鑄鋁零件的化學氧化

　　鑄造鋁合金是目前廣泛應用的工程材料之一，可分為鋁-硅，鎢-銅，鋁-鎂和鋁-鋅等種類，其中以鋁-硅系鑄鋁合金的應用最廣。鑄鋁合金大量應用于汽車、摩托車工業，航空航天工業、船舶、潛艇工業，特別是作為框架、支架等結構件以及外裝零件如機匣殼體等。

　　鑄鋁零件加工成型后，往往要求進行裝飾性表面處理。鑄鋁合金零件表面狀況各處不同，有的部位是非加工表面，表面生成氧化皮膜，油污重，有的部位是機加工表面，表面狀況良好。鑄造鋁合金，特別是鋁銅含量較高的鑄鋁合金，硅銅的加入大大提高了鋁合金的強度，卻增加了表面精飾加工困難。

       某些型號的鑄鋁合金是不能進行電鍍或陽極氧化處理的。比如對含Cu2%～2.5%Si7.5%～12%的鑄鋁合金，無論電鍍或陽極氧化處理都是相當困難的，要保證電鍍或陽極氧化的順利進行，往往要有特殊的前處理。

　　某產品殼匣類零件，是硅銅含量較高的壓鑄鋁合金，經過機械加工成型。根據產品零件設計要求，產品零件需表面精飾加工和強化。我們經過反復工藝試驗，選擇了無色化學氧化方法獲得膜層質量良好。

　　2　工藝流程

　　化學氧化方法主要分為4個步驟:

　　①噴丸處理。

　　②活化處理。

　　③無色化學氧化成膜。

　　④檢驗入庫。

　　工藝流程如下:

　　噴丸前驗收→噴丸處理→活化處理→流動水洗→無色化學氧化→流動水洗→吹干→檢驗入庫。

　　2.1　噴丸處理

　　①噴丸強化并為化學氧化成膜做好前處理準備對鑄鋁零件表面進行噴砂處理，雖然可以去除鑄鋁零件表面油污、氧化皮及毛刺等，并使表面產生壓應力而得到強化。但表面粗糙而無金屬光澤。

　　鑄鋁零件表面在70～90℃堿性除油腐蝕溶液處理雖能夠有效地清潔零件表面，但由于零件表面狀況不同，有非加工表面、有經加工的表面，除油腐蝕時間不易控制。

　　如果除油腐蝕時間過長，往往發生不均勻腐蝕。而且除油腐蝕過度，也會使零件表面粗糙且無金屬光澤，不能產生壓應力而強化表面。

　　本工藝采用玻璃球丸進行噴丸處理。球狀玻璃丸噴射到鑄鋁零件表面不僅能有效地去除油斑污跡，氧化皮等，而且在零件表面形成許多微小半圓形表面，經光線反射，呈現金屬光澤，表面粗糙度得到明顯的改觀。

　　而且噴丸處理還能使表面產生壓應力，提高表面的疲勞壽命，降低表面對應力腐蝕的敏感性，大大強化了零件表面。經化學氧化處理的表面可生成致密而光亮的氧化膜層，完全滿足產品設計要求。因此我們選用了噴丸強化處理作為化學氧化成膜的前處理工序。

　　玻璃球噴丸處理一般控制噴射距離為200～350mm，噴射角60～70℃，噴射壓力5kg/mm2，注意避免零件表面局部區域長時間噴射。

　　2.2　活化處理

　　②為保持零件表面壓應力層不受破壞，對已經噴丸強化處理的鑄鋁零件表面進行活化處理。

　　活化處理溶液成分:

　　HNO3(d=1.42)　　60%

　　HF(40%)　　　　　20%

　　室溫活化浸漬時間　1～5s

　　2.3　化學氧化成膜

　　鑄鋁合金零件經噴丸強化、活化處理后應及時進行化學氧化處理。以生成均勻、無色透明的氧化膜層。

　　化學氧化有以下A、B兩配方，可任選其一:

　　配方A:

　　重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)　　　　3～3.5g/L

　　鉻酐(CrO3)　　　　　　　　　3～5g/L

　　氟化鈉(NaF)　　　　　　　　　0.5～0.8g/L

　　氧化溫度　　　　　　　　　　　室溫

　　氧化時間　　　　　　　　　　　3～5min

　　配方B:

　　重鉻酸鉀(K2Cr2O7)　　　　　　0.8～lg/L

　　氫氟酸(HF40%)　　　　　　　　0.25～0.5ml/L

　　非離子型表面活性劑　　　　　　適量

　　pH　　　　　　　　　　　　　　2.7～3.5

　　氧化溫度　　　　　　　　　　　20～40℃

　　氧化時間　　　　　　　　　　　30～90s

　　配方中重鉻酸鈉、鉻酐、重鉻酸鉀、及氟化鈉、氫氟酸提供重鉻酸根離子和氟離子，在化學氧化成膜過程中起重要作用。

　　重鉻酸根離子是氧化劑，是促使氧化膜生成的主要成分。氟離子是活化劑，它與重鉻酸根離子共同作用，有利于生成致密的氧化膜層，須嚴格控制二者的含量和比例。化學氧化溶液的pH 值要控制在規定的范圍內，用稀HNO3或NaOH溶液調整。

　　氧化溶液中添加適量的非離子型表面活性劑有利于增強溶液和零件表面的潤濕性，有效地提高產品零件表面的氧化膜質量。

　　當溫度低時，氧化成膜反應較慢，溫度升高則反應速度加快。溶液溫度超過40℃時，氧化膜將粉化，所以，氧化成膜溫度以25～30℃為佳。

　　當氧化溶液中鋁離子含量不斷升高，pH 值上升超過控制范圍時，氧化膜質量低劣。這時應該及時部份或全部更換氧化溶液。

　　2.4　檢查驗收

　　鑄鋁零件化學氧化處理后，清洗吹干，接著對氧化膜層進行檢查。氧化膜不完整或膜層疏松、掛灰的零件，要進行返修，重新氧化。