CN107190299A - 用于空调压缩机旋转压缩盘铝合金的硬质氧化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于空调压缩机旋转压缩盘铝合金的硬质氧化方法，包括以下步骤：前处理：铝合金依次经过除油、水洗、碱蚀、水洗、出光和水洗的前处理；阳极氧化：将经过前处理的铝合金作为阳极，以铅板作为阴极，并在电解液中进行阳极氧化，电源采用直流脉冲叠加方式通电，阳极氧化的电解液组成：硫酸100～200g/L；有机酸10～30g/L；添加剂A0.5～10g/；温度0～25℃；电压0～30V；电流密度1～3.5A/dm2；所述添加剂A为按2～3:1：1的质量比混合的钼酸盐、磷酸盐和碲酸盐的混合物；经过阳极氧化后的铝合金工件再经过封孔剂浸泡封闭。本发明得到的铝合金硬质氧化膜具有更高的厚度和硬度，并避免了氧化层“烧损”现象。

Description

用于空调压缩机旋转压缩盘铝合金的硬质氧化方法
技术领域
本发明属于铝合金加工技术领域，尤其涉及铝合金硬质阳极氧化耐摩层的制备。
背景技术
铝合金由于其质量轻、强度高、易成型加工，成本低等特点，被广泛应用机械制造和加工。尤其在空调压缩机部件领域得到广发应用，空调压缩机中旋转压缩盘与固定盘做高速旋转摩擦，需要对铝合金制成的旋转压缩盘进行硬化处理提高耐磨性能。硬化处理通常采用阳极氧化硬质化处理，而传统的铝合金氧化处理大多采用硫酸和草酸体系，并可能采用脉冲电源进线电解氧化形成氧化膜，出阳极氧化生成氧化膜的同时，氧化膜会发生腐蚀溶解，当氧化速度与腐蚀速度达到平衡氧化膜的厚度不会继续增长，而且随着电解时间延长，氧化膜的耐磨性能反而会下降。同时在氧化膜形成过程中，还容易发生烧损现象，一般是由于电流密度过大导致热量无法及时撤走使得氧化膜全部或部分溶解，尤其是当铝合金中铜或硅含量过高时，铜以偏析组织存在于晶界并以CuAL2相化合物溶解形成点状脱落，脱落点处基体的铝合金层裸露使得电流集中在此处形成烧焦。同样的，硅在阳极氧化时无法形成氧化膜以嵌入的方式存在氧化膜内，由于其半导体特性使得电流集中从而烧焦。
发明内容
发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供了一种用于空调压缩机旋转压缩盘铝合金的硬质氧化方法，得到的铝合金硬质氧化膜具有更高的厚度和硬度，并避免了氧化层“烧损”现象。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种用于空调压缩机旋转压缩盘铝合金的硬质氧化方法，包括以下步骤：
(1)前处理：铝合金依次经过除油、水洗、碱蚀、水洗、出光和水洗的前处理；
(2)阳极氧化：将经过前处理的铝合金作为阳极，以铅板作为阴极，并在电解液中进行阳极氧化，电源采用直流脉冲叠加方式通电，阳极氧化的电解液组成和操作条件如下：
所述添加剂A为按2～3:1：1的质量比混合的钼酸盐、磷酸盐和碲酸盐的混合物，
(3)经过阳极氧化后的铝合金工件再经过封孔剂浸泡封闭。
作为优选，所述直流脉冲叠加的通电方式为在基础直流电压波形上叠加正向直流脉冲电压，正向直流脉冲电压的幅值为基础直流电压的0.1～0.5倍，且正向直流脉冲电压的通断比为5:2，脉冲频率为5～50HZ。
作为优选，所述有机酸为草酸、甘氨酸、酒石酸或苹果酸。
作为优选，所述钼酸盐、磷酸盐和碲酸盐分别为钼酸钠、磷酸钠和碲酸钠。
作为优选，步骤(3)中所述后处理封闭剂的组成为：2～10g/L硝酸铈，5～50g/L 草酸铵和2～10g/L氨基磺酸,操作温度为10～45℃，操作时间为0.5～2h。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明铝合金硬质氧化工艺，主要用于在空调压缩机的旋转压盘表面制备一层耐磨的氧化层，提高运转耐磨性和使用寿命。旋转压盘的铝合金件通过机械加工成型后，依次通过除油、水洗、碱蚀、水洗、出光和水洗后，再经过阳极氧化。
实施例1
阳极氧化的电解液的配制：首先在电解槽中加入70％左右的纯水，然后加入150g/L 的浓硫酸，补充剩余纯水到刻度线搅拌均匀后得到的硫酸水溶液的温度约为60℃，取出部分硫酸溶液进行添加剂配制，其余部分继续加入15g/L的草酸并搅拌溶解。取1000ml 硫酸水溶液，在60℃左右迅速投入40g钼酸钠、20g磷酸钠和20g碲酸钠并搅拌溶解得到添加剂溶液。在硫酸和草酸的混合溶液中，加入20～50ml/L的添加剂溶液，优选 25ml/L，并搅拌均匀。
电解槽设有溢流槽和冷却管，且槽底部设置打气管，电解时开启水泵使电解液溢流并通过冷却管移走电解产生的热量保证电解温度在25℃以下，以铝合金工件为阳极，以铅板为阴极。电源采用直流脉冲叠加的通电方式，即：正向直流电流密度控制在 2.5A/dm2左右，槽电压在25～50V，并叠加正向直流脉冲，脉冲幅值为为正向直流的0.2 倍，通断比为5:2，脉冲频率为20Hz，通过正向直流脉冲叠加有利于电解热散失。经过 2小时电解成膜，电解过程启动阶段，直流电源在30分钟内从0.5A/dm2的电流密度逐提升至2.5A/dm2，电解过程中如果发生电压突降或电流突增(增幅一般超过50％)，此时应及时取出电解工件，其余工件可继续进行氧化电解，得到膜层厚度为50～55微米，硬度为368HV。
经过阳极氧化成膜的铝合金件经过纯水洗后吹干，并送入后处理封闭剂浸泡。封闭剂由2～10g/L硝酸铈，5～50g/L草酸铵和2～10g/L氨基磺酸组成，操作温度通常为常温，时间0.5～2h，能在铝合金件表面形成钝化膜，起到封闭保护作用，制备后的氧化膜为浅灰色到褐色，无烧损。
实施例2
本实施例中，阳极氧化的电解液的配制：首先在电解槽中加入70％左右的纯水，然后加入180g/L的浓硫酸，补充剩余纯水到刻度线搅拌均匀后得到的硫酸水溶液的温度约为60℃，取出部分硫酸溶液进行添加剂配制，其余部分继续加入20g/L的草酸并搅拌溶解。取1000ml硫酸水溶液，在60℃左右迅速投入40g钼酸钠、20g磷酸钠和20g 碲酸钠并搅拌溶解得到添加剂溶液。在硫酸和草酸的混合溶液中，加入20～50ml/L的添加剂溶液，优选25ml/L，并搅拌均匀。
电解槽设有溢流槽和冷却管，且槽底部设置打气管，电解时开启水泵使电解液溢流并通过冷却管移走电解产生的热量保证电解温度在25℃以下，以铝合金工件为阳极，以铅板为阴极。电源采用直流脉冲叠加的通电方式，即：正向直流电流密度控制在 3.0A/dm2左右，槽电压在25～60V，并叠加正向直流脉冲，脉冲幅值为为正向直流的0.1 倍，通断比为5:2，脉冲频率为20Hz，通过正向直流脉冲叠加有利于电解热散失。经过 2小时电解成膜，电解过程启动阶段，直流电源在30分钟内从0.5A/dm2的电流密度分 5次逐级提升至2.5A/dm2，电解过程中如果发生电压突降或电流突增(增幅一般超过 50％)，此时应及时取出电解工件，其余工件可继续进行氧化电解，得到膜层厚度为53～ 60微米，硬度为392HV，无烧损。
经过阳极氧化成膜的铝合金件经过纯水洗后吹干，并送入后处理封闭剂浸泡。封闭剂由2～10g/L硝酸铈，5～50g/L草酸铵和2～10g/L氨基磺酸组成，操作温度通常为常温，时间0.5～2h，能在铝合金件表面形成钝化膜，起到封闭保护作用，制备后的氧化膜为浅灰色到褐色。
实施例3
本实施例中，阳极氧化的电解液的配制：首先在电解槽中加入70％左右的纯水，然后加入150g/L的浓硫酸，补充剩余纯水到刻度线搅拌均匀后得到的硫酸水溶液的温度约为60℃，取出部分硫酸溶液进行添加剂配制，其余部分继续加入20g/L的草酸并搅拌溶解。取1000ml硫酸水溶液，在60℃左右迅速投入40g钼酸钠、20g磷酸钠和20g 碲酸钠并搅拌溶解得到添加剂溶液。在硫酸和草酸的混合溶液中，加入20～50ml/L的添加剂溶液，优选25ml/L，并搅拌均匀。
电解槽设有溢流槽和冷却管，且槽底部设置打气管，电解时开启水泵使电解液溢流并通过冷却管移走电解产生的热量保证电解温度在25℃以下，以铝合金工件为阳极，以铅板为阴极。电源采用直流脉冲叠加的通电方式，即：正向直流电流密度控制在 2.5A/dm2左右，槽电压在25～60V，并叠加正向直流脉冲，脉冲幅值为为正向直流的0.1 倍，通断比为5:2，脉冲频率为20Hz，通过正向直流脉冲叠加有利于电解热散失。经过 2小时电解成膜，电解过程启动阶段，直流电源在30分钟内从0.5A/dm2的电流密度分 5次逐级提升至2.5A/dm2，电解过程中如果发生电压突降或电流突增(增幅一般超过 50％)，此时应及时取出电解工件，其余工件可继续进行氧化电解，得到膜层厚度为43～50 微米，硬度为375HV，无烧损。
经过阳极氧化成膜的铝合金件经过纯水洗后吹干，并送入后处理封闭剂浸泡。封闭剂由2～10g/L硝酸铈，5～50g/L草酸铵和2～10g/L氨基磺酸组成，操作温度通常为常温，时间0.5～2h，能在铝合金件表面形成钝化膜起到封闭保护作用，制备后的氧化膜为浅灰色到褐色。
对比例
常规铝合金硬质阳极氧化电解液：为15％的硫酸和15g/L的草酸，温度为0～25℃，电流密度为2～3.5A/dm2，槽电压在50V左右受膜厚度影响，电解时间为2小时，得到硬质氧化层膜厚约为40微米，硬度在320～350HV之间。对含回收铝的高铜含量(一般超过5％)的ADC12牌号的铝合金，当搅拌不均匀或槽液温度过高时容易出现局部“烧损”。
铝合金硬质氧化成膜过程实际是铝氧化成膜和氧化膜溶解同时进行，只有成膜速度大于溶解速度时硬质氧化膜厚度才会增长。因此铝合金氧化膜的影响因素主要为溶解速度过快，电解局部的热量无法快速移除造成“烧损”现象。本发明中由钼酸钠、磷酸钠和碲酸钠组成的添加剂，主要在于不影响氧化成膜的前提下，降低氧化膜的溶解，尤其在电解过程中对氧化膜起到缓蚀作用，尤其是对以CuAl2相存在的偏析化合物起到明显缓蚀，进而减缓其偏析造成的电流集中引起的“烧损”现象。另外，本发明的封闭剂在铝合金件最外侧形成厚度超过5个微米的自沉积保护膜，进一步起到封闭保护作用。

Claims (5)

1.一种用于空调压缩机旋转压缩盘铝合金的硬质氧化方法，包括以下步骤：
(1)前处理：铝合金依次经过除油、水洗、碱蚀、水洗、出光和水洗的前处理；
(2)阳极氧化：将经过前处理的铝合金作为阳极，以铅板作为阴极，并在电解液中进行阳极氧化，电源采用直流脉冲叠加方式通电，阳极氧化的电解液组成和操作条件如下：
所述添加剂A为按2～3:1：1的质量比混合的钼酸盐、磷酸盐和碲酸盐的混合物，
(3)经过阳极氧化后的铝合金工件再经过封孔剂浸泡封闭。
2.根据权利要求1所述用于空调压缩机旋转压缩盘铝合金的硬质氧化方法，其特征在于：所述直流脉冲叠加的通电方式为在基础直流电压波形上叠加正向直流脉冲电压，正向直流脉冲电压的幅值为基础直流电压的0.1～0.5倍，且正向直流脉冲电压的通断比为5:2，脉冲频率为5～50HZ。
3.权利要求1所述用于空调压缩机旋转压缩盘铝合金的硬质氧化方法，其特征在于：所述有机酸为草酸、甘氨酸、酒石酸或苹果酸。
4.权利要求1所述用于空调压缩机旋转压缩盘铝合金的硬质氧化方法，其特征在于：所述钼酸盐、磷酸盐和碲酸盐分别为钼酸钠、磷酸钠和碲酸钠。
5.权利要求1所述用于空调压缩机旋转压缩盘铝合金的硬质氧化方法，其特征在于：步骤(3)中所述后处理封闭剂的组成为：2～10g/L硝酸铈，5～50g/L草酸铵和2～10g/L氨基磺酸,操作温度为10～45℃，操作时间为0.5～2h。
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