A00003-鋁合金壓鑄件陽極處理

ariolwu01
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A00003-鋁合金壓鑄件陽極處理

文章 ariolwu01 » 2020-04-01, 15:26

鋁合金壓鑄件(ADC 10及ADC 12),硫酸陽極處理多呈現膜層難增厚、黑灰外觀、耐鹽霧試驗能力低等缺陷,如何改善能達到防蝕功能並兼顧外觀。
ariolwu 0401/2020

jen hang chen
文章: 10
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Re: A00003-鋁合金壓鑄件陽極處理

文章 jen hang chen » 2020-04-09, 16:44

壓鑄鋁合金包含Al-Si系、Al-Mg系、Al-Si-Mg系及Al-Si-Cu合金系等,添加矽以提高流動性,然陽極處理過程中矽是無法被氧化,導致壓鑄件陽極處理後為多孔疏鬆狀態,無法提增產品的防護能力,且高矽含量導致處理後產品顏色灰暗,起不到裝飾與美觀作用。
國內壓鑄鋁合金之材料多屬Al-Si-Cu系合金(JIS H5302-2006,ADC 10:含銅2.0~4.0%、矽7.5~9.5%,鎂≦0.3%;ADC 12:含銅1.5~3.5%、矽9.6~12%,鎂≦0.3%),且以ADC 12最為廣泛。壓鑄件加入銅元素,室溫下銅在α-Al固溶體內的溶解度較小,而在高溫下溶解度較大,使銅能固溶於合金中的鋁基體或形成顆粒狀的化合物強化相(主要為AlCu及Al5Cu2Mg8Si6相),提高了合金的抗蠕變性能及合金的強硬度,然鋁與銅的化學電位差大,易造成合金的耐蝕性變差,又鋁合金含銅過高,陽極處理時,CuAl2相化合物溶解形成點狀脫落,脫落點處底材裸露導致導致電流集中在此處形成燒焦,致使含銅之Al-Si-Cu系鋁合金壓鑄件一直淪為陽極處理業者之瓶頸。
提增高矽含量之鋁合金壓鑄件陽極處理之品質,改善之途,諸如:
1. 奧野製藥工業株式會社提出壓鑄鋁合金之前處理方式(昭和59年3月專利):氟化物2~15wt%,磷酸35~75wt%,硝酸2~15wt%,其他添加劑,包括抑制氮氧化物產生、調整反應速度等之酸洗液,0~40℃,10~180秒,接續配合震動研磨或溼式噴砂,複經脫脂再陽極處理並染色而獲致外觀無缺陷。
2. AHC公司於1999年於德國專利:改善鋁壓鑄件耐蝕、耐磨、電絕緣性及色澤,沉積密實之純鋁至少5μm,如採用PVD等方式,接續陽極處理,將純鋁層及部分底部壓鑄件層轉為氧化鋁層,如此,鋁壓鑄件獲致二相氧化鋁層,其外層為均勻微細結構而內相則具粗慥不規則結構。如GD-AlSi12壓鑄件:電鍍鋁20μm+硬質陽極處理40μm,耐鹽霧試驗600小時,介電強度800V,膜層硬度Hv410。
3. 東莞勁勝精密組件股份有限公司提出壓鑄鋁合金真空鍍鋁在陽極處理製程(CN 104988498,2015年):壓鑄鋁合金件經超音波清洗→強化處理,浸漬強化液(有機矽樹脂70±10%,柔性樹脂28±8%,助劑2±2%),在表面形成一層有機矽硬化層,可確保表面平整度,並於後續鍍鋁能反映出光亮的金屬光澤→真空鍍鋁,電漿清洗,去除表面雜質,接續在0.01~0.09Pa,通入氬氣,將99.99%以上的鋁絲鍍膜在處理後的壓鑄鋁合金表面,形成5~15μm鋁膜層→陽極處理,硫酸10~20wt%或磷酸溶液,陽極處理後之氧化鋁層厚度與剩餘的鋁膜層厚度之比為1~3比1→封孔。
4. 比亞迪股份有限公司專利(CN 109837567):壓鑄鋁合金鍍鋁,KCl 10~15wt%、NaCl 10~15wt%、AlCl3 70~80wt%,160~170℃,30-50分鐘,接續陽極處理。
5. 浙江大學(CN 109609986)提出壓鑄鋁合金陽極處理:活化,氯化鋁-氯化1-乙基3-甲基咪唑離子液體(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride)為活化液,將壓鑄鋁合金及鋁板置入氮氣惰性保護氣體環境下的活化液中,鋁板為陰極,常溫通電活化,15~60秒,接續鍍鋁,氯化鋁-氯化1-乙基3-甲基咪唑離子液體為鍍液,前者與後者之摩爾比為1.2~2 .0,將活化後的壓鑄鋁合金及鋁板置入氮氣惰性保護氣體環境下的鍍液中,鋁板為陽極,常溫~60℃,1.5~8.0A/dm2,7~15μm→硫酸陽極處理, 8~12μm,殘留鋁鍍層0~7μm,其中鋁鍍層與基材結合良好。
實務上,壓鑄件沉積鋁再陽極處理,不符合成本效應。由於各類鑄鋁合金有其特殊用途與優劣點,銅及矽含量少者適於於陽極處理,選擇如ADC 5(Al-Mg系;含鎂4.0~8.5%、銅≦0.2%、矽≦0.3%)、ADC 6(Al-Si-Mg系;含鎂2.5~4.0%、銅≦0.1%、矽≦1.0%)等,然又顯現壓鑄業者之難題。
ADC 10、ADC 12表面處理倘僅為外觀或防蝕功能,可選擇三價鉻或非鉻化成處理亦或再塗裝作業。

J. H. CHEN 0409/2020

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