汽油机活塞环槽硬质阳极氧化工艺的研究.pdf

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1、张峰顾文良：汽油机活塞环槽硬质阳极氧化工艺的研究9弛{一{技艺工一一术一汽油机活塞环槽硬质阳极氧化工艺的研究弛书StudyonHardAnodicOxidationTechnologyofGasolineEnginePistonRingGroove张峰顾文良(1上海交通大学2上海恩坤化学品有限公司)[摘要]本文对汽油机活塞的环槽硬质氧化工艺进行了研究，对于氧化膜的关键要技术指标以及影响因素进行了研究，使用了新型的阳极氧化添加剂，最终确定和合适的工艺参数，显著改善了氧化膜的质量。[关键词]硬质阳极氧化ENKUN一65添加剂工艺参数Keywords：Harda

2、nodicoxidationENKUN-65AdditiveProcessparameters1概述人体健康，也会影响它的市场推广和应用。目前，铝合金活塞硬质阳极氧化溶液广泛使用本研究开发了一种无铬的铝合金活塞环槽硬普通的硫酸作为介质，使用成本低，目前活塞顶面质阳极氧化工艺，对铝合金活塞环槽进行阳极氧化应用较广泛，但如用于活塞环槽的阳极氧化会造成时．在电流密度和时间保持原有工艺的前提下。研氧化膜厚度不均。表面硬度低和表面粗糙度高的缺究了氧化液不同组份、不同浓度氧化介质的阳极氧化膜的性能，研究结果表明：组成为A的氧化液进行点，图1所示为不均匀的氧化膜，图2为

3、常规工艺的阳极氧化得到的氧化膜光滑致密，与铝合金基体的粗糙度测试结果。结合力强，硬度高，厚度合适，表面粗糙度达到理想的要求，该氧化液对铝合金活塞环槽进行阳极氧化是一种环保型的生产工艺。2各种因素对氧化膜硬度和生长速度的影响铝合金活塞环槽能否生成优质的硬质阳板氧图1化膜，取决于硫酸浓度、添加剂含量、温度、电流密A度及其材料的成分等，现分述如下：·薅建ru2．1硫酸浓度的影响；姆瀚Raz=：21,12．6”m当其它工艺条件不变时．随着硫酸浓度的增加．氧化膜的成膜速度减慢，这是固体氧化膜在硫酸溶液中溶解速度加快所致。硫酸浓度过低，电解液的导电性下降，氧化时间延长

4、，生产效率下降，硫图2酸浓度一般控制在10—15％之间。该阳极氧化膜会导致活塞环装配间隙不均匀，2．2添加剂的影响影响发动机的漏气量。也有在硫酸介质中加入一定添加剂可以控制反应速度，控制氧化膜厚度和量的铬酸作为强氧化介质。虽然对氧化膜的硬度和表面粗糙度，浓度过高，反应速度过快，形成的氧化粗糙度有所改善．但六价铬会导致环境污染和影响膜疏松，表面粗糙度高，硬度下降，浓度过低，反应10内燃机与配件2012年第l0期速度下降，氧化膜变薄，氧化膜时间延长，实际操作(1)不含铬化合物，对操作人员及环境无毒无过程中控制添加剂的浓度为6—12％。害，废液经处理后可以直接排

5、放；2．3电解液温度的影响(2)可保证活塞环槽氧化膜的粗糙度、硬度和氧化过程中电解液温度对氧化膜的生成、厚厚度：度、硬度有着决定性的影响，常规的环槽阳极氧化(3)温度范围宽(20—30"C)，不需降温，可连续正采用0±5℃的低温进行，增加添加剂以后的环槽氧化常生产，氧化时间比原工艺缩短，大大提高生产效采用的是常温阳极氧化，电解液的温度控制在20—率，适合没有控温装置的阳极氧化槽使用；30℃．夏天需要冷冻降温设备。(4)节约大量电能，减少降温设备投资，综合成电解液温度过高，膜层硬度相应减小，这是因本低，经济效益明显；为随着温度的升高，电解液对氧化膜溶解加速，

6、使(5)氧化膜层耐磨性，抗蚀性增加，并且有效好膜层变得疏松。硬度也就降低了，而且溶解速度较的色泽；快．粗糙度也有所下降。(6)氧化膜致密性好，表面粗糙度小；2．4电流密度3．2维护要求在温度、时间一定条件下。随着电流密度的增(1)配制硫酸阳极氧化溶液所用硫酸最好采用加，膜层厚度和硬度都有显著提高。电流密度过大，试剂级硫酸。成膜速度快，膜层增厚。同时由于成膜速度大大高(2)溶液要定期进行化学分析，并根据分析结于膜层溶解速度，膜层溶解最小，硬度也就相应提果添加硫酸，保持规定的浓度。高，粗糙度较低。(3)溶液中的铜杂质可通过经常刷洗阴极铅板但电流密度过高(超过8

7、A／dm)，成膜速度反而消除一部分．也可以在0．1—0．2A／dm电流密度下通降低了，因为高的密度将产生大量的热量，提高了电处理，使铜沉积在阴极上除去。为除去溶液中的电解液的温度，膜层的溶解量也加大，若电流密度铝离子，可先将溶液温度升高到4O一50℃，在不断搅太低，电压升高缓慢，虽然发热量减少，但膜层受到拌下缓缓加入硫酸铵，使铝变成硫酸铝铵的复盐沉电解质的化学控件时间加长了，所以硬度降低，电淀除去。流密度和膜层硬度的关系比较复杂。要想得到现想(4)溶液中杂质离子的含量过高将严重影响氧硬度的膜层，通常选定的电流密度为3—5A／dm。化膜的质量．应严格控制杂质

8、离子进人溶液中。溶2．5氧化时间液表面不允许存在任何油污和泡沫。在