劉 婷

（常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，湖南 常德 415000）

1 實(shí)驗(yàn)探究

1.1 材料成分差異對(duì)鋁質(zhì)件硬氧顏色影響實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備。不同牌號(hào)鋁質(zhì)材料零件(2A112A146063L104)，其成分見表1。DHX-5熱風(fēng)烘干箱、RJ-55井式電阻爐、天馬自動(dòng)控制陽(yáng)極氧化電源、PVC氧化槽、壓縮空氣攪拌及鉛板陰極。

表1 鋁質(zhì)材料成分化驗(yàn)明細(xì)

（2）工藝過程。4組零件按照T6熱處理方式進(jìn)行處理，精加工后，在統(tǒng)一的氧化工藝參數(shù)下進(jìn)行硬質(zhì)陽(yáng)極氧化。試驗(yàn)過程中熱處理工藝參數(shù)：520±5℃淬火3H， 170℃人工時(shí)效8H。

硬質(zhì)陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)為：硬質(zhì)氧化槽液溫度為-4℃，氧化液濃度為270g/L，總時(shí)間為50分鐘，緩沖時(shí)間為25分鐘，恒電流時(shí)間為25分鐘，電流密度為3A/dm2。

（30結(jié)果與討論。通過上述實(shí)驗(yàn)得到的硬質(zhì)氧化膜厚度為45μm，氧化膜顏色的最大色差值達(dá)到9.8。

結(jié)合氧化后的顏色差異與對(duì)各材料的成分化驗(yàn)結(jié)果，在查閱資料后我們得出結(jié)論：不同牌號(hào)的鋁質(zhì)氧化件顏色由于成分影響會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，主要影響元素：Mg、Si、Cu等元素。

1.2 熱處理狀態(tài)差異對(duì)鋁質(zhì)件硬氧顏色影響實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備。2A12牌號(hào)試樣4件，尺寸成分見表2。DHX-5熱風(fēng)烘干箱、RJ-55井式電阻爐、天馬自動(dòng)控制陽(yáng)極氧化電源、PVC氧化槽、壓縮空氣攪拌及鉛板陰極。

表2 材料組織成分化驗(yàn)表

（2）工藝過程。4件試樣按照3種不同的熱處理方式進(jìn)行處理。精加工后，在統(tǒng)一的氧化工藝參數(shù)下進(jìn)行硬質(zhì)陽(yáng)極氧化。硬質(zhì)陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)為：硬質(zhì)氧化槽液溫度為-4℃，氧化液濃度為270g/L，總時(shí)間為50分鐘，緩沖時(shí)間為25分鐘，恒電流時(shí)間為25分鐘，電流密度為3A/dm2。

（3）結(jié)果與討論。通過上述實(shí)驗(yàn)得到的硬質(zhì)氧化膜厚度為45μm，氧化膜顏色見圖1。材料為2A12的4件樣件色差值最大為10.2，最小為0.9。結(jié)合查閱專業(yè)資料，我們得出結(jié)論：2系列鋁合金型材在采用不同熱處理方式后氧化顏色差異較大，原因是1系列硬鋁銅的含量較高，鋁銅合金相易在氧化過程中高溫溶解，氧化穩(wěn)定性較差，膜厚不易控制，氧化孔隙大，即使氧化工藝參數(shù)嚴(yán)格控制一致的情況下，受熱處理過程影響較大，也較難控制膜厚的一致性與顏色的一致性。

圖1 不同熱處理狀態(tài)氧化顏色對(duì)比圖

1.3 硬質(zhì)氧化工藝參數(shù)對(duì)鋁質(zhì)件硬氧顏色影響實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備。材料為6063的同批次取樣輪2件，DHX-5熱風(fēng)烘干箱、RJ-55井式電阻爐、天馬自動(dòng)控制陽(yáng)極氧化電源、PVC氧化槽、壓縮空氣攪拌及鉛板陰極。

（2）工藝過程。2組零件進(jìn)行T6熱處理，在不同的硬質(zhì)氧化工藝參數(shù)進(jìn)行氧化實(shí)驗(yàn)，氧化工藝參數(shù)見表3。

表3 兩組零件氧化工藝參數(shù)明細(xì)

（3）結(jié)果與討論。通過上述實(shí)驗(yàn)，得到的零件1膜厚為30μm，零件2膜厚為50μm。經(jīng)檢測(cè)，兩零件顏色差異較大，色差值為4.8。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 消除材料差異對(duì)硬氧顏色的影響

通過查閱國(guó)外輪體設(shè)計(jì)原圖資料，發(fā)現(xiàn)其輪體主要材料類似于國(guó)產(chǎn)ZL301，其氧化顏色比較一致，但考慮壓鑄成本高昂，并對(duì)以往的國(guó)產(chǎn)6063材料的氧化效果及氧化質(zhì)量穩(wěn)定性進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)一致比較穩(wěn)定，其最大色差值為2.1。

在同時(shí)結(jié)合向國(guó)內(nèi)專家請(qǐng)教的結(jié)果，嘗試使用6系列鋁合金，考慮到機(jī)械性能要求及熱處理要求決定選用6082，見表4。

表4 兩種材料組織成分及強(qiáng)度對(duì)比表

2.2 消除熱處理狀態(tài)差異對(duì)硬氧顏色的影響

取樣6082鋁型材試樣，按三種不同的熱處理狀態(tài)處理，在統(tǒng)一氧化工藝參數(shù)的條件下進(jìn)行硬氧處理，氧化顏色一致性較好，膜厚均勻性易控制，最大色差值僅為0.6。

考慮到人工時(shí)效與300℃退火等熱處理方式無(wú)法滿足零件在使用過程中的硬度及拉伸強(qiáng)度等要求，故采用T6熱處理。

2.3 消除硬質(zhì)氧化工藝參數(shù)差異對(duì)硬氧顏色的影響

取樣6082鋁型材試樣，在恒定溫度：-4±0.5℃ ，恒定濃度：270g/L～280 g/L,選取不同的緩沖時(shí)間、選取電流控制方式（穩(wěn)流、穩(wěn)壓、直流、直流疊加脈沖、正負(fù)脈沖）、氧化時(shí)間,進(jìn)行氧化工藝試驗(yàn),得出氧化膜恒定40±5微米厚度,氧化膜顏色穩(wěn)定的工藝條件。

通過以上試驗(yàn)，得出了氧化最優(yōu)工藝條件氧化液濃度：270g/L，溫度：-4℃，總時(shí)間：50分鐘，緩沖時(shí)間：20分鐘，恒電流時(shí)間：30分鐘，電流密度：2.5安/平方分米。同時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，模擬出膜厚公式：δ=K×A×T，K:0.35;A:電流密度：安/平方分米;δ:膜厚，I=A＊S I:安培S:平方分米T:氧化時(shí)間:分鐘

3 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)影響硬質(zhì)氧化膜顏色的關(guān)鍵因素為材質(zhì)、熱處理狀態(tài)和氧化工藝參數(shù)。針對(duì)這三大因素，經(jīng)探究獲得了減小鋁質(zhì)件輪體硬質(zhì)氧化膜色差的優(yōu)化方案為：①材料選用6082牌號(hào)鋁型材；②熱處理狀態(tài)選取T6熱處理；③硬質(zhì)氧化工藝參數(shù)：氧化液濃度為270g/L，溫度為-4℃，總時(shí)間為50分鐘，緩沖時(shí)間為20分鐘，恒電流時(shí)間為30分鐘，電流密度為2.5安/平方分米。