提高铝合金表面硬质阳极氧化表面粗糙度的方法

摘要

本发明属于表面处理技术，涉及对有高精度、高耐磨要求的铝合金零件表面进行硬质阳极氧化后提高其表面粗糙度方法的改进。其步骤是：提高硬氧化前零件的表面粗糙度；进行硬质阳极氧化。本发明既能保证零件的尺寸精度、又大幅度提高了表面粗糙度，进而有效地提高了铝合金表面硬质阳极氧化后的表面粗糙度、增强了耐磨性能。

说明书

技术领域

本发明属于表面处理技术，涉及对有高精度、高耐磨要求的铝合金零件表面进行硬质阳极氧化后提高其表面粗糙度方法的改进。

背景技术

为了提高铝合金类零件的耐磨能力、减小配合面摩擦运动损耗，通常在运动摩擦面进行硬质阳极氧化处理，其表面粗糙度是影响氧化层耐磨性的关键指标，表面越光洁，耐磨性越好。在经过硬质阳极氧化处理后，零件表面粗糙度一般会下降一到两个等级。为解决这个问题，通常的做法是提高硬质阳极氧化前的表面粗糙度。例如：要想使零件在氧化后达到表面粗糙度值Ra0.32，就意味着要求零件在氧化前表面粗糙度值达到Ra0.16以上。但由于零件是铝合金材料，无法使用磨床进行表面磨削加工。同时保证零件的尺寸精度和表面粗糙度有发生很大困难。

发明内容

本发明的目的是：提供一种即保证零件尺寸精度、又大幅度提高表面粗糙度、进而有效提高铝合金表面硬质阳极氧化后表面粗糙度、增强其耐磨性的方法。

本发明的技术方案是：提高铝合金表面硬质阳极氧化表面粗糙度的方法，其特征在于，其步骤如下：

1、提高硬氧化前零件的表面粗糙度；

1.1、在零件粗加工结束后，先将零件的非运动摩擦表面加工到尺寸，留出0.01～0.02mm的抛光余量；

1.2、在加工运动摩擦面时，将总加工余量分成3次进行精加工后到额定尺寸，留出0.02～0.03mm的抛光余量，每次精加工后，让零件自然时效，消除应力，自然时效的时间为36～48小时；

1.3、对零件的非运动摩擦面进行抛光，加工到最终尺寸；

1.4、对零件的运动摩擦面大面积精细抛光；利用高精密数控机床，采用点对点抛光的方法，随时测量尺寸，进行粗糙度对比，逐点抛光，加工到最终尺寸，使零件的表面粗糙度值达到Ra0.16以上；

2、进行硬质阳极氧化；

采用直流脉冲电源作为硬质阳极氧化的电源，电流密度：0.5～2.5A/dm²，电压：70～90V，所采用的方波脉冲为：频率：75Hz，通断比：2∶1，硬质阳极氧化的槽液为：硫酸180～200g/1；槽液温度为：-4～-6℃，硬质阳极氧化的时间为80min～140min；

3、通过金相法检验氧化膜的厚度，氧化膜厚度为40～120μm。

本发明的优点是：既能保证零件的尺寸精度、又大幅度提高了表面粗糙度，进而有效地提高了铝合金表面硬质阳极氧化后的表面粗糙度、增强了耐磨性能。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。

1、提高硬氧化前零件的表面粗糙度。该步骤通过对零件机械加工实现，针对铝合金材料的零件加工易变形，表面粗糙度提高困难的问题，

具体步骤是：

1.1、由于零件非运动摩擦表面精度要求低，运动摩擦面精度要求高，因此，在粗加工结束后，先加工非运动摩擦表面到尺寸，留出0.01～0.02mm的抛光余量。

1.2、在加工运动摩擦面时，将总加工余量分成3次进行精加工后到额定尺寸，留出0.02～0.03mm的抛光余量，每次精加工后，让零件自然时效，消除应力；自然时效的时间为36～48小时这样，能最大程度减小零件变形带来的影响，非常有效的保证了零件的尺寸精度。

1.3、对零件的非运动摩擦面进行抛光，加工到最终尺寸。

1.4、对零件的运动摩擦面大面积精细抛光；利用高精密数控机床，采用点对点抛光的方法，随时测量尺寸，进行粗糙度对比，逐点抛光，加工到最终尺寸，使零件的表面粗糙度值达到Ra0.16以上。

2、进行硬质阳极氧化。在传统工艺中，铝合金硬质阳极氧化是采用直流电源，使用该工艺存在着下述问题：温度低、氧化层易烧焦、无法得到较厚的氧化层等。当采用高电流密度或高电压进行连续阳极氧化时，零件局部表面温度升高，常常引起表面烧焦。

本发明采用直流脉冲电源作为硬质阳极氧化的电源，电流密度：0.5～2.5A/dm²，电压：70～90V，所采用的方波脉冲为：频率：75Hz，通断比：2∶1，硬质阳极氧化的槽液为：硫酸180～200g/1；槽液温度为：-4～-6℃，硬质阳极氧化的时间为80min～140min；本发明采用方波脉冲电源，由于周期性的电压中断能够阻止热量的积累且有助于热的均匀扩散，有效地防止了零件的局部烧焦。

3、通过金相法检验氧化膜的厚度，氧化膜厚度为40～120μm。

实施例1

铝合金零件外筒，材料为：预拉伸铝板7050/T7451。其内腔面与活塞组件存在着相互运动，属于运动摩擦面。为了提高零件的耐磨能力、减小配合面胶圈摩擦运动损耗，设计要求其内腔面台阶孔100％硬质阳极化处理，要求阳极化层厚度40～60μm，镀后表面粗糙度值Ra0.32。

加工步骤如下：

1、在粗加工结束后，先加工外表面到尺寸，留出0.01-0.02mm余量抛光；

2、在加工内腔面时，先3次精加工到尺寸，留0.02-0.03mm余量抛光，每次精加工完，让零件自然时效，去应力，最大程度减小零件变形带来的影响，非常有效的保证了零件的尺寸精度；

3、最后在内腔面大面积精细抛光的基础上，利用数控机床定位精确的特点，采用点对点抛光的方法，随时测量孔径，随时对比粗糙度，逐点抛光，成功的使零件最终孔径合格，粗糙度值达到了Ra0.16以上。

4、硬质阳极化，硬质阳极化过程则采用脉冲电源，电压80V；电流：2.0A/dm²；时间：90min；氧化膜厚度：50μm，频率：75Hz；通断比：2∶1。

实施例2

在球铰表面进行硬质阳极氧化，厚度50～60μm，表面粗糙度Ra0.32。加工步骤如下：

1、在粗加工结束后，先加工内腔面到尺寸，留0.01-0.02mm余量抛光；

2、在加工外表面时，先3次精加工到尺寸，留0.02-0.03mm余量抛光，每次精加工完，让零件自然时效，去应力，最大程度减小零件变形带来的影响，有效的保证了零件的尺寸精度；

3、在球状外表面大面积精细抛光，采用点对点抛光的方法，随时测量孔径，随时对比粗糙度，逐点抛光，成功的使零件最终孔径合格，粗糙度值达到了Ra 0.16以上。

4、硬质阳极化采用脉冲电源，电压：80V；电流：2.0A/dm²；时间：100min；氧化膜厚度：55μm频率：75Hz；通断比：2∶1。

实施例3

减摆器外筒，铝合金材料，其运动摩擦面要求100％硬质阳极化处理，阳极化层厚度80～100μm，镀后表面粗糙度值Ra0.32，镀前表面粗糙度值Ra0.16。

把精加工步骤如下：

1、在粗加工结束后，先加工外表面到尺寸，留0.01-0.02mm余量抛光；

2、在加工内腔面时，先3次精加工到尺寸，留0.02-0.03mm余量抛光，每次精加工完，让零件自然时效，去应力，最大程度减小零件变形带来的影响，有效的保证了零件的尺寸精度；

3、在内腔面大面积精细抛光的基础上，利用数控机床定位精确的特点，采用点对点抛光的方法，随时测量孔径，随时对比粗糙度，逐点抛光，成功的使零件最终孔径合格，粗糙度值达到了Ra0.16以上。

4、硬质阳极化采用脉冲电源，电压：80V；电流：2.0A/dm²；时间：110min；氧化膜厚度：95μm频率：75Hz；通断比：2∶1。