2A12-T4铝合金零件精密孔阳极氧化过程控制工艺方法技术领域
本发明属于表面处理阳极氧化工艺技术领域，具体为一种对2A12-T4铝合金零件
雷管座精密孔零件的阳极氧化过程控制工艺方法。
背景技术
申请人单位生产的雷管座零件采用2A12-T4铝合金材质，在加工过程中，需要对其
中的精密孔进行阳极氧化处理。目前采用的阳极氧化工艺过程为：
氧化前用弹性较好的氧化工装装夹后，夹在挂具上，每个氧化工装上装16个零件，
氧化时注意避免工装棱角对零件产生挤压损伤。阳极氧化时间为180-220分钟，氧化温度为
(14±1)℃，氧化槽成分含量:硫酸H2SO4(180-200)g/L，草酸C2H2O4.2H2O(10-14)g/L。氧化时
的电流密度为0-5分钟为1.25A/dm2，5-10分钟为1.7A/dm2，10分钟到结束时为2.5A/dm2；氧
化后，对零件精密孔的止端用塞规进行检测，通端不做检测。检测合格后对膜层的
绝缘度再进行检测，合格后入库。
采用以上工艺过程生产后，后续在孔内装配固定小齿轮过程中，发现由于少数
零件表面氧化膜层过厚，装配时使零件端面出现掉层的现象，及装配前重新检测膜层绝缘
度时，有的零件膜层膜层绝缘度不符合要求，影响装配和生产进度；因此设计部门提出孔
的孔径在氧化后必须控制在工艺范围内，膜层绝缘度必须符合装配时的检测要求。
目前零件材料为2A12-T4的铝合金零件在阳极氧化过程中，氧化后的膜层范围为
20um-40um，氧化后既要保证孔符合要求，又要保证零件的膜层厚度符合和膜层的绝缘
度符合在500V时，绝缘电阻不小于100MΩ这两个技术要求，总共这三个技术要求对氧化过
程来说，难度非常的大，氧化过程难以操作，而且机加车间也没有预留孔径膜层余量尺
寸。
发明内容
为了保证零件阳极氧化后，精密孔的尺寸、膜层厚度和绝缘度满足工艺技术要
求。申请人通过组织人员分析和查找铝合金零件阳极氧化相关资料，并经过多次工艺试验，
提出了一种2A12-T4铝合金零件精密孔阳极氧化过程控制工艺方法，采用确定孔径膜层
余量的初步尺寸，结合钛合金氧化工装的工艺方法，实现了氧化后的孔径尺寸，氧化膜
层厚度和膜层的绝缘度符合产品图纸、工艺技术要求，解决了这一工艺难题。
本发明的技术方案为：
所述一种2A12-T4铝合金零件精密孔阳极氧化过程控制工艺方法，其特征在于：采
用钛合金制备氧化工装，氧化工装选用钛丝，钛丝一端加工外螺纹，且所述外螺纹能与
2A12-T4铝合金零件中的连接螺纹孔配合，钛丝另一端做成挂钩状，能够在氧化时挂在阳极
导电杆上；在氧化过程前，将2A12-T4铝合金零件精密孔预留膜层余量尺寸加工为
有益效果
采用本发明提出的方法后，在对产品按照钛合金工装氧化要求及方法进行阳极氧
化后，经全面的检验检测，产品的整体合格率提高到85％，圆满完成任务，攻克了技术难关，
并将氧化工艺过程落实到工艺中。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而
不能理解为对本发明的限制。
本发明中，为了保证零件阳极氧化后，精密孔的尺寸、膜层厚度和绝缘度满足工
艺技术要求。申请人通过组织人员分析和查找铝合金零件阳极氧化相关资料，并经过多次
工艺试验，在大量试验后提出了一种2A12-T4铝合金零件精密孔阳极氧化过程控制工艺方
法，采用确定孔径膜层余量的初步尺寸，结合钛合金氧化工装的工艺方法，实现了氧化后
的孔径尺寸，氧化膜层厚度和膜层的绝缘度符合产品图纸、工艺技术要求，解决了这一工
艺难题。
下面从申请人整个研究过程中，论证本发明技术方案的效果：
一、确定预留孔径膜层余量尺寸：
根据氧化后膜层厚度与零件尺寸增长的比例关系(因为2A12-T4铝合金零件阳极
氧化时，氧化膜层生长的慢，膜层薄)初步设定孔径余量尺寸范围用20个零件
进行试验，氧化时使用铝合金工装，氧化200分钟，对孔径进行检测，只有4个零件孔氧化
后为有4个零件表面粗糙，剩下的零件孔径均不符合要求，孔径检测值偏小。说明预
留孔径膜层余量尺寸范围偏小。
将孔径余量尺寸范围改为用12个零件进行试验，氧化时间为220分钟，
进行测量，发现氧化后孔径处膜层增加的尺寸大于零件其它部位膜层增加的尺寸。而且合
格率低，因为用此氧化方法无法控制零件的孔径尺寸，零件从工装取下后，若孔径尺寸不到
位，不能在重新氧化，因为铝合金工装氧化过程产生膜层绝缘，从工装卸下零件后，再装上
去后于零件不导电无法继续氧化，因此采用铝合金工装的办法行不通。
二、采用钛合金工装进行阳极氧化试验：
申请人尝试在使用铝合金(2A12-T4)作为铝合金零件阳极氧化工装用料外，使用
钛合金作为工装用料。钛合金工装具有在氧化过程不产生氧化膜或产生很薄的氧化膜，氧
化膜导电，在整个氧化过程导电性能不变，而且在重复使用时，不用退除零件表面的氧化
膜，具有重复使用频率高，使用寿命长的优点。因此改为钛合金工装进行试验，考虑零件的
特殊性，工装选用长为60cm，直径为钛丝，将钛丝一端做成长为2cm的M4的外螺纹结
构，做好后连接零件M4的螺纹孔，钛丝另一端做成挂钩状，氧化时挂在槽体上端中间的阳极
导电杆上，10个零件按孔径尺寸检测数据大小比较接近的值水平放置在溶液中进行氧化。
这里改变氧化试验方法，以前氧化是控制氧化时间，当氧化时间结束时，就将零件从槽液中
取出，进行测量。现在改变控制办法，控制氧化过程的孔径，对孔径进行测量。氧化时，
先根据孔径孔预留膜层余量尺寸的范围，从公差范围小的零件起每10个进行大小
排序开始进行氧化，氧化90分钟后开始从槽液取出，用的塞规检测，若孔径检测合
格，取出，补充一个废零件，保持整个过程氧化电流不变；若孔径检测不合格，可以放在槽液
中继续氧化，因为钛合金工装氧化过程工装表面不产生氧化膜或产生的氧化膜层很薄，不
影响其导电性，钛合金工装上在零件的M4的螺纹孔中，在零件取出和重新放置时，钛合金工
装和零件接触点不发生位置变化，不影响其导电性。氧化后对零件的膜层厚度和绝缘度进
行检测，对零件膜层绝缘度检测方法发生改变，以前检测方法为检测时，两支表头全放在零
件的表面，一只固定，一只在零件上移动检测；现在的检测方法为:和后续装配时的测试方
法一致，检测时零件放在铜质带有伸出8mm*5mm长的夹片及底面的的圆形工装内，一只表头
夹在铜片上，一只表头放在零件上(对棱边、尖角、孔壁、凹槽、弧面、平面等处)全面进行检
测，若一处检测电阻不合格，则整个零件的膜层膜层绝缘度不合格。氧化后发现预留孔径在
之间的零件阳极氧化3个小时后，孔径处的膜层增加不上去，孔径检测不合格，因
此将孔预留膜层余量尺寸改为进行试验，氧化后效果很理想，合格率在80％以
上，实现了工艺要求。
通过上述过程确定了以下几点：
1、要确定好零件氧化时的最优装卡工装材料，并确定装卡工装形状及装卡位置。
2、要根据零件膜层的厚度与孔径部位增加尺寸的比例关系，确定好零件孔的预
留膜层余量尺寸的合适范围。
3、确定好零件氧化时的槽液浓度。
通过上述三点，试验表明就能够实现精密孔的尺寸、膜层厚度和绝缘度满足工
艺技术要求。
下面给出具体实施例：
根据试验确定的方法对某批次的121个零件正式产品孔的预留膜层余量尺寸
槽液浓度控制在硫酸H2SO4(190-200)g/L，草酸C2H2O4.2H2O(13-14)g/L。零件采用钛
合金工装进行阳极氧化，工装选用长为60cm，直径为钛丝，将钛丝一端做成长为2cm的M4
外螺纹结构，做好后连接零件M4的螺纹孔。钛丝另一端做成挂钩状，氧化时挂在槽体上端中
间的阳极导电杆上，每10个零件按孔径尺寸检测数据大小比较接近的值水平放置在溶液中
进行氧化，控制氧化过程的孔径，对孔径进行测量。氧化时，先根据孔径孔预留膜
层余量尺寸的范围，从公差范围小的零件起每10个进行大小排序开始进行氧化，氧
化90分钟后开始从槽液取出，用的塞规检测，若孔径检测合格，取出，补充一个废零
件，保持整个过程氧化电流不变；若孔径检测不合格，可以放在槽液中继续氧化。因为钛合
金工装氧化过程工装表面不产生氧化膜或产生的氧化膜层很薄，不影响其导电性，钛合金
工装上在零件的M4的螺纹孔中，在零件取出和重新放置时，钛合金工装和零件接触点不发
生位置变化，不影响其导电性。氧化后对零件的膜层厚度和绝缘度进行检测。氧化后发现预
留孔径在之间的零件阳极氧化3个小时后，孔径处的膜层增加不上去，孔径检测不
合格，因此将孔预留膜层余量尺寸改为再进行生产，氧化后效果很理想，合格率在
85％以上(因为对于2A12-T4铝合金，氧化膜层生长的慢，氧化时间长，在氧化过程溶液烧伤
零件，产品合格率一般比L6铝合金低)，实现了工艺要求，攻克了技术难关，并将氧化工艺过
程落实到工艺中。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨
的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。