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超声波清洗器前处理对微弧氧化铝镁合金尺寸的影响

发布时间:2015-04-14
超声波清洗器前处理对微弧氧化铝镁合金尺寸的影响
摘要:通过传统化学法和超声波清洗对高速动车电机C5M4 铝镁合金端盖进行微弧氧化前处理,测量了端盖的尺寸变化,并研究了微弧氧化对端盖尺寸的影响。试验发现,微弧氧化后,端盖孔径变化在0.005 ~ 0.020 mm 之间,氧化膜厚度在0.005 ~0.014 mm 之间,说明微弧氧化对铝镁合金的尺寸影响不大。以传统的化学方法对端盖进行前处理,端盖孔径变化多在0.005 ~0.020 mm 内,部分在0.020 ~ 0.040 mm 之间,未能满足铝镁合金精密件对尺寸的要求。以超声波清洗技术对端盖进行前处理,端盖孔径变化则在0.005 ~ 0.010 mm 之间。超声波清洗对溶液温度和清洗时间的**控制优于传统化学前处理,更适合于铝镁合金的微弧氧化前处理。
关键词:铝镁合金;微弧氧化;前处理;超声波清洗;尺寸
铝及其合金由于硬度低、耐磨性差而需要进行表面处理,以赋予其各种优异的功能特性。微弧氧化被广泛用于提高有色金属的表面机械性能。微弧氧化采用较高的工作电压,将工作区域由普通阳极氧化的法拉第区域引入高压放电区域,可在有色金属表面原位生长陶瓷氧化膜。这层氧化膜厚度可达300 μm,*高显微硬度可达3 000 HV,绝缘电阻大于100 MΩ,与基体结合力强,尺寸变化小,使铝合金耐磨损、耐腐蚀及电绝缘等性能得到极大改善。
某型号动车组牵引电机的端盖要求进行微弧氧化以获得高性能的产品表面。这种端盖为铝镁合金C5M4,是由日本九洲三井铝业株式会社在韧性特别好的AC7A 材料上加以改良而得到的。电机端盖要求高度的装配契合,因此对精加工面的孔径尺寸的**度要求非常高,偏差不允许超过0.020 mm,同时要求微弧氧化膜厚为(0.010 ± 0.005) mm。生产实践证明,采用传统化学除油、酸洗方式对该端盖进行微弧氧化前处理时,若溶液温度、清洗时间等参数控制不力,就存在工件尺寸超出公差范围的风险。相比之下,超声波清洗具有高效,环保,温度、时间等参数易于控制的特点,在批量生产、清洗要求高、精密件加工等场合中应用,优势非常明显。因此,为了避免端盖微弧氧化后尺寸超差,本文研究了微弧氧化前处理工艺对端盖尺寸的影响,并提出有效的解决措施,以期指导生产实践。
1 仪器与材料
实验仪器:MAO240-H 微弧氧化电源设备,昆山舒美牌KQ-700DV型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司) , 远红外线测温仪(CENTER Technology Corp.),TT260 涡流测厚仪,游标卡尺(2 纯化学前处理工艺对端盖尺寸的影响
纯化学前处理引起的端盖尺寸变化,端盖经40 °C 除油工艺1 溶液除油5 min、28 °C工业硝酸酸洗1 min 后孔径尺寸变化大多在0.005 ~0.020 mm 范围内,部分在0.020 ~ 0.040 mm 之间。3 实验表明:采用除油工艺2 和酸洗工艺2 对3 件端盖进行前处理后,孔径尺寸变化在0.005 ~ 0.010 mm之间,此时端盖表面清洁状态已符合微弧氧化前处理要求。继续在超声波碱液中除油6 min,酸液中清洗4 min,孔径尺寸变化在0.005 ~ 0.010 mm 之间;微弧氧化后端盖尺寸变化在0.010 ~ 0.020 mm 之间。可见,采用超声波清洗技术对铝镁合金进行微弧氧化前处理,可保证产品微弧氧化后的*终质量。经过为期半年对7 200 件端盖的生产实践,验证了超声波清洗有利于时间和温度等参数的有效控制,并稳定和提升了微弧氧化的产品质量。
3 结论
(1) 端盖经过微弧氧化后,孔径尺寸变化在0.005 ~0.020 mm 之间,氧化膜厚度在0.005 ~ 0.014 mm 之间,证明微弧氧化过程不会引起铝镁合金尺寸变化超出公差,其原因在于微弧氧化是一种在基体原位生长陶瓷膜层的技术。
(2) 采用纯化学方法对端盖进行前处理,孔径尺寸变化大多在0.005 ~ 0.020 mm范围内,部分在0.020 ~0.040 mm 之间;当处理时间延长或溶液温度升高时,端盖孔径尺寸的变化增加,说明纯化学方法不利于铝镁合金精密件对尺寸的控制。
(3) 采用超声波清洗技术对端盖进行微弧氧化前处理,端盖孔径尺寸变化在0.005 ~ 0.010 mm 之间。该方法适用于铝镁合金精密件的微弧氧化前处理。
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