【航空工业行业标准(HB)】 铝及铝合金硬质阳极氧化工艺

中华人民共和国航空工业标准
HB/Z237-93
铝及铝合金硬质阳极氧化工艺
1993-11-05发布
中国航空工业总公司
1994-03—01实施
中华人民共和国航空工业标准
铝及铝合金硬质阳极氧化工艺
1主题内容与适用范围
本标准规定了铝及铝合金硬质阳极氧化工艺方法。本标准适用于航空产品铝及铝合金零件硬质阳极氧化的生产。2引用标准
HB5034
HB5057
HB5226
HB5335
HB5472
零件镀覆前质量要求
铝及铝合金硬质阳极氧化膜层质量检验金属材料和零件用水基清洗剂技术条件电镀和化学覆盖工艺质量控制标准金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范HB/Z5104
3主要工艺材料
铝及铝合金阳极氧化溶液分析方法硬质阳极氧化主要工艺材料（见表1）。表1主要工艺材料要求
材料名称
氢氧化钠
碳酸钠
氢氟酸
重铬酸钾
铅板(Pb1、Pb2）
硝基胶液（Q98-1）
过氮乙烯防腐漆（G52—2）
技术标准或技术要求
GB209（工业）
GB534（工业）
GB210（工业）
GB620(工业）
GB2091（工业）
GB1610（工业）
GB337（工业）
GB1069（工业）
ZBG51061
ZBG51068
中国航空工业总公司1993-11—05发布HB/Z237-93
碱浸蚀
阳极氧化
碱浸蚀
除氧化膜
除氧化膜
1994-03-01实施
4工艺要求及特征
HB/Z237-93
4.1硬质阳极氧化后，零件表面粗糙度一般增大1～2级，硬质阳极氧化后的零件疲劳强度有所降低。
4.2硬质阳极氧化膜的表层硬度较低，作为耐磨功能时，硬质阳极化层必须研磨，其研磨的余量不应超过膜厚的一半。
4.3在进行硬质阳极氧化的工艺设计时，应考虑氧化前、后尺寸的增大，增大值约是氧化膜层厚度的一半，如氧化膜厚度为100μm，外径尺寸增大值约为100μm。5工艺程序
5.1氧化前验收
5.2有机溶剂或水基清洗剂除油
5.3绝缘
5.4装挂
5.5化学除油
5.6流动热水洗
5.7流动冷水洗
5.8出光
5.9流动冷水洗
5.10碱浸蚀
流动热水洗
2流动冷水洗
5.13出光
5.14流动冷水洗
5流动冷水洗
硬质阳极氧化
5.17流动冷水洗
5.18流动冷水洗
5.19封闭
5.20流动冷水洗
5.21干燥
5.22拆卸
5.23去除绝缘物
5.24检验
注：①热水洗工序水温40~90℃。②有耐病蚀性要求的硬质阳极氧化零件应进行5.19～5.20工序。5.10工序视需要进行，如不能进行此工序则采用三酸出光法进行出光。2
6主要工序说明
HB/Z237-93
6.1氧化前零件的表面质量应符合HB5034的要求，零件锐边和尖角均应倒圆，其半径不应小于0.5mm。
6.2有机溶剂除油或水基清洗剂除油采用三氟乙烷、丙酮、汽油等有机溶剂除油或采用符合HB5226的水基清洗剂除油。6.3绝缘
用干净毛刷沾绝缘漆料，在零件的非硬阳极氧化表面均匀涂刷三层或多层加有颜料的Q98一1硝基胶液或用以下组分的涂料（重量比份），每层都应在室温下晾干。硝基胶液（Q98-1)
各色过氯乙烯漆（G52-2）
邻苯二甲酸二丁酯
稀释剂
注：根据零件的状况也可以用其他绝缘方法。6.4装挂
100份
15~20份
夹具应装在工艺设计指定的或留有工艺余量的导电位置上，夹具应采用铝质或钛质材料制成，具有良好的导电性，氧化过程中零件应保证无气袋产生，散热效果好，具有最小的夹具印。零件上夹具时，夹具上应无旧氧化膜。6.5化学除油
无论采有何种化学除油方法要求在除油时间为20min时，除油后的零件在30s内水膜必须连续，其溶液浸蚀率不应高于4.Og/h·dm2。6.6碱浸蚀
此工序在零件尺寸、表面状态许可的情况下进行。氢氧化钠（NaOH）
碳酸钢（Na2CO：10H,O）
6.7出光
20~35g/L
20~30g/L
4050℃
≤5min
为了去除化学除油后的残余物，按下列方法之一进行出光。6.7.1常用三酸出光法
硝酸（HNOa=1.42g/mL）
铬酐（CrO.）
氢氟酸（HF40%）
单面没蚀率
注：单面漫蚀率测定方法见附录B.90~120g/L
40~60g/L
9~12g/L
1~3min
0.020~0.025mm/h
6.7.2常用出光法
硝酸（HNO3p=1.42g/mL）
6.8硬质阳极氧化
6.8.1直流电阳极氧化法
常用阳极氧化溶液
硫酸（H,SO4P=1.84g/mL）
铝（AL+3)
阴阳极面积比
电流密度
HB/Z237-93
300~500g/L
2~5min
200250g/L
≤20g/L
一5~+5℃（温度实控误差土2℃）铅板（Pb1、Pb2）
2~2.5A/dm2
40~80min（视膜层厚度而定）
机械或洁净的压缩空气
适用于含铜量大于4%的铝合金阳极氧化溶液硫酸（H,SO.p=1.84g/ml）
铝（AL13)
阴阳极面积比
电流密度
300~350g/L
—5～+5℃（温度实控误差士2℃）铅板（Pb1、Pb2）
1~3:10
2.5~3A/dm2
4080min（视膜层厚度而定）
机械或洁净的压缩空气
恒电流操作法：氧化开始电流按0.5～1A/dm2送电，在20min内逐步调至额定电流，保持电流恒定，以后每隔5min按上述电流密度调整一次电流，直至氧化过程结束。氧化过程中，电流突增、电压突减，说明氧化膜被溶解或击穿，应立即断电取出零件检查。氧化时，不同牌号的铝合金零件不允许同槽氧化处理。当含铜量大于5%，硅含量大于7%，或铜、硅含量总量大于8%，采用直流电源阳极氧化，得不到满意的氧化膜时，可采用交、直流叠加电源或脉冲电流进行氧化，氧化过程中，可以测量零件尺寸，但在零件取出前必须降低槽中电流，零件测量过程和进出槽时，必须带有水膜，测量后如需继续氧化，在被测零件进槽后，可直接将电流升至额定电流。
6.8.2交、直流阳极氧化法
硫酸（H,SO,p=1.84g/ml.）
铝(AL+3)
240~260g/L
≤20g/L
-5~+5℃
阴阳极面积比
电流密度（直流）
直交电流比
HB/Z237--93
铅板（Pb1、Pb2）
1~3：10
3.5~4.5A/dm2
直：交=10：1
35~50min（视膜层厚度而定）
交直流操作法：零件入槽后立即以直流电流密度为0.5A/dm，同时按直交电流比输入电流，15min内逐步达到额定电流，保持电流恒定，以后每隔5min调整一次电流直至氧化结束。阳极氧化过程中温控和搅拌等条件同直流阳极氧化法。6.9干燥
用洁净的压缩空气吹于或在不低于70℃于燥箱（槽）中烘于。6.10封闭
a.重铬酸钠（NazCr,O,）
b.重铬酸钾或重铬酸钠
封闭结束后沥滴数分钟，再水洗。6.11检验
按HB5057规定进行。
7质量控制
6~12g/L
60~65℃
5~8min
40~55g/L
90~100℃
15~20min
7.1槽液配制用水和清洗用水应符合HB5472的规定。7.2工艺过程质量控制按HB5335规定进行。8氧化溶液的配制
8.1在氧化槽中加入三分之二所需容积水。8.2在搅拌下将硫酸缓慢地倒入槽中。8.3加水至规定容积的标线，并搅拌均匀。8.4取样分析，调整溶液，零件试验合格后，即可投入生产。9氧化溶液的维护与调整
9.1溶液的主要分析项目与周期
溶液的主要分析项目与周期(见表2）。5
溶液类别
化学除油
阳极氧化
碱浸蚀
HB/Z237-93
表2溶液的分析项目与周期
分析项
浸蚀率
三酸溶液CrOa，HNO
单面浸蚀率
H2SO,,AI+3
K,CrO,.NaCr,O,pH
氢氧化钠
9.2氧化溶液维护与调整
分析周期
2~4周
2~4周
2~4周
分析方法
见附录A
HB/Z5104
见附录B
HB/Z5104
HB/Z5104
见附录C
HB/Z5104
HB/Z5104
为了确保溶液的正常使用，必须定期分析和调整，当调整无效时，必须及时处理或更换。氧化溶液中氯离子含量应小于0.2g/L。10不合格氧化膜层退除
硬阳极氧化膜一般不允许返修。当零件尺寸公差较大，同时零件光度较低，经除膜返修后，尺寸和光度仍满足设计图样要求，则可用下列溶液去除旧氧化膜层。10.1磷酸(H,PO,e=1.72g/mL)
铬酐(CrO,）
10.2碱溶液
氢氧化钠(NaOH)
碳酸钠（NazCO.10H,O）
35~40mL/L
15~20g/L
70~90℃
除净为止
20~35g/L
2030g/L
70~90℃
除净为止
HB/Z237-93
附录A
化学除油槽浸蚀率
(补充件）
用LY12CZ板材制取规格为50mm×50mm×1mm，试片两片用有机溶剂清洗干净，吹于后称重，精确至0.5mg，浸入化学除油溶液中保持24h，取出吹干再称重，以两次称重之差的平均值计算浸蚀率。
HB/Z237-93
附录B
单面浸蚀率测定方法
（补充件）
B1将一清除油脂的75mm×125mm×1mm的LY12CZ试片精确称重（W，），并测量其厚度(T)。
B2将试片浸于腐蚀槽中停留5min或10min。B3浸蚀后用自来水冲洗，在80100℃烘箱内烘干，冷至室温，然后再重新称重（W）。计算：单面浸蚀率(V)按下式计算：B4
式中：m浸蚀时间(min）。
T—试片厚度（mm）。
将两块试片的V计算平均值，则得到测定的浸蚀率。8
C1方法要点
HB/Z237-93
附录C
铝阳极氧化溶液氟化物测定
(补充件）
在中性溶液中，用硝酸银滴定氯化物，生成氯化银白色沉淀，以铬酸钾为指示剂。Ag*+CI---→AgCI
2Ag++Cr02--+Ag2CrO（红色）
C2试剂
C2.130%NaOH溶液
C2.2碳酸氢钠：固体
C2.3饱和铬酸钾溶液
C2.4标准0.1N硝酸银溶液（配制方法见后）C3分析方法
用移液管吸阳极氧化液100ml于400ml烧杯中，用30%NaOH中和至pH56，再用固体碳酸氢钠中和至约7。过量2g，搅匀，加饱和铬酸钾溶液4滴，以标准0.1N硝酸银溶液滴定至微红色为终点。
C4计算
NXVX0.3545X1000
含氯根Clg/L=
式中：N标准硝酸银的当量浓度
V耗用标准硝酸银溶液毫升数
标准0.1N硝酸银溶液
配制：取分析纯硝酸银于120℃于燥2h，在干燥器中冷却，准确称取17.000g，溶解于水，在量瓶中稀释至1000ml，储于棕色瓶中。不需标定。对精确的分析工作，可称取硝酸银17g，配成1L溶液，用下法标定、标定：称取在110℃干燥过的分析纯氯化钾0.25～0.3g，（四位有效数字）置于300ml锥形瓶中，加水100ml，使之溶解，加入铬酸钾饱和溶液2～3滴，用配制好的硝酸银溶液滴定至白色沉淀略带淡红色为终点。
N=V×0.07455
式中：N--标准硝酸银溶液
V——耗用标准硝酸银溶液毫升数C—氯化钾重（g）
附加说明：
HB/Z237-93
本标准由中国航空工业总公司航空材料热工艺标准化技术归口单位提出并归口。本标准由四一O厂、六二一所、二三二厂起草。本标准主要起草人：候世安、陈珠琳、韩业林。