硬质阳极氧化大电流工况下的铝制件挂具及使用方法与流程

本发明属于铝合金材料表面处理，涉及一种硬质阳极氧化大电流工况下的铝制件挂具及使用方法。

背景技术：

1、铝及各类铝合金材料由于其轻量化、高可塑性、导电导热好等优异性能，成为航空工业领域广泛应用的材料。通过对铝合金材料进行硬质阳极氧化处理，能够极大的提高基体表面的硬度和耐磨性。然而当尺寸较大的圆筒类铝制件在进行硬质阳极氧化工艺时，在恒流法条件下需要更大幅度的提升阳极电流以保证膜层的厚度与质量，从而造成大电流工况发生。由焦耳热的公式q＝i2rt，将产生更多的热量。更为重要的是，由于大尺寸圆筒对挂具的刚性要求，通常使用钛合金材料挂装部件，而钛合金电阻率较高，这就导致部件与挂具的局部导电接触部位的发热更加严重，从而出现“烧蚀”现象，极大地影响部件的外观和产品质量。

2、因此，在大电流工况i以及反应时间t不能改变的前提下，降低挂具与大尺寸圆筒部件间的接触电阻r成为降低工件不合格率的可行性策略之一。通过在接触部位引入铝合金材质的导电强化装置，铝合金电阻率更低且与工件属于同类导体接触，可有效降低界面电阻。但是若全部采用铝合金材料的挂具，在每次使用过后又需要对其进行整体的退膜处理，挂具的强度较差，使用寿命较短，同时也增加了电能的消耗。

3、因此，为了提高大电流工况下圆筒类部件硬质阳极氧化工艺挂具的使用效率，降低工件的不合格率，本发明设计了一种钛-铝材料配合的局部导电强化型挂具。在挂具与部件接触的阳极电流集中区域，设计采用导电性能良好，易拆卸更换的铝合金装置，而与部件不直接接触，且浸入电解槽溶液的其它挂具部分，则选用相对惰性的钛合金材料，尽可能的降低挂具在溶液中的反应。通过合适的材料、结构设计，可有效提高大电流工况下圆筒类铝制件的硬质阳极氧化膜层质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硬质阳极氧化大电流工况下的铝制件挂具及使用方法，是一种新的用于大电流工况下圆筒类铝制件硬质阳极氧化工艺的挂具设计方案，可以解决使用传统的钛合金挂具在该类部件硬质阳极氧化过程中导致的烧蚀问题，同时又可免除使用单一铝合金挂具而必须进行的整体退膜处理步骤。通过钛-铝两种材料配合使用，可拆卸的局部铝合金活动装置可有效保护工件，同时易于更换与处理。钛合金为主体的框架在槽液中几乎不发生反应，可有效降低电能消耗，提高挂具整体的寿命和使用效率。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种硬质阳极氧化大电流工况下的铝制件挂具，所述的铝制件挂具包括钛合金螺纹杆1、钛合金六角螺母4、钛合金梁平板和铝合金导电块。

4、所述的钛合金螺纹杆1共设结构相同的两个，二者顶部均设钛合金弯折面挂钩2，用于将整个铝制件挂具与硬质阳极氧化工艺中的导电横梁搭接，作为铝制件挂具的阳极电流输入端；所述的钛合金梁平板为长条形板状结构，设结构相同的两个，二者两端均制有通孔，两个钛合金梁平板通过两端的通孔依次穿在两个钛合金螺纹杆1上，待加工工件夹持在两个钛合金梁平板之间；两个钛合金梁平板相对侧，与待加工工件接触的位置，可拆卸地连接有一个或多个铝合金导电块，铝合金导电块在钛合金梁平板上的位置可调整，使待加工工件仅与铝合金导电块接触，铝合金导电块数量及位置根据待加工工件特点确定；钛合金六角螺母4共设4个，分别设置在两个钛合金梁平板上的4个通孔处，用于与钛合金螺纹杆1配合，固定两个钛合金梁平板在钛合金螺纹杆1上的位置，进而实现铝合金导电块夹紧待加工工件。

5、所述的钛合金梁平板，侧面制有刻度标尺，可准确定位铝合金导电块的位置。

6、在某些实施例中，所述的钛合金梁平板为钛合金双凸梁平板3或钛合金单凸梁平板7，钛合金双凸梁平板3一侧表面沿长度方向制双排的导轨10，钛合金单凸梁平板7一侧表面沿长度方向制单排的导轨10，两个钛合金双凸梁平板3或两个钛合金单凸梁平板7制有导轨10的一侧相对设置；所述的铝合金导电块为铝合金局部导电强化滑块6，其一端与导轨10配合，能够沿钛合金双凸梁平板3或钛合金单凸梁平板7滑动，另一端制有凸起横梁，用于控制挂具与工件的接触面积，减小加工完成后的工件上的无膜面积。

7、在另一些实施例中，所述的钛合金梁平板为钛合金单排孔平板8或钛合金双排孔平板9，钛合金单排孔平板8沿长度方向等间隔制有一排螺纹孔11，钛合金双排孔平板9沿长度方向等间隔制有两排螺纹孔11；所述的铝合金导电块为铝合金平底螺母12，其与螺纹孔11配合，实现待加工工件的夹装，根据待加工工件的特点调整铝合金平底螺母12的数量及位置，实现接触点数量及位置的自由设定。

8、可选的，所述的钛合金梁平板的整体宽度为10cm，厚度为1cm，长度为1m。

9、可选的，导轨10宽度为1cm，厚度为1cm。

10、可选的，铝合金局部导电强化滑块6宽度为3cm，长度为5cm，整体高度为3cm，为控制与工装件的接触面积，铝合金局部导电强化滑块6上的凸起横梁的宽度与厚度与导轨10相同，并可根据待加工工件厚度进行调整。

11、可选的，所述的铝合金单排孔平板8和铝合金双排孔平板9上的螺纹孔11直径为1cm，孔间间距为10cm，螺纹孔11及铝合金平底螺母12的直径可根据待加工工件的厚度进行调整。

12、可选的，所述的铝合金双排孔平板9可同时对多块短宽度平板类待加工工件进行加装固定，待加工工件纵向排列没每个待加工工件通过上下共计四处铝合金平底螺母12进行固定。

13、一种上述硬质阳极氧化大电流工况下的铝制件挂具的使用方法，所述的使用方法包括：首先根据待加工工件选择适用的钛合金梁平板和铝合金导电块，将两个钛合金梁平板穿在钛合金螺纹杆1上，并调节两个钛合金梁平板至所需高度，根据钛合金梁平板上的刻度和待加工工件尺寸将铝合金导电块置于合适位置；将待加工工件放置在两个钛合金梁平板之间并与铝合金导电块接触，拧紧铝合金六角螺母4，将待加工工件夹紧固定；最后将铝制件挂具下入阳极氧化槽，并将钛合金弯折面挂钩2与槽内阳极导电横梁搭接，进行硬质阳极氧化工序。

14、本发明通过挂具上铝、钛两种材料的配合使用，使得阳极电流通入时，挂具与接触点处阳极电流集中部位将从待加工工件转移至局部起导电强化作用的铝合金导电块上，成功消除了烧蚀隐患。同时，局部设置的铝合金导电块拆卸简便，可对其进行单独的退膜处理或根据使用情况直接进行更换。

15、当进行圆筒类工件的硬质阳极氧化时，可采用具有凸起横梁的钛合金双凸梁平板3或钛合金单凸梁平板7配合铝合金局部导电强化滑块6接触并固定。当进行平板类工件的硬质阳极氧化时，可采用具有排孔的钛合金单排孔平板8或钛合金双排孔平板9配合铝合金平底螺母12接触并固定，并根据尺寸和固定要求自由选择铝合金平底螺母12的数量和放置位置。

16、本发明的有益效果：

17、1、本发明通过钛-铝材料的配合使用设计，通过局部导电强化装置，可有效降低挂具与部件的接触电阻，避免部件发生烧蚀破坏，同时可有效降低电能的消耗，提高挂具的整体使用寿命。

18、2、本发明可以免除挂具整体框架的退膜后处理步骤，局部的铝合金强化装置易于拆卸更换，可有效提高厚壁圆筒类/平板类铝制件产品硬质阳极氧化的合格率和挂具使用效率；

19、3、本发明通过采用不同的钛合金平板以及相配套的局部导电强化铝合金装置可对不同尺寸、类型、数量的圆筒类铝制件进行硬质阳极氧化处理，局部导电强化铝合金装置位置易于调节，可有效控制部件与挂具间的接触位置以及面积，同时可根据部件固定要求进行合适地调整。