【航空工业行业标准(HB)】 镁合金化学氧化工艺

中华人民共和国第三机械工业部指导性技术文件
镁合金化学氧化工艺
一、总则
1：本指导性技术文件制订了镁合金化学氧化的通用工艺方法。HB/Z5078-78
2：镁为银白色金属，比重1.74，标准电位为-2.38伏，在潮湿空气中易氧化发暗，在干燥空气中比较稳定，能与酸、盐溶液（尤其是氯化物溶液）起化学作用引起腐蚀，但在苛性碱及浓的（5%以上）氢氟酸溶液中较稳定。在镁中适当地加入其他元素制成的各种镁台金，可以大人大提高机械强度。因为镁合金轻，比强度大，对振动和撞击能量的吸收本领强，所以在航空工业中，为了减轻产品重量，很多零件用镁合金制造。
3镁合金的最大缺点是抗蚀能力低。为了提高其抗蚀性能，通常采用化学氧化方法，使其表面形成厚约0.5～3微米的防护层。此膜层与油漆的结合力好，但薄而软，在使用过程中很容易受到划伤和擦伤，故除做装饰及工序间防护外，很少单独应用，一般零件在化学氧化后都要进行喷漆。
二、工艺流程
4：镁合金化学氧化工艺流程：
（1）氧化前验收
（2）有机溶剂除油
（3)装挂
（4）化学除油
（5）流动热水洗
（6）碱腐蚀
（7）流动热水洗
（8）流动冷水洗
（9）酸处理
(10)流动冷水洗
(11)化学氧化
(12)流动冷水洗
(13)填充
(14)流动热水洗
(15)干燥
(16)拆卸
(17)检验膜层质量
①经过吹砂的铸造镁合金毛坏件可不进行工序（2）及（4）～（7）。②氟化法、重铬酸钾一硫酸锰法、重铬酸钠一硫酸锰法及苯钾法化学氧化，可不进行工序（6）、（7）。③镁合金化学氧化应在没有压入衬套和上螺栓之前进行。若按机械加工条件无法实现这种顺序时，容许那些带有铝套、铜套、钢铁化学氧化件、钢铁镀锌、键锡件的纽合件进行化学载化处理，但不进行工序（6）～（7），工序（9）～（10）按需要进行。第三机械工业部
三○一研究所提出
1979年7月1日
三三一厂、四三O厂
共8页第2页
HB/Z5078-—78
三、主要工序说明
氧化前验收
5，化学氧化前零件的表面质量应符合HB5034-77的规定。有机溶剂除油
6，有机溶剂可选用汽油、酒精、二甲苯、三氯乙烯等。零件经有机溶剂除油后用压缩空气吹干或自然干燥。带有封严涂层的零件，不许有机溶剂接触封严涂层。装挂
7，为减小电偶腐蚀，装挂时采用的夹具材料一般应为镁合金及铝镁合金。如果应用其它材料，夹具与零件接触部位要绝缘。装挂时注意防止零件在氧化过程中产生气袋。带有封严涂层的零件，可对封严涂层进行绝缘保护。化学除油
8：根据零件特点，可选下列任一溶液进行化学除油：（1）苛性钠（NaOH）
磷酸钠（Na3PO4·12H2O）
水玻璃
总碱度（相当于NaOH）
（2）磷酸钠（NagPO，·12H2O）碳酸钠（Na2CO：·10H,O）
水玻璃
总碱度（相当于NaOH）
①零件与槽体应绝缘，以防止零件造成电偶腐蚀。工业级
工业级
工业级
工业级
工业级
工业级
10~25克/升
40~60克/升
20～30克/升
15~30克/升
70~90℃
10～30分钟
40~60克/升
40~60克/升
10～30克/升
10~30克/升
60~90℃
5～15分钟
②带有铜套、铝套、钢铁镀锌及镀镉件等组合件，化学除油时采用配方（2）和下限工作条件。③局部化学氧化的零件可不进行化学除油，而对需局部化学氧化部位经有机溶剂除油，再用维也钠石灰察洗后即可进行下面工序。
④为了提高除油效果，可用压缩空气搅拌除油溶液。碱腐蚀
9。为了退除旧膜层等目的，可在下列溶液中进行碱腐蚀：苟性钠（NaOH）
铸造镁合金可不进行碱腐蚀。
酸处理
工业级
260~310克/升
70~80℃
5～15分钟
10.根据零件表面状态及合金成份不同，可选用下列溶液进行酸处理：104
（1）硝酸（HNO比重1.42）
①此溶液仅适用于铸造镁合金毛坏件。HB/Z5078-78
②此溶液对零件腐蚀速度快，反应强烈，要严格控制时间。（2）铬酐（CrO3）
工业等
工业级
共8页第3页
20~50克/升
0.5~1分钟
150~250克/升
10~15分钟
注：用此溶液处理时，不影响零件的尺寸精度，适用于对高精度零件的处理。溶液中硫酸含量不得大于0，4克/升。（3）铬酐（CrO3）
硝酸钠（NaNO：）
工业级
工业级
100～150克/升
5～8克/升
3～5分钟
注。MB2、MB8、MB15等材料制做的零件适于用此溶液处理，但对零件有轻微魔蚀，应控制处理时间。化学氧化
11根据零件特点，表面状态、加工要求等选择下列化学氧化方法，（1）氟化法：此法系常温氧化，所获得的膜层有较高的电阻，氧化后不影响零件尺寸精度，适合氧化高精度零件及带有铜、铝衬套等组合件。其溶液配方及工作条件为：氟化钠（NaF）
工业级
30～50克/升
15~35℃
10~30分钟
（2）醋酸法：此法易于操作，氧化时间短，不影响尺寸精度，但获得的膜层耐蚀能力低。其溶液配方及工作条件为：重铬酸钾（K2Cr20，）
硫酸铵［（NH）SO）
铬酐（CrO：）
醋酸（CH：COOH60%）
工业级
工业级
工业级
工业级
140~160克/升
2～4克/升
1～3克/升
10～20毫升/升
60~80℃
0.5~2分钟
（3）明矾法：此法系常温氧化，各种镁合金都可以用此法氧化，氧化后零件尺寸变化较小。其溶液配方及工作条件为：重铬酸钾（KCr20，）
明矾KA1（SO）·12H2O）
醋酸（CH.COOH60%）
工业级
工业级wwW.bzxz.Net
工业级
30～50克/升
8～12克/升
5～8毫升/升
15~30℃
5～15分钟
（4）重铬酸钾一硫酸锰法：此法获得的膜层耐蚀能力高，氧化后尺寸精度不受影响，并且可以氧化带有铜套、铝套、钢铁化学氧化及镀锌、镀镉件的组合件，旧氧化膜在重复氧化105
共8页第4页
HB/Z6078—78
时可不退除。但此法使用温度较高。其溶液配方及工作条件为：重铬酸钾（KCr20，）
硫酸铵（NH4）SO）
硫酸镁（MgS0·7H,0）
硫酸锰（MnS04.5H.0）
工业级
工业级
工业级
工业级
30～60克/升
25~45克/升
10～20克/升
7～10克/升
80~90℃
10~20分钟
（5）重铬酸钠一硫酸锰法：此法特点同重铬酸钾一硫酸锰法。其溶液配方及工作条件为：
重铬酸钠（Na2Cr202H20）
硫酸镁（MgS047H.0）
铬酐（CrO3）
硫酸锰（MnSO·5H2O）
工业级
工业级
工业级
工业级
120～170克/升
40~75克/升
0.5~1克/升
40~75克/升
80℃~沸腾
10～20分钟
（6）苯钾法：此溶液比较稳定，获得的膜层耐蚀能力较高，可氧化精度高及带有铜套、铝套、镀锌、镀件的组合件，没有挂灰，在重复氧化时旧氧化膜可不退除。其溶液配方及工作条件为：
重铬酸钾（K2Crz0，）
硫酸铵（NH）SO）
邻苯二甲酸氢KHC.H，O
工业级
工业级
化学纯
30~35克/升
30～35克/升
15~20克/升
80℃~沸腾
15~25分钟
（7）硝酸法：此法氧化时间短，对零件的尺寸影响较大，仅适用于氧化铸造镁合金毛坏件。其溶液配方及工作条件为：重铬酸钾（K.Cr20）
氯化铵（NH.C1）
硝酸（HNO3比重1.42）
①为了防止产生气袋，在氧化过程中应不断翻动零件。②氧化时零件应与槽体绝缘，以防止零件产生电偶腐蚀。工业级
工业级
工业级
40～55克/升
0.75~1.25克/升
65～85毫升/升
70~80℃
0.5~2分钟
③重铬酸钾一硫酸锰法、重铬酸钠一硫酸锰法、苯钾法因目前使用经验不很丰富，仅做推荐试用。填·充
12。为了提高膜层的耐蚀性能，零件经化学氧化后要在下列溶液中进行填充处理：106
重铬酸钾（K2Cr207）
HB/Z5078-78
用氟化法氧化后的零件在下列溶液中进行填充处理：重铬酸钾（K.Cr20，）
工业级
共8页第5页
40～50克/升
90℃~沸腾
15~20分钟
工业级100~150克/升
90℃~沸腾
20～40分钟
①重铬酸钠一硫酸锰法、苯钾法氧化后的零件可不进行填充。注，
②铸避镁合金毛坏件及用于工序间防护的半成品件也可以不进行填充。③带有铜套、铝套、钢铁化学氧化、镀锌、镀镉件的组合件，填充时采用下限工作条件。④填充时应注意零件与槽体绝缘，以防止零件产生电偶腐蚀。干燥
13.将氧化、填充处理过的零件用压缩空气（最好用40～50℃的热压缩空气）吹干或在60±10℃温度下烘干20~30分钟。检验膜层质量
14.化学氧化膜层质量检验按HB5061一77进行。注：为了不影响油漆与化学氧化膜层间跑结合力，氧化后需涂漆的零件应在24小时内涂漆。四、化学氧化溶液的配制
15，化学氧化溶液的配制方法：按氧化槽的工作容积计算好所需要的化学药品基。首先往氧化槽中加入三分之一容积的水，然后将化学药品分别加入槽中，加温搅拌使其全部溶解，最后往槽内加水至规定容积，揽拌均匀，取样分析，经试氧化零件合格后即可投产。配制溶液应使用蒸馅水、冷凝水或去离子水。五、化学氧化涛液的维护和调整16.氟化法氧化溶液的维护和调整：注意槽液的清洁，防止杂质特别是氯离子带入溶液。溶液的温度要控制在规定范围内，根据分析结果或氧化能力添加氟化钠。17、醋酸法氧化溶液的维护和调整：在氧化过程中，醋酸的消耗及挥发较快，PH值不断升高，氧化能力逐渐下降，膜层发暗，甚至氧化不上，故需经常添加醋酸来调整酸度。18.明矾法氧化溶液的维护和调整：溶液中的醋酸不断消耗、PH值不断升高，氧化能力下降，膜层发暗，需漆加醋酸来调整酸度。19.重铬酸钾一硫酸锰法及重铬酸钾一硫酸锰法氧化溶液的维护和调整：因氧化温度高，槽液不稳定，需经常用硫酸（化学纯）（或铬酐）来调整PH值在规定范围内，并需经常加水保持溶液工作面，当挂灰太多时，槽液应更新。20。苯钾法氧化溶液的维护和调整：当PH值升高、氧化能力下降、膜层变薄、颜色变淡时，用硫酸调整PH值至规定范围以内。21.硝法氧化溶液的维护和调整：此溶液中硝酸是影响质量的主要因素，当硝酸含量过低时，膜层发暗，当硝酸含量过高时，膜层发亮光滑，带虹绿色。故应根据氧化能力和分析结果调整硝酸含量。
共8页第6页
HB/Z5078—78
六、溶液的分析项目与周期
22，溶液的分析项目与周期见表1：序号
化学除油溶液
碱腐蚀溶液
酸处理溶液
氟化法化学氧化溶液
醋酸法化学氧化溶液
明矾法化学氧化溶液
重铬酸钾--硫酸锰法化学氧化溶液重铬酸钠一硫酸锰法化学氧化溶液苯钾法化学氧化溶液
硝酸法化学氧化溶液
填充溶液
总碱度
苛性钠
(1)硝酸
（2)铬酐
（3）铬酐、硝酸钠
氟化钠
杂质：C1-<1克/升
重铬酸钾、硫酸铵、醋酸
杂质：C1*<1克/升
重铬酸钾、醋酸、明矾
杂质：CI-<1克/升
重铬酸钾、硫酸锰、硫酸铵
杂质：C1-<1克/升
重铬酸钠、硫酸锰、硫酸铵
杂质：C1-<1克/升
重铬酸钾、硫酸铵、邻苯二甲酸氢钾杂质：C1-<1克/升
重铬酸钾、氯化钾、硝酸
重铬酸钾
分析周期
2~4周
2～4周
2～4周
2～4周
按需进行
2～4周
1~2周
按需进行
1～2周
按需进行
1~2周
按需进行
1~2周
按需进行
1~2周
按需进行
1~2周
按需进行
1~2周
1～2周
杂质：CF<1克/升.SO.-2<1.5克/开按需进行七、常见故障排除及膜遥返修
23.氟化法化学氧化常见故障的产生原因及排除方法见表2：表2
常见故障
局部无膜层，表
面发花、膜薄
零件表面产生细
小黑色斑纹
带有铝套等组合
件，铝套产生
膜层疏松、脱落
氧化前予处理不良，产生气袋
溶液中氮离子大于1克/升
零件与正电位金属接触
除油、填充时间过长，温度过高零件与正电位金属接触
氧化时间过长，温度过高
仔细除油，改善装挂，氧化过程中经常翻动零件
更换溶液
零件应与正电位金属绝缘
除油、填充采用下限工作条件
防止零件与正电位金属接触
按规定的工艺条件进行氧化
HB/Z5078-78
24.醋酸法化学氧化常见故障的产生原因及排除方法见表3：常见故障
膜层表面有白色
斑点，发暗
膜层疏松脱落
膜层有细小黑色
予处理不良，醋酸含量低
氧化温度高、时间长，担膜未除净零件与正电位金属接触
共8页货
第7页
仔细除油，添加醋酸
按规定工作条件进行氧化，除净旧氧化膜
避免零件与正电位金属接触
25．明矾法化学氧化常见故障的产生原因及排除方法见表4：常见故障
表面发花
膜层表面有
薄层黄色挂灰
予处理不良
醋酸含量降低
26.重铬酸钾一硫酸锰法、
重铬酸钠-
法见表5：
常见故障
膜层疏松、脱落
膜层变薄或难以
氧化上
零件表面有黑色
仔细除油
添加醋酸
酸锰法化学氧化常见故障的产生原因及排除方表5
酸度过高，浓度过大，
氧化时间
溶液陈旧或酸度过低
溶液陈旧，酸度过高，氧化时分解出二氧化锰沉淀
按规定的工作条件进行
调整或更换槽液
更换或调整槽液
27，苯钾法化学氧化常见故障的产生原因及排除方法见表6：常见故障
膜层发花、有
膜薄、颜色浅，
难氧化上
予处理不良
溶液陈旧，酸度降低
存细除油
调整或更换槽液
28.硝酸法化学氧化常见故障的产生原因及排除方法见表7：常见故障
膜层发暗
膜层发亮，
带虹绿色
硝酸含量低
零件与正电位金属接触
硝酸含量过高
排除方
添加硝酸
避免零件与正电位金属接触
调整槽液
共8页第8页
29．膜层的退除及返修：
HB/Z5078—78
（1）容差小的零件可在酸处理溶液（2）中或用适当的机械方法退除旧氧化膜层。注，采用黑色氧化时，容差小的零件可不退除旧氧化膜层。（2）容差较大的铸造毛坏件允许用吹砂法退除旧氧化膜层。（3）变形镁合金上的旧氧化膜层可在碱腐蚀溶液中退除，退后用水清洗，并在酸处理溶液（2）或（3）中处理0.5～1分钟，然后清洗欧于。（4）小面积的局部擦伤、划伤，可用局部氧化法进行返修。其局部氧化溶液为：氧化镁（MgO）
铬酐（CrO：）
硫酸（H.SO.比重184）
蒸馏水
局部氧化操作过程如下：
工业级8～9克
工业级45克
工业级0.6～1毫升
30～45秒钟
用汽油或工业酒精去除欲氧化表面的油污，然后用玻璃砂纸（200～280号）打磨清理，以使基体金属露出，用清洁布块擦净，再用浸过汽油（或酒精）的布块擦净表面，待晾干后用棉纱或棉花浸沾上述局部氧化溶液在予处理好的表面上反复擦拭30～45秒钟。氧化后用于净的湿棉花团擦去残留的氧化溶液，再用于净的棉花或布块擦干。最后用压缩空气欧净即可交验。
（5）根据采用的氧化方法不同，在重复氧化时，旧氧化膜层也可以不退除。110