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摘 要：含有细小的深螺纹盲孔铝件在硫酸阳极氧化后，盲孔内残留的硫酸溶液会破坏盲孔周围的阳极氧化膜，会对螺纹造成腐蚀，从而影响工件染色，导致工件颜色发花、不均匀等现象，为了保证阳极氧化、染色后的外观质量，在原有工艺的基础上进行工艺对比实验。用超声波进行清洗，用稀氨水溶液进行中和，用橡胶塞堵住螺纹盲孔，用稀硝酸溶液进行表调，结果表明用稀硝酸溶液进行表调能明显改善工件外观质量。对阳极氧化工艺进行工艺优化完善，经批量生产验证，结果能满足外观质量要求。
关键词：木工刀具；螺纹盲孔；普通阳极氧化；染色；固色
引言
铝合金表面处理的目的是为了给各种铝合金工件提供一个功能或装饰的表面，以满足产品的某些特殊功能或提供一个精美的外观[1]。木工刀具普遍应用于木材加工领域，本公司所生产的木工刀具原材料为2A12铝材，在装配刀片前需进行普通阳极氧化、染色处理，每个刀具含有10～40个M6×18细小的深螺纹盲孔，由于经阳极氧化后螺纹盲孔内残留有硫酸溶液，在后续工序中会破坏阳极氧化膜，导致染色后该盲孔周围出现白色流疤，工件外观颜色发花、不均匀现象，摆放一段时间后，盲孔内残留的硫酸与铝发生反应，形成白色粉末状硫酸盐，严重影响产品的外观质量。
针对上述问题，结合实际生产经验，进行多种工艺方案对比实验，找到优化方法。
1 实验
1.1 实验材料与仪器
试样（自制，材料及螺纹盲孔尺寸要求与工件保持一致），工艺槽用水皆为去离子水，所用试剂皆为化学纯；JCP-1106超声波清洗机（郴州市银河电子设备有限公司），ZDDKF系列可控硅整流器（广州番禺兴源电工设备厂）
1.2 普通阳极氧化、染色工艺（以下简称原工艺）流程为：前处理（除油→出光）→普通阳极氧化→水洗→染色→固色
1.2.1 除油。8%～12%SH-867清洗剂，温度为50～60℃，时间为3～5min，然后用流动冷水清洗。
1.2.2 出光。400～500g/L硝酸，温度为室温，时间为0.5～1min，然后用流动冷水清洗。
1.2.3 普通阳极氧化。170～230g/L硫酸（ρ=1.84），20g/L铝离子，电流密度为1～1.2A/dm2，温度为15～20℃，时间为35～45min。
1.2.4 水洗、染色。用流动冷水清洗，染色（2.5g/l～3.0g/L红色PK140染料，pH值為5.0～6.0，温度为40℃～50℃，时间为8min～15min），然后用流动冷水清洗。
1.2.5 固色。4g/l～7g/l中温封孔剂，pH值为5.0～6.5，温度为70℃～80℃，时间为15～20min，然后用流动冷水清洗。
1.3 在原工艺的基础上进行工艺优化，分为四组方案进行实验，每组5件样品。
1.3.1 方案1：阳极氧化、水洗后进行超声波清洗，温度为室温，时间为2～3min，再进行染色、固色。
1.3.2 方案2：在普通阳极氧化后用2～4%的氨水溶液进行中和，温度为室温，时间为1～2min，水洗后再进行染色、固色[2]。
1.3.3 方案3：在前处理后用橡胶塞堵住螺纹盲孔，再进行普通阳极氧化、染色、固色。
1.3.4 方案4：在普通阳极氧化后用200～240g/L的HNO3溶液进行表调，温度为室温，时间为2～3min，水洗后再进行染色、固色。
2 结果与讨论
在光线充足的自然光或日光灯下目视检查试样外观，颜色应均匀、完整、一致，不允许有流疤、脏污。四种方案的试样经普通阳极氧化、染色后外观如图1所示，将外观质量进行对比，颜色均匀性、是否发花、有无流疤、摆放一段时间后螺纹盲孔周围是否形成白色粉末等情况如表1所示。
图1 四种方案试样经普通阳极氧化、染色后的外观图：a为方案1试样，b为方案2试样，c为方案3试样，d为方案4试样。
表1 外观质量状况表
通过以上实验对比得知，由于细小的深螺纹盲孔能阻碍溶液中硫酸的扩散，方案1即用超声波进行清洗仍不能解决硫酸残留问题。方案2即用稀氨水溶液中和的方法，氨水能与螺纹盲孔内的硫酸进行中和，外观有所改善，但由于酸碱中和生成盐类物质，还是会影响染色后的外观。方案3即用橡胶塞堵住螺纹盲孔，能够阻止硫酸溶液进入螺纹盲孔，染色后能得到良好的外观。方案4即普通阳极氧化后用稀硝酸溶液进行表调，由于HNO3有很好的扩散性，对螺纹盲孔内的残留H2SO4进行有效置换，经水洗时HNO3更容易清洗干净，同时硝酸盐比硫酸盐有更好的溶解性，避免在螺纹盲孔周围形成白色粉末状盐类物质，再进行染色后能够获得良好的外观。根据方案3、方案4，进行小批试生产，均能获得良好的外观，其中方案3由于工件螺纹盲孔数量大，进行批量生产时用橡胶塞堵螺纹盲孔，待染色后又需卸下橡胶塞，需耗费大量人工工时，相较而言，方案4更有优势。按方案4对原阳极氧化、染色工艺进行优化完善，经批量生产验证，该方案确实可行，达到预期要求。
3 结论
对于含有细小的深螺纹盲孔铝件的普通阳极氧化加工，采用稀硝酸进行表调，然后经水洗后能有效清除螺纹盲孔内残留硫酸溶液，染色后，螺纹盲孔周围出现白色流疤、颜色发花、不均匀现象、产生白色粉末现象得到明显改善，工件外观能达到预期要求。■
参考文献
[1] 杨丁，黄芸珠，杨崛. 铝合金表面处理技术.北京：化学工业出版社，2012：5.
[2] 柳玉波，周建阳，邱洪聚，王建国. 表面处理工艺大全.北京：中国计量出版社，1996：5.
关键词：木工刀具；螺纹盲孔；普通阳极氧化；染色；固色
引言
铝合金表面处理的目的是为了给各种铝合金工件提供一个功能或装饰的表面，以满足产品的某些特殊功能或提供一个精美的外观[1]。木工刀具普遍应用于木材加工领域，本公司所生产的木工刀具原材料为2A12铝材，在装配刀片前需进行普通阳极氧化、染色处理，每个刀具含有10～40个M6×18细小的深螺纹盲孔，由于经阳极氧化后螺纹盲孔内残留有硫酸溶液，在后续工序中会破坏阳极氧化膜，导致染色后该盲孔周围出现白色流疤，工件外观颜色发花、不均匀现象，摆放一段时间后，盲孔内残留的硫酸与铝发生反应，形成白色粉末状硫酸盐，严重影响产品的外观质量。
针对上述问题，结合实际生产经验，进行多种工艺方案对比实验，找到优化方法。
1 实验
1.1 实验材料与仪器
试样（自制，材料及螺纹盲孔尺寸要求与工件保持一致），工艺槽用水皆为去离子水，所用试剂皆为化学纯；JCP-1106超声波清洗机（郴州市银河电子设备有限公司），ZDDKF系列可控硅整流器（广州番禺兴源电工设备厂）
1.2 普通阳极氧化、染色工艺（以下简称原工艺）流程为：前处理（除油→出光）→普通阳极氧化→水洗→染色→固色
1.2.1 除油。8%～12%SH-867清洗剂，温度为50～60℃，时间为3～5min，然后用流动冷水清洗。
1.2.2 出光。400～500g/L硝酸，温度为室温，时间为0.5～1min，然后用流动冷水清洗。
1.2.3 普通阳极氧化。170～230g/L硫酸（ρ=1.84），20g/L铝离子，电流密度为1～1.2A/dm2，温度为15～20℃，时间为35～45min。
1.2.4 水洗、染色。用流动冷水清洗，染色（2.5g/l～3.0g/L红色PK140染料，pH值為5.0～6.0，温度为40℃～50℃，时间为8min～15min），然后用流动冷水清洗。
1.2.5 固色。4g/l～7g/l中温封孔剂，pH值为5.0～6.5，温度为70℃～80℃，时间为15～20min，然后用流动冷水清洗。
1.3 在原工艺的基础上进行工艺优化，分为四组方案进行实验，每组5件样品。
1.3.1 方案1：阳极氧化、水洗后进行超声波清洗，温度为室温，时间为2～3min，再进行染色、固色。
1.3.2 方案2：在普通阳极氧化后用2～4%的氨水溶液进行中和，温度为室温，时间为1～2min，水洗后再进行染色、固色[2]。
1.3.3 方案3：在前处理后用橡胶塞堵住螺纹盲孔，再进行普通阳极氧化、染色、固色。
1.3.4 方案4：在普通阳极氧化后用200～240g/L的HNO3溶液进行表调，温度为室温，时间为2～3min，水洗后再进行染色、固色。
2 结果与讨论
在光线充足的自然光或日光灯下目视检查试样外观，颜色应均匀、完整、一致，不允许有流疤、脏污。四种方案的试样经普通阳极氧化、染色后外观如图1所示，将外观质量进行对比，颜色均匀性、是否发花、有无流疤、摆放一段时间后螺纹盲孔周围是否形成白色粉末等情况如表1所示。
图1 四种方案试样经普通阳极氧化、染色后的外观图：a为方案1试样，b为方案2试样，c为方案3试样，d为方案4试样。
表1 外观质量状况表
通过以上实验对比得知，由于细小的深螺纹盲孔能阻碍溶液中硫酸的扩散，方案1即用超声波进行清洗仍不能解决硫酸残留问题。方案2即用稀氨水溶液中和的方法，氨水能与螺纹盲孔内的硫酸进行中和，外观有所改善，但由于酸碱中和生成盐类物质，还是会影响染色后的外观。方案3即用橡胶塞堵住螺纹盲孔，能够阻止硫酸溶液进入螺纹盲孔，染色后能得到良好的外观。方案4即普通阳极氧化后用稀硝酸溶液进行表调，由于HNO3有很好的扩散性，对螺纹盲孔内的残留H2SO4进行有效置换，经水洗时HNO3更容易清洗干净，同时硝酸盐比硫酸盐有更好的溶解性，避免在螺纹盲孔周围形成白色粉末状盐类物质，再进行染色后能够获得良好的外观。根据方案3、方案4，进行小批试生产，均能获得良好的外观，其中方案3由于工件螺纹盲孔数量大，进行批量生产时用橡胶塞堵螺纹盲孔，待染色后又需卸下橡胶塞，需耗费大量人工工时，相较而言，方案4更有优势。按方案4对原阳极氧化、染色工艺进行优化完善，经批量生产验证，该方案确实可行，达到预期要求。
3 结论
对于含有细小的深螺纹盲孔铝件的普通阳极氧化加工，采用稀硝酸进行表调，然后经水洗后能有效清除螺纹盲孔内残留硫酸溶液，染色后，螺纹盲孔周围出现白色流疤、颜色发花、不均匀现象、产生白色粉末现象得到明显改善，工件外观能达到预期要求。■
参考文献
[1] 杨丁，黄芸珠，杨崛. 铝合金表面处理技术.北京：化学工业出版社，2012：5.
[2] 柳玉波，周建阳，邱洪聚，王建国. 表面处理工艺大全.北京：中国计量出版社，1996：5.