本發明涉及硬質陽極氧化領域，特別地，涉及一種深孔鋁件硬質陽極氧化方法。此外，本發明還涉及一種由上述深孔鋁件硬質陽極氧化方法制作的深孔鋁件。

背景技術：

鋁合金硬質陽極化是一種厚層鋁陽極氧化工藝，生成的氧化膜硬度高，具有微小孔隙，可吸附潤滑劑，能顯著提高基體金屬的耐磨性。為提高航空發動機使用壽命，通常在鋁合金活塞、機匣、軸承座等零件需耐磨部位采用局部硬質陽極氧化工藝。

鋁合金硬質陽極氧化過程選用一定濃度的硫酸溶液，把零件作為陽極，鉛棒作為陰極，維持電流恒定，在零件表面生成硬質陽極化膜。

陰極反應：4h⁺+4e→2h2

陽極反應：4oh^--4e→2h2o+2o↑+大量熱量

2al+3o→al2o3

陰極有h2析出，陽極生成硬質陽極化膜，多余的氧呈氣體狀態析出，同時，反應會放出大量熱量。硬質陽極氧化過程中，會因反應放出大量熱量，使得零件反應界面局部溫度會升高，硬質陽極化膜層的電阻率會降低；隨著膜層厚度的不斷增加，零件所承受的電壓也會不斷增加，反應熱會使反應界面溫度升高。若不及時帶走反應熱，溫度上升超出工藝范圍時，膜層的電阻值會下降而被擊穿，造成零件燒蝕。因此，硬質陽極氧化過程中需要采用壓縮空氣攪拌等有效的手段，及時帶走反應熱，使反應界面溫度始終維持在工藝范圍內。尤其對于小直徑的深孔部位，如活門殼體的局部硬質陽極氧化，需硬質陽極氧化的部位在多個臺階深孔的最底部，上述問題是最大的工藝難點。

另外，局部硬質陽極氧化過程中需對非陽極氧化部位進行保護，由于硬質陽極氧化槽液溫度低，一般為-6℃～0℃，選用保護材料時需選擇耐酸耐低溫的絕緣材料，否則將導致零件局部部位漏陽極化膜，影響產品質量。對于結構特殊的零件，如上述提到的活門殼體，硬質陽極氧化孔徑小且深，并且硬質陽極氧化部位位于深孔的最底部，相鄰非硬質陽極氧化部位保護困難，硬質陽極氧化過程中的保護方法也很關鍵。

技術實現要素：

本發明提供了一種深孔鋁件硬質陽極氧化方法及其制作的深孔鋁件，以解決硬質陽極氧化過程中氧化膜層易被擊穿出現燒蝕現象的技術問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種深孔鋁件硬質陽極氧化方法，用于深孔中待硬質陽極氧化部位設有第一通孔的鋁件，在硬質陽極氧化前進行的步驟包括：

(s1)用夾具保護深孔中無需硬質陽極氧化的部位，用橡膠塞分別堵住第一通孔和深孔，鋁件的其余部位浸蠟保護；

(s2)步驟(s1)中浸蠟保護后，保護蠟未完全冷卻時拔出橡膠塞使第一通孔和深孔中待硬質陽極氧化部位連通。

進一步地，橡膠塞采用氟橡膠材料。

進一步地，硬質陽極氧化之前，還包括：在步驟(s2)中拔出橡膠塞后，用第一鋁絲連接待硬質陽極氧化的鋁件和采用鋁件相同材質制成的輔助試片。

進一步地，第一鋁絲在使用前先浸蠟保護。

進一步地，鋁件在浸蠟保護之前或浸蠟完成并拔出橡膠塞后，用萬用電表分別檢測鋁件與輔助試片的導電性。

進一步地，在鋁件的非硬質陽極氧化部位選擇第二通孔，用第二鋁絲穿過第二通孔，連接萬用電表檢測裝掛有第二鋁絲的鋁件導電性，導電性不合格則重新裝掛，直至導電性檢測合格；用第二鋁絲連接輔助試片，連接萬用電表檢測裝掛有第二鋁絲的輔助試片的導電性，導電性不合格則重新裝掛，直至導電性檢測合格。

進一步地，夾具采用中空的象形管狀結構，材質為氟橡膠。

進一步地，夾具的尺寸與鋁件深孔的尺寸設計為0.3mm～0.5mm的過盈配合。

根據本發明的另一方面，還提供了一種由上述深孔鋁件硬質陽極氧化方法制作的深孔鋁件。

進一步地，深孔鋁件的硬質陽極氧化膜的厚度均勻，膜厚為50～90μm。

本發明具有以下有益效果：

本發明的深孔鋁件硬質陽極氧化方法，針對于深孔中硬質陽極氧化部位設有第一通孔的鋁件，在浸蠟保護前用橡膠塞堵住第一通孔與深孔，以免第一通孔、深孔被蠟堵塞；浸蠟保護結束后，根據蠟的特性，在其沒有完全冷卻時，蠟層質軟，塑性好，此時分別將橡膠塞拔出，使深孔和第一通孔保持暢通。浸蠟后第一通孔仍然與鋁件外部相通，硬質陽極氧化時使溶液能夠保持很好的流通，在反應過程中可以將產生的熱量及時帶走，使反應始終能維持正常的工藝參數，加工過程穩定可控，解決了硬質陽極氧化過程中因溫度升高，硬質陽極氧化膜容易被擊穿、鋁件被燒蝕的問題。

除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照附圖，對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明優選實施例的活門殼體示意圖；

圖2是本發明優選實施例的活門殼體中深孔a-a1處截面圖；以及

圖3是本發明優選實施例的夾具與活門殼體中深孔配合后的示意圖。

附圖標記說明：

1、深孔；2、第四級臺階孔；3、夾具；4、待硬質陽極氧化部位；5、φ3小油孔。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

本發明的一方面提供一種深孔鋁件硬質陽極氧化方法，用于深孔中待硬質陽極氧化部位設有第一通孔的鋁件，在硬質陽極氧化前進行的步驟包括：

(s1)用夾具保護深孔中無需硬質陽極氧化的部位，用橡膠塞分別堵住第一通孔和深孔，鋁件的其余部位浸蠟保護；

(s2)步驟(s1)中浸蠟保護后，保護蠟未完全冷卻時拔出橡膠塞使第一通孔和深孔中待硬質陽極氧化部位連通。

該深孔鋁件硬質陽極氧化方法，針對于深孔中硬質陽極氧化部位設有第一通孔的鋁件，在浸蠟保護前用橡膠塞堵住第一通孔與深孔，以免第一通孔、深孔被蠟堵塞；浸蠟保護結束后，根據蠟的特性，在其沒有完全冷卻時，蠟層質軟，塑性好，此時分別將橡膠塞拔出，使深孔和第一通孔保持暢通。第一通孔與鋁件外部相通，硬質陽極氧化時溶液能夠保持很好的流通，在反應過程中可以將產生的熱量及時帶走，使反應始終能維持正常的工藝參數，加工過程穩定可控，解決了硬質陽極氧化過程中因溫度升高，硬質陽極氧化膜容易被擊穿、鋁件被燒蝕的問題。

其中優選的，橡膠塞采用氟橡膠材料。橡膠塞分別為與第一通孔、深孔尺寸匹配的錐形結構，用于浸蠟時塞進第一通孔和深孔，并在蠟軟化狀態下拔出，使深孔保持與鋁件外部相通的狀態，以便于硬質陽極氧化時溶液能夠保持很好的流通，在反應過程中可以將產生的熱量及時帶走。

其中優選的，硬質陽極氧化之前，還包括：在步驟(s2)中拔出橡膠塞后，用第一鋁絲連接待硬質陽極氧化的鋁件和采用鋁件相同材質制成的輔助試片。其中，輔助試片的尺寸根據用來進行硬質陽極氧化電源的電流表精度選擇，此時硬質陽極氧化時電流表的示數精確度高。深孔鋁件硬質陽極氧化的面積一般比較小，硬質陽極氧化時需要用第一鋁絲連接一個與鋁件相同材質的輔助試片，以增加硬質陽極氧化的面積和硬質陽極氧化電流，提高電流的均勻性，提高硬質陽極氧化的精度，以保證硬質陽極氧化的均勻性及氧化膜厚度的均勻性，提高氧化膜的性能。

其中優選的，上述第一鋁絲在使用前先浸蠟保護。在硬質陽極氧化過程中，與鋁件、輔助試片連接的第一鋁絲也會發生硬質陽極氧化，造成電流消耗量大，氧化膜厚度不均。因此，在使用之前，需要對第一鋁絲同樣進行浸蠟保護，避免第一鋁絲發生硬質陽極氧化。

其中優選的，浸蠟保護之前或浸蠟完成并拔出橡膠塞后，用萬用電表分別檢測鋁件與輔助試片的導電性。為確保硬質陽極氧化過程中鋁件、輔助試片與電源之間的良好導電，分別用第二鋁絲捆扎裝掛鋁件、輔助試片，采用萬用電表檢測其導電性。萬用電表使用“ω”檔，如果萬用電表顯示數字小于1，則表示導電性合格，能夠進行硬質陽極氧化；否則，需要重新用第二鋁絲裝掛，直至導電性檢測合格。上述第二鋁絲用于導電性檢測，無需進行浸蠟保護。

其中優選的，在鋁件的非硬質陽極氧化部位選擇第二通孔，用第二鋁絲穿過第二通孔，連接萬用電表檢測裝掛有第二鋁絲的鋁件導電性，導電性不合格則重新裝掛，直至導電性檢測合格；用第二鋁絲連接輔助試片，用連接萬用電表檢測裝掛有第二鋁絲的輔助試片的導電性，導電性不合格則重新裝掛，直至導電性檢測合格。以上為萬用電表檢測鋁件、輔助試片的具體方法，以確保硬質陽極氧化過程中鋁件、輔助試片與電源之間的導電性良好。

其中優選的，夾具采用中空的象形管狀結構，材質為氟橡膠。根據深孔鋁件的具體結構，本發明采用中空的象形管狀結構夾具，并使用耐酸耐堿的氟橡膠材料制作，能夠更好地保護深孔內的非硬質陽極氧化部位，保證非硬質陽極氧化部位不與溶液接觸，而中空的管狀結構又確保了硬質陽極氧化時溶液的有效對流和反應熱量的及時帶走。

其中優選的，夾具的尺寸與鋁件深孔的尺寸設計為0.3mm～0.5mm的過盈配合。鋁件尺寸與夾具尺寸過盈配合，確保夾具對鋁件深孔內非硬質陽極氧化部位的保護緊密、牢靠，保護效果更好。

本發明的另一方面提供一種上述深孔鋁件硬質陽極氧化方法制作的深孔鋁件。上述硬質陽極氧化方法制作的深孔鋁件沒有燒蝕現象發生，耐磨性好，使用壽命長。

其中優選的，深孔鋁件的硬質陽極氧化膜的厚度均勻，膜厚為50～90μm。本發明制作的深孔鋁件陽極氧化膜膜厚均勻，性能好。

實施例

實施例1

本發明的優選實施例提供了一種深孔鋁件硬質陽極氧化方法，用于深孔1中待硬質陽極氧化部位4設有第一通孔的鋁件。本實施例以活門殼體為例，參照圖1、圖2所示，活門殼體設有一個φ6.92的深孔1，待硬質陽極氧化部位4位于φ6.92深孔1的底部，為第四級臺階孔2的側壁，并且該待硬質陽極氧化部位4包括一個第一通孔即深孔1底部φ3小油孔5，此φ3小油孔5與活門殼體外部相通。本實施例中活門殼體第四級臺階孔2側壁的硬質陽極氧化方法包括以下步驟：

(a)將中空象形管狀結構的氟橡膠材質的夾具3插入活門殼體φ6.92的深孔1中，夾具3的尺寸與深孔1的尺寸設計為0.4mm的過盈配合，以保護深孔1內的非硬質陽極氧化部位，再分別用氟橡膠材質的橡膠塞堵住φ3小油孔5和φ6.92的深孔1，然后整體進行浸蠟保護。保護非硬質陽極氧化部位的夾具3與活門殼體中深孔配合后的結構示意圖參照圖3。

(b)浸蠟保護后，在蠟未完全冷卻時拔出步驟(a)中的橡膠塞，使φ3小油孔5和φ6.92的深孔1重新變為暢通狀態。

(c)確定輔助試片的尺寸，用第一鋁絲連接步驟(b)中浸蠟并拔出橡膠塞后的活門殼體和相同材質的輔助試片，第一鋁絲在使用前先進行浸蠟保護；然后進行硬質陽極氧化操作。輔助試片的尺寸取決于進行硬質陽極氧化電源的電流表精度，輔助試片的使用使硬質陽極氧化時電流表的示數精確度高。本實施例的活門殼體φ6.92的深孔1內硬質陽極氧化的面積僅為0.03dm²，如果單獨進行硬質陽極氧化，電流僅需要0.12a到0.18a左右，與所使用的電源電流表精度1a不匹配。制作尺寸為30×30×4mm的輔助試片，硬質陽極氧化的總面積增加到0.25dm²左右，電流增加至1到1.5a，與電源電流表精度相匹配，電流均勻性好，硬質陽極氧化均勻，氧化膜的厚度均勻，氧化膜性能好。

上述步驟中，在對鋁件進行浸蠟保護之前或者浸蠟完成并拔出橡膠塞后，用萬用電表分別檢測活門殼體和輔助試片的導電性。檢測方法如下：在活門殼體的非硬質陽極氧化部位選擇第二通孔，用第二鋁絲穿過第二通孔，連接萬用電表檢測活門殼體的導電性，導電性不合格則重新裝掛第二鋁絲，直至導電性檢測合格。用第二鋁絲連接輔助試片，連接萬用電表檢測輔助試片的導電性，導電性不合格則重新裝掛第二鋁絲，直至導電性檢測合格。

本實施例中，利用上述硬質陽極氧化的方法制作得到的活門殼體硬質陽極氧化膜，外觀顏色為均勻的灰黑色，金相剖切膜層厚度均勻，可達50～90μm，硬質陽極氧化后深孔1的孔徑為φ6.86，維氏硬度hv0.5為300～400。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。