金中銅或硅含量過高時，銅以偏析組織存在于晶界并以cual2相化合物溶解形成點狀脫落，脫落點處基體的鋁合金層裸露使得電流集中在此處形成燒焦。同樣的，硅在陽極氧化時無法形成氧化膜以嵌入的方式存在氧化膜內(nèi)，由于其半導(dǎo)體特性使得電流集中從而燒焦。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供了一種用于空調(diào)壓縮機旋轉(zhuǎn)壓縮盤鋁合金的硬質(zhì)氧化方法，得到的鋁合金硬質(zhì)氧化膜具有更高的厚度和硬度，并避免了氧化層“燒損”現(xiàn)象。
技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種用于空調(diào)壓縮機旋轉(zhuǎn)壓縮盤鋁合金的硬質(zhì)氧化方法，包括以下步驟：
(1)前處理：鋁合金依次經(jīng)過除油、水洗、堿蝕、水洗、出光和水洗的前處理；
(2)陽極氧化：將經(jīng)過前處理的鋁合金作為陽極，以鉛板作為陰極，并在電解液中進行陽極氧化，電源采用直流脈沖疊加方式通電，陽極氧化的電解液組成和操作條件如下：
所述添加劑a為按2～3:1：1的質(zhì)量比混合的鉬酸鹽、磷酸鹽和碲酸鹽的混合物，
(3)經(jīng)過陽極氧化后的鋁合金工件再經(jīng)過封孔劑浸泡封閉。
作為優(yōu)選，所述直流脈沖疊加的通電方式為在基礎(chǔ)直流電壓波形上疊加正向直流脈沖電壓，正向直流脈沖電壓的幅值為基礎(chǔ)直流電壓的0.1～0.5倍，且正向直流脈沖電壓的通斷比為5:2，脈沖頻率為5～50hz。
作為優(yōu)選，所述有機酸為草酸、甘氨酸、酒石酸或蘋果酸。
作為優(yōu)選，所述鉬酸鹽、磷酸鹽和碲酸鹽分別為鉬酸鈉、磷酸鈉和碲酸鈉。
作為優(yōu)選，步驟(3)中所述后處理封閉劑的組成為：2～10g/l硝酸鈰，5～50g/l草酸銨和2～10g/l氨基磺酸,操作溫度為10～45℃，操作時間為0.5～2h。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
本發(fā)明鋁合金硬質(zhì)氧化工藝，主要用于在空調(diào)壓縮機的旋轉(zhuǎn)壓盤表面制備一層耐磨的氧化層，提高運轉(zhuǎn)耐磨性和使用壽命。旋轉(zhuǎn)壓盤的鋁合金件通過機械加工成型后，依次通過除油、水洗、堿蝕、水洗、出光和水洗后，再經(jīng)過陽極氧化。
實施例1
陽極氧化的電解液的配制：首先在電解槽中加入70％左右的純水，然后加入150g/l的濃硫酸，補充剩余純水到刻度線攪拌均勻后得到的硫酸水溶液的溫度約為60℃，取出部分硫酸溶液進行添加劑配制，其余部分繼續(xù)加入15g/l的草酸并攪拌溶解。取1000ml硫酸水溶液，在60℃左右迅速投入40g鉬酸鈉、20g磷酸鈉和20g碲酸鈉并攪拌溶解得到添加劑溶液。在硫酸和草酸的混合溶液中，加入20～50ml/l的添加劑溶液，優(yōu)選25ml/l，并攪拌均勻。
電解槽設(shè)有溢流槽和冷卻管，且槽底部設(shè)置打氣管，電解時開啟水泵使電解液溢流并通過冷卻管移走電解產(chǎn)生的熱量保證電解溫度在25℃以下，以鋁合金工件為陽極，以鉛板為陰極。電源采用直流脈沖疊加的通電方式，即：正向直流電流密度控制在2.5a/dm2左右，槽電壓在25～50v，并疊加正向直流脈沖，脈沖幅值為為正向直流的0.2倍，通斷比為5:2，脈沖頻率為20hz，通過正向直流脈沖疊加有利于電解熱散失。經(jīng)過2小時電解成膜，電解過程啟動階段，直流電源在30分鐘內(nèi)從0.5a/dm2的電流密度逐提升至2.5a/dm2，電解過程中如果發(fā)生電壓突降或電流突增(增幅一般超過50％)，此時應(yīng)及時取出電解工件，其余工件可繼續(xù)進行氧化電解，得到膜層厚度為50～55微米，硬度為368hv。
經(jīng)過陽極氧化成膜的鋁合金件經(jīng)過純水洗后吹干，并送入后處理封閉劑浸泡。封閉劑由2～10g/l硝酸鈰，5～50g/l草酸銨和2～10g/l氨基磺酸組成，操作溫度通常為常溫，時間0.5～2h，能在鋁合金件表面形成鈍化膜，起到封閉保護作用，制備后的氧化膜為淺灰色到褐色，無燒損。
實施例2
本實施例中，陽極氧化的電解液的配制：首先在電解槽中加入70％左右的純水，然后加入180g/l的濃硫酸，補充剩余純水到刻度線攪拌均勻后得到的硫酸水溶液的溫度約為60℃，取出部分硫酸溶液進行添加劑配制，其余部分繼續(xù)加入20g/l的草酸并攪拌溶解。取1000ml硫酸水溶液，在60℃左右迅速投入40g鉬酸鈉、20g磷酸鈉和20g碲酸鈉并攪拌溶解得到添加劑溶液。在硫酸和草酸的混合溶液中，加入20～50ml/l的添加劑溶液，優(yōu)選25ml/l，并攪拌均勻。
電解槽設(shè)有溢流槽和冷卻管，且槽底部設(shè)置打氣管，電解時開啟水泵使電解液溢流并通過冷卻管移走電解產(chǎn)生的熱量保證電解溫度在25℃以下，以鋁合金工件為陽極，以鉛板為陰極。電源采用直流脈沖疊加的通電方式，即：正向直流電流密度控制在3.0a/dm2左右，槽電壓在25～60v，并疊加正向直流脈沖，脈沖幅值為為正向直流的0.1倍，通斷比為5:2，脈沖頻率為20hz，通過正向直流脈沖疊加有利于電解熱散失。經(jīng)過2小時電解成膜，電解過程啟動階段，直流電源在30分鐘內(nèi)從0.5a/dm2的電流密度分5次逐級提升至2.5a/dm2，電解過程中如果發(fā)生電壓突降或電流突增(增幅一般超過50％)，此時應(yīng)及時取出電解工件，其余工件可繼續(xù)進行氧化電解，得到膜層厚度為53～60微米，硬度為392hv，無燒損。
經(jīng)過陽極氧化成膜的鋁合金件經(jīng)過純水洗后吹干，并送入后處理封閉劑浸泡。封閉劑由2～10g/l硝酸鈰，5～50g/l草酸銨和2～10g/l氨基磺酸組成，操作溫度通常為常溫，時間0.5～2h，能在鋁合金件表面形成鈍化膜，起到封閉保護作用，制備后的氧化膜為淺灰色到褐色。
實施例3
本實施例中，陽極氧化的電解液的配制：首先在電解槽中加入70％左右的純水，然后加入150g/l的濃硫酸，補充剩余純水到刻度線攪拌均勻后得到的硫酸水溶液的溫度約為60℃，取出部分硫酸溶液進行添加劑配制，其余部分繼續(xù)加入20g/l的草酸并攪拌溶解。取1000ml硫酸水溶液，在60℃左右迅速投入40g鉬酸鈉、20g磷酸鈉和20g碲酸鈉并攪拌溶解得到添加劑溶液。在硫酸和草酸的混合溶液中，加入20～50ml/l的添加劑溶液，優(yōu)選25ml/l，并攪拌均勻。
電解槽設(shè)有溢流槽和冷卻管，且槽底部設(shè)置打氣管，電解時開啟水泵使電解液溢流并通過冷卻管移走電解產(chǎn)生的熱量保證電解溫度在25℃以下，以鋁合金工件為陽極，以鉛板為陰極。電源采用直流脈沖疊加的通電方式，即：正向直流電流密度控制在2.5a/dm2左右，槽電壓在25～60v，并疊加正向直流脈沖，脈沖幅值為為正向直流的0.1倍，通斷比為5:2，脈沖頻率為20hz，通過正向直流脈沖疊加有利于電解熱散失。經(jīng)過2小時電解成膜，電解過程啟動階段，直流電源在30分鐘內(nèi)從0.5a/dm2的電流密度分5次逐級提升至2.5a/dm2，電解過程中如果發(fā)生電壓突降或電流突增(增幅一般超過50％)，此時應(yīng)及時取出電解工件，其余工件可繼續(xù)進行氧化電解，得到膜層厚度為43～50微米，硬度為375hv，無燒損。
經(jīng)過陽極氧化成膜的鋁合金件經(jīng)過純水洗后吹干，并送入后處理封閉劑浸泡。封閉劑由2～10g/l硝酸鈰，5～50g/l草酸銨和2～10g/l氨基磺酸組成，操作溫度通常為常溫，時間0.5～2h，能在鋁合金件表面形成鈍化膜起到封閉保護作用，制備后的氧化膜為淺灰色到褐色。
對比例
常規(guī)鋁合金硬質(zhì)陽極氧化電解液：為15％的硫酸和15g/l的草酸，溫度為0～25℃，電流密度為2～3.5a/dm2，槽電壓在50v左右受膜厚度影響，電解時間為2小時，得到硬質(zhì)氧化層膜厚約為40微米，硬度在320～350hv之間。對含回收鋁的高銅含量(一般超過5％)的adc12牌號的鋁合金，當攪拌不均勻或槽液溫度過高時容易出現(xiàn)局部“燒損”。
鋁合金硬質(zhì)氧化成膜過程實際是鋁氧化成膜和氧化膜溶解同時進行，只有成膜速度大于溶解速度時硬質(zhì)氧化膜厚度才會增長。因此鋁合金氧化膜的影響因素主要為溶解速度過快，電解局部的熱量無法快速移除造成“燒損”現(xiàn)象。本發(fā)明中由鉬酸鈉、磷酸鈉和碲酸鈉組成的添加劑，主要在于不影響氧化成膜的前提下，降低氧化膜的溶解，尤其在電解過程中對氧化膜起到緩蝕作用，尤其是對以cual2相存在的偏析化合物起到明顯緩蝕，進而減緩其偏析造成的電流集中引起的“燒損”現(xiàn)象。另外，本發(fā)明的封閉劑在鋁合金件最外側(cè)形成厚度超過5個微米的自沉積保護膜，進一步起到封閉保護作用。