一种铝合金加工工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种铝合金加工工艺，所述工艺中包括有表面预处理

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金加工工艺


[0001]本专利技术涉及一种铝合金加工工艺，具体涉及一种铝合电化学抛光工艺。

技术介绍

[0002]电化学抛光（Electrolytic Polishing），是继机械抛光和化学抛光后新兴发展起来并且日渐趋于成熟的一种常用的钛材表面处理技术。该技术不仅可以显著降低钛及钛合金材料表面的显微粗糙程度、提高其表面光亮度，而且抛光过程中没有切削力、热和毛刺，不会产生残余应变层和相变层。
[0003]电化学抛光的基本抛光原理是电化学抛光系统在通以一定的抛光电压和电流密度后，阳极工件表面会产生电阻率高的粘性薄膜，在工件表面的不同位置处的薄膜厚度是不尽相同的：表面微观上凸处的地方膜层较薄，电阻较小而电流密度较大，阳极工件溶解速率大；相反，表面微观下凹处的薄膜分布较厚，电阻较大而使阳极工件的溶解速率小于表面上凸处。正是由于这层粘性薄膜厚度及电流密度大小的不一致，使工件表面微观凸处溶解速率大于凹处的溶解速率，并随着工作时间的延长，金属表面粗糙度下降、光亮度提高而实现了抛光在这个抛光工作进展中，众多因素的综合作用对抛光效果产生了一定的效应。综合金属工件的材料性能、电抛光液配方及工艺参数的不同，在金属工件表面上可能会有下述一种或多种化学反应的过程：（1）阳极金属在电参数和抛光液的综合作用下发生溶解Me=Me
2+
+2e
‑
；（2）阳极金属表面生成钝化膜Me+2OH
‑
=MeO+H2O+2e
‑
；（3）气态氧的析出 4OH
‑/>=O2+2H2O+4e
‑
；（4）电化学抛光液的有效成分在金属工件表面的氧化因此，经过电化学抛光处理后金属工件的表面质量是由这四个反应过程的相互协调进行而决定的。
[0004]通常，常规的阳极理论电流
‑
电位曲线，可参见《铝合金阳极氧化与表面处理技术 第二版》 朱祖芳编，第51页所示，通常的电化学抛光过程分为AB段、BC段、CD段、DE段。
[0005]在AB段中阳极电流密度随着电位的增大而迅速增大，此时阳极金属表面处于活性溶解状态，金属阳离子扩散进入抛光液中形成水合离子，其基本符合 Tafel 规律，即Me=Me
2+
+2e
‑
。
[0006]在该阶段：阳极金属表面微凸处电流集中，电流密度较大，微凸处先溶解，阳极工件表面金属原子失去电子生成金属阳离子，其扩散至抛光液中的速度略大于基材溶解的速度，粘性膜未完全生成。在此过程中，因粘性膜未完全生成，电化学抛光仅处于阳极金属基材表面活性溶解阶段，无抛光效果。
[0007]在BC段中阳极电位明显增加，但阳极电流密度随着阳极电位的增大反而减小，这
是因为在 AB 阶段生成了大量的水合离子聚集在阳极表面附近，其向电化学抛光液中扩散的速度小于阳极基材表面金属溶解的速度，形成阳极浓差极化，此外，在基材表面生成氧化物，其电阻较大，是造成此阶段内电流密度下降的另一原因，即主要发生Me+2OH
‑
=MeO+H2O+2e
‑
。
[0008]在BC段中阳极基材继续溶解，但电流密度不够高且不稳定，阳极析氧反应困难且粘膜仍处于生成阶段，无抛光效果。
[0009]在CD段，阳极电流密度基本平稳，理论上属于良好的电化学抛光阶段、属于电流密度稳定区。在此过程中，阳极表面氧化物基本全部生成，金属基材的溶解、氧化膜的生成和破坏处于动态平衡状态，以维持电流密度的相对稳定状态，在此阶段中金属表面微观逐渐平整，微凹微凸处差异不大，呈现出一定的金属光泽，但因较弱的析氧现象，基材表面会附着少量氧气气泡，气泡会阻止电化学抛光的顺利进行。因此阳极表面常有较小的斑点等缺陷，虽有一定金属光泽，但光亮度不高。
[0010]DE 阶段，电压持续增加，已经达到氧气析出电位，阳极电流密度随着阳极电位的增大而迅速增大，主要用于氧气的析出。此时在阳极工件表面生成大量气泡，但仍因压力不足造成氧气附着于工件表面，阻止电化学抛光顺利进行，因此阳极表面常有较大的斑点等缺陷。
[0011]可以明显的看出，当电压在CDE段采用抛光效果，在DE段有氧气的释放，可以提高抛光效果，因此，现有技术通常均在D点靠后的某个电压进行电化学抛光，但是仍存在如下技术问题：电解抛光粘膜的电阻过大，电压
‑
电流密度CD段的时间增加，气体释放难度，耗能大，抛光效果差。
[0012]
技术实现思路

[0013]基于上述电解抛光过程存在的技术问题：本专利技术提供了一种铝合金加工电化学抛光溶液，所述抛光液能够有效提高电化学抛光效率，电解抛光过程中几乎无阳极电流密度平稳段，并通过曲线拟合，能够有效的获得最佳电化学抛光电压，在抛光过程中提高金属离子的扩散速度，进而有效的获得低粗糙度，高镜面效果的铝合金材料。
[0014]一种铝合金加工工艺，包括如下步骤：（1）表面预处理：清洗
‑
机械打磨
‑
脱脂
‑
清洗
‑
干燥；（2）电化学抛光：配置加工溶液并置于电化学抛光槽中，将经过表面预处理的铝合金作为阳极，不锈钢为阴极，分别连接直流电源，电解温度为27℃，电压＜81V伏，电流密度＜1.9A
.
cm
‑2，电极间距17mm；（3）表面后处理，铝合金在所述加工溶液中，电压和电流密度拟合函数关系如下：A1= 0.0105V
1 + 0.0082， 0＜V1＜46；A
2 = 0.09e
0.0369V2
， 46＜V2＜81。
[0015]进一步的，所述抛光电压优选46
±
0.3V，抛光时间优选120s。
[0016]进一步的，所述清洗为去离子清洗，所述机械打磨： 400#，800#水砂纸在预磨机上进行机械打磨除去氧化层。
[0017]进一步的，所述脱脂为15g/L硅酸钠, 10g/L氢氧化钠和20g/L磷酸钠的水溶液组成，脱脂温度为55
o
C，脱脂方式为搅拌浸泡，时间为3min；所述干燥为30℃下，氮气吹扫干燥。
[0018]进一步的，所述加工溶液中包括有复配酸、缓蚀剂、光亮剂、粘度调节剂、添加剂，其中所述复配酸为高氯酸、马来酸和乙二酸的混合物，所述缓蚀剂为若丁，光亮剂为磺基水杨酸、粘度调节剂为丁撑二醇，添加剂为三乙醇胺和苯丙三氮唑，溶剂为乙醇和水。
[0019]进一步的，加工溶液各个成分的配比为：高氯酸、马来酸和乙二酸的体积比为1：11：4，135ml/L所述若丁：3g/L；所述磺基水杨酸：2 g/L；所述丁撑二醇：190ml/L；所述三乙醇胺：1 g/L；所述苯丙三氮唑：1 g/L；所述乙醇：570 ml/L；余量去离子水。
[0020]进一步的，后处理为：清洗
‑
干燥
‑
涂覆树脂保护层，所述树脂保护层为不饱和聚酯或环氧丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯或聚醚丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金加工工艺，其特征在于包括如下步骤：（1）表面预处理：清洗
‑
机械打磨
‑
脱脂
‑
清洗
‑
干燥；（2）电化学抛光：配置加工溶液并置于电化学抛光槽中，将经过表面预处理的铝合金作为阳极，不锈钢为阴极，分别连接直流电源，电解温度为27℃，电压＜81V伏，电流密度＜1.9A
.
cm
‑2，电极间距17mm；（3）表面后处理；铝合金在所述加工溶液中，电压和电流密度拟合函数关系如下：A1= 0.0105V
1 + 0.0082， 0＜V1＜46；A
2 = 0.09e
0.0369V2
， 46＜V2＜81。2.如权利要求1所述的一种铝合金加工工艺，其特征在于所述抛光电压优选46
±
0.3V，抛光时间优选120s。3. 如权利要求1所述的一种铝合金加工工艺，其特征在于所述清洗为去离子清洗，所述机械打磨： 400#，800#水砂纸在预磨机上进行机械打磨除去氧化层。4. 如权利要求1所述的一种铝合金加工工艺，其特征在于所述脱脂为15g/L硅酸钠, 10g/L氢氧化钠和20g/L磷酸钠的水溶液组成，脱脂温度为55
o
C，脱脂方式为搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：左毛毛，
申请(专利权)人：左毛毛，
类型：发明
国别省市：