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铝铜合金硬质阳极氧化

发布时间:2017-12-05 15:36 | 浏览:84

  铝铜合金是指铜含量超过3%以上的铝合金,与其它铝合金相比, 铝铜合金机械强度更高, 在退火和新淬火状态下具有良好的塑性, 焊接性较好, 热处理效果佳, 可在冷态热态下进行压力加工铝铜合金适用于轧制板材、型材和制造锻件, 广泛用于机械制造航空航天工业等。铝铜合金的缺点是耐腐蚀性能差, 需要进行防腐保护。铝及铝合金硬质阳极氧化可以在表面获得较厚的氧化膜, 膜层硬度高, 抗蚀能力强,耐磨性和耐热性好, 是铝铜合金进行防腐保护的理想方法。但是, 铝铜合金的硬质阳极氧化处理比较困难, 较为普遍的观点认为, 铝铜合金中铜含量太高, 在氧化时相溶解快, 常常成为电流聚集的中心,容易使该部位的膜层过热而溶解, 击穿烧毁零件。因此实际生产中, 对有特殊要求的铝铜合金, 在进行硬质阳极氧化时, 必须对常规硬质阳极氧化及条件进行较大调整。

铝铜合金硬质阳极氧化
铝铜合金硬质阳极氧化

如:

  ① 将H2SO4多浓度由180-220g/L调高至300-350g/L。

  ② 减缓电流上升速度

  ③ 将直流电氧化改为交直流叠加或脉冲电流法。

  由于铜含量高, 铝铜合金在室温下平衡组织中存在大量CuAl2过剩相, 造成铝铜合金硬质阳极氧化困难, 那么, 如何减少或掩蔽CuAl2。根据铝铜合金平衡图以及材料金相分析的结果 , 铜在铝中的溶解度随温度而变化, 当合金加热到高温低于(548℃) 时,过剩CuAl2相便溶人固溶体中, 此时合金中不存在独立的CuAl2相。将其缓慢冷却即退火, CuAl2又从固溶体中析出, 得到单独成相的CuAl2,如急速冷却即淬火, 则CuAl2未能从固溶体中析出, 从而得到过饱和的固溶体。这种过饱和的固溶体组织结构是不稳定的, 加热到某一温度时会发生分解而析出CuAl2,伴随这一过程, 铝铜合金强度、硬度将显著提高这一现象在金属热处理中称为“ 时效” 。加热条件下的时效称为人工时效。人工时效的过程比较迅速在150-200℃ 温度下进行人工时效, 铜原子在固溶体中聚集, 并在周围形成CuAl2等微粒。人工时效温度更高时, 合金中的过饱和固溶体将分解析出CuAl2等微粒。

  室温条件下的时效称为自然时效。在自然时效时, 过饱和固溶体不发生分解, 不析出CuAl2等微粒,铜原子在固溶体中的聚集,但聚集区很小, 即使显微镜都无法观察到。

  综上所述, 经淬火铝铜合金在人工时效处理时, 原已溶人固溶体的CuAl2又重新分解析出。笔者认为此种状态下的铝铜合金不宜进行硬质阳极氧化处理。

  铝铜合金经固溶处理后, 在自然时效时,原本已溶人固溶体的没有分解出来,只是发生了铜原子的聚集, 合金中不存在独立成相的CuAl2。笔者认为此种状态下的铝铜合金可以进行硬质阳极氧化处理而不易烧毁零件因此, 我们可以将人工时效状态下的铝铜合金再进行一次固溶处理+自然时效, 用于直流电硬质阳极氧化。

  ① 经过退火、锻打、焊接后的铝铜合金,均应重新经固溶处理+自然时效, 再进行硬质阳极氧化。

  ② 需进行固溶处理的工件, 应在毛坯或粗加工过程中进行, 以避免工件受热变形。

  ③ 在进行固溶处理时, 淬火转移时间和冷却剂的冷却速度应足够快, 以保证不致从固溶体中析出。

  ④ 经固溶处理+自然时效处理后的铝铜合金零件, 尽管合金中不存在独立成相的, 但由于发生了铜原子聚集, 在硬质阳极氧化时发热量较其它合金如防锈铝、纯铝等要大。因此操作中要注意加强冷却搅拌。如果您想了解更多知识,推荐阅读《功能性铝阳极氧化膜的应用》。