铝活塞耐磨处理工艺的研究（本科毕业论文设计）.doc
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铝活塞耐磨处理工艺的研究（本科毕业论文设计）,摘要本文研究了铝合金的硬质阳极氧化工艺。为了使铝活塞能在高性能全铝发动机缸体中得到应用，解决铝活塞耐磨性问题，试验获得了能有效提高铝活塞表面硬度的工艺参数和电解液配方。铝活塞硬质阳极氧化处理的任务包括：zl108铝活塞制造技术要求的制定，前处理工艺的确定，氧化处理装置及挂具的设计，专用电解液的研制。试验检测了硬度、膜层...
内容介绍
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摘 要
本文研究了铝合金的硬质阳极氧化工艺。为了使铝活塞能在高性能全铝发动机缸体中得到应用，解决铝活塞耐磨性问题，试验获得了能有效提高铝活塞表面硬度的工艺参数和电解液配方。
铝活塞硬质阳极氧化处理的任务包括：ZL108铝活塞制造技术要求的制定，前处理工艺的确定，氧化处理装置及挂具的设计，专用电解液的研制。试验检测了硬度、膜层厚度等参数值并且分析了各项参数之间的关系。本文分析了国内外铝硅合金在室温下的硬质阳极氧化电解液成分，并且建立了两组配方。通过对比研究，试验确定了最终的电解液配方为：A酸40g/L，B酸30g/L，D膜层改善剂20g/L，E促进成膜剂8g/L；通过对各项参数之间相互作用的分析，试验确定了最终的工艺参数为：温度T=12～15℃，电流密度i=4A/dm2，时间t=20min，获得了黑褐色、光洁度高、膜层厚度为12～13μm的氧化膜，完全符合预留尺寸，膜层显微硬度为HV0.01>500，达到设计需求。
通过铝活塞的台架强化试验，其结果表明此次铝活塞耐磨处理是成功的，各项参数均满足实际要求。
关键词：活塞、铝合金、硬质阳极氧化、硬度
ABSTRACT
A hard anodizing process on aluminum was researched in this paper, In order to make aluminum piston can be applied in the all-aluminum alloy cylinder of high performance engine and solve the wear resistance problem of aluminum piston, the trial get the processing parameters and electrolyte formula that was able to effectively improve the surface hardness of the piston aluminum.
The tasks of the hard anodizing process of aluminum piston include: The formulation of ZL108 aluminum piston manufacturing technology requirements, the determination of process before oxide treatment, the designing of oxide treatment plant and suspension, the development of electrolyte. The trial has tested the hardness, thickness and other parameters and analysis of the relationship between the various parameters. This paper analysised of the hard anodizing electrolyte composition of Al-Si alloys at home and abroad at room temperature, and established the two formulations. By comparing the research, the ultimate formula for the electrolyte has been determined by the trial: A acid 40g/L, B acid 30g/L, D improve a coating additives 20g/L, E promote a coating additives 8g/L; through the analysis of interaction among various parameters, the ultimate parameters has been determined by the trial: temperature T = 12~15 ℃, the current density i = 4A/dm2, time t = 20min, got the dark brown, high-quality finish, thickness of 12~13μm of the oxide coating in full compliance with the reserve size, for the coating microhardness HV0.01> 500, to meet the design requirements.
Through the platform test of aluminum piston, the results show that the aluminum piston wear resistant treatment is successful, the parameters are to meet actual demand.
Key words：Piston, Aluminum alloy, Hard anodizing, Degree of hardness
目 录
中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 绪论 1
1.1 铝合金活塞表面强化处理的意义 1
1.2 铝合金活塞表面强化处理的研究现状 2
1.3 阳极氧化电解液的配制 4
1.3.1 硫酸电解 4
1.3.2 有机酸电解 5
1.3.3 混合电解 5
1.4 本课题的研究目的、研究内容及技术指标 7
2 试验准备 9
2.1 活塞制备 9
2.1.1 材料选取 9
2.1.2 尺寸要求 9
2.1.3 锐角处理 10
2.2 试验药品 10
3 试验过程 11
3.1 试验装置 11
3.2 硬质阳极氧化工艺流程 11
3.3 前处理 11
3.3.1 机械处理 12
3.3.2 除油 12
3.3.3 活化冲洗出光 13
3.3.4 水洗 13
3.4 上装夹 13
3.5 铝合金室温硬质阳极氧化操作方法 14
3.6 封闭后处理 14
4 铝活塞硬质阳极氧化工艺 15
4.1 铝活塞室温硬质氧化液组成设计 15
4.2 铝活塞室温硬质氧化工艺参数的影响 16
4.2.1 膜层改善剂D对膜层显微硬度的影响 16
4.2.2 促进成膜剂E对膜层的影响 17
4.2.3 电流密度对终电压的影响 19
4.2.4 温度对终电压的影响 20
4.2.5 电流密度对膜层厚度的影响 20
4.2.6 电流密度对膜层外观质量的影响 21
4.3 铝活塞室温硬质氧化工艺参数的优化确定 21
5 台架强化试验 24
6 硬质阳极氧化工艺探讨 25
6.1 铝合金硬质阳极氧化原理 25
6.2 硬质氧化溶液的发热和氧化膜再溶解问题 26
6.3 局部保护 27
6.4 硬质阳极氧化膜的特点 27
6.5 硬质阳极氧化常见故障原因及其排除方法 28
7 结论 29
参考文献 30
致谢 32
本文研究了铝合金的硬质阳极氧化工艺。为了使铝活塞能在高性能全铝发动机缸体中得到应用，解决铝活塞耐磨性问题，试验获得了能有效提高铝活塞表面硬度的工艺参数和电解液配方。
铝活塞硬质阳极氧化处理的任务包括：ZL108铝活塞制造技术要求的制定，前处理工艺的确定，氧化处理装置及挂具的设计，专用电解液的研制。试验检测了硬度、膜层厚度等参数值并且分析了各项参数之间的关系。本文分析了国内外铝硅合金在室温下的硬质阳极氧化电解液成分，并且建立了两组配方。通过对比研究，试验确定了最终的电解液配方为：A酸40g/L，B酸30g/L，D膜层改善剂20g/L，E促进成膜剂8g/L；通过对各项参数之间相互作用的分析，试验确定了最终的工艺参数为：温度T=12～15℃，电流密度i=4A/dm2，时间t=20min，获得了黑褐色、光洁度高、膜层厚度为12～13μm的氧化膜，完全符合预留尺寸，膜层显微硬度为HV0.01>500，达到设计需求。
通过铝活塞的台架强化试验，其结果表明此次铝活塞耐磨处理是成功的，各项参数均满足实际要求。
关键词：活塞、铝合金、硬质阳极氧化、硬度
ABSTRACT
A hard anodizing process on aluminum was researched in this paper, In order to make aluminum piston can be applied in the all-aluminum alloy cylinder of high performance engine and solve the wear resistance problem of aluminum piston, the trial get the processing parameters and electrolyte formula that was able to effectively improve the surface hardness of the piston aluminum.
The tasks of the hard anodizing process of aluminum piston include: The formulation of ZL108 aluminum piston manufacturing technology requirements, the determination of process before oxide treatment, the designing of oxide treatment plant and suspension, the development of electrolyte. The trial has tested the hardness, thickness and other parameters and analysis of the relationship between the various parameters. This paper analysised of the hard anodizing electrolyte composition of Al-Si alloys at home and abroad at room temperature, and established the two formulations. By comparing the research, the ultimate formula for the electrolyte has been determined by the trial: A acid 40g/L, B acid 30g/L, D improve a coating additives 20g/L, E promote a coating additives 8g/L; through the analysis of interaction among various parameters, the ultimate parameters has been determined by the trial: temperature T = 12~15 ℃, the current density i = 4A/dm2, time t = 20min, got the dark brown, high-quality finish, thickness of 12~13μm of the oxide coating in full compliance with the reserve size, for the coating microhardness HV0.01> 500, to meet the design requirements.
Through the platform test of aluminum piston, the results show that the aluminum piston wear resistant treatment is successful, the parameters are to meet actual demand.
Key words：Piston, Aluminum alloy, Hard anodizing, Degree of hardness
目 录
中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 绪论 1
1.1 铝合金活塞表面强化处理的意义 1
1.2 铝合金活塞表面强化处理的研究现状 2
1.3 阳极氧化电解液的配制 4
1.3.1 硫酸电解 4
1.3.2 有机酸电解 5
1.3.3 混合电解 5
1.4 本课题的研究目的、研究内容及技术指标 7
2 试验准备 9
2.1 活塞制备 9
2.1.1 材料选取 9
2.1.2 尺寸要求 9
2.1.3 锐角处理 10
2.2 试验药品 10
3 试验过程 11
3.1 试验装置 11
3.2 硬质阳极氧化工艺流程 11
3.3 前处理 11
3.3.1 机械处理 12
3.3.2 除油 12
3.3.3 活化冲洗出光 13
3.3.4 水洗 13
3.4 上装夹 13
3.5 铝合金室温硬质阳极氧化操作方法 14
3.6 封闭后处理 14
4 铝活塞硬质阳极氧化工艺 15
4.1 铝活塞室温硬质氧化液组成设计 15
4.2 铝活塞室温硬质氧化工艺参数的影响 16
4.2.1 膜层改善剂D对膜层显微硬度的影响 16
4.2.2 促进成膜剂E对膜层的影响 17
4.2.3 电流密度对终电压的影响 19
4.2.4 温度对终电压的影响 20
4.2.5 电流密度对膜层厚度的影响 20
4.2.6 电流密度对膜层外观质量的影响 21
4.3 铝活塞室温硬质氧化工艺参数的优化确定 21
5 台架强化试验 24
6 硬质阳极氧化工艺探讨 25
6.1 铝合金硬质阳极氧化原理 25
6.2 硬质氧化溶液的发热和氧化膜再溶解问题 26
6.3 局部保护 27
6.4 硬质阳极氧化膜的特点 27
6.5 硬质阳极氧化常见故障原因及其排除方法 28
7 结论 29
参考文献 30
致谢 32
