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美國鋁和鋁合金的陽極氧化膜標準(軍用)

   日期:2010-04-30     瀏覽:3107    評論:0    
核心提示:ASTM B 117 鹽霧試驗方法   ANSI/ASTM B 137 鋁和鋁合金的陽極氧化膜的重量測試   ASTM B 224 利用渦流儀測試鋁氧化膜厚度,以及其它非磁性材料上的非導電層的厚度   ASTM D 822 測定油漆,清漆,硝基漆和其它產品的曝光和曝水儀(碳-電弧型)的標準使用方法   ASTM D 2244 不透明材料色差的儀器測試   ASTM G 23 有水和無水的非金屬材料曝光測試的曝光儀(碳-電弧型)的標準使用方法   ASTM G 26 有水和無水的非金屬材料曝光測
 1.范圍
1.1范圍
本標準包括非建筑用途的鋁和鋁合金的6類和2級電解生成的陽極氧化膜的要求(見6.1)。
1.2分類
本標準所列陽極氧化膜的類別和級別如下:
1.2.1分類
Ⅰ類- 鉻酸陽極氧化,在鉻酸槽生成的常規(guī)氧化膜(見3.4.1)
ⅠB類- 鉻酸陽極氧化,低電壓工藝,22±2V(見3.4.1)
ⅠC類- 非鉻酸陽極氧化,應用非鉻酸的配方生成的Ⅰ和ⅠB類氧化膜(見3.4.1和6.1.2)
Ⅱ類- 硫酸陽極氧化,在硫酸槽生成的常規(guī)氧化膜(見3.4.2)
ⅡB類- 硫酸陽極氧化薄膜,應用非鉻酸的配方生成的Ⅰ和ⅠB類氧化膜(見3.4.1和6.1.2)
Ⅲ類- 硬質陽極氧化膜(見3.4.3)
1.2.2級別
1級- 不染色(見3.5)
2級- 染色(見3.6)
2.適用文件
2.1政府文件
2.1.1規(guī)范和標準 下面的規(guī)范和標準構成本標準的組成部分。(此處有刪節(jié))
規(guī)范
軍事規(guī)范
MIL-P-23377 耐化學和溶劑腐蝕的環(huán)氧聚酰胺涂層,
MIL-C-81706 鋁和鋁合金的化學轉化膜
MIL-P-85582 水性環(huán)氧樹脂涂層
聯邦規(guī)范
QQ-A-250/4 2024鋁合金的板和薄板
標準
聯邦標準
FED-Std-141 油漆,清漆,硝基漆和相關材料:取樣和測試方法。
FED-Std-151 金屬:測試方法
軍事標準
MIL-Std-105 取樣程序和質量檢查表
2.2非政府出版物 下面的規(guī)范和標準構成本標準的組成部分。(此處有刪節(jié))
美國試驗和材料學會(ASTM)
ASTM B 117 鹽霧試驗方法
ANSI/ASTM B 137 鋁和鋁合金的陽極氧化膜的重量測試
ASTM B 224 利用渦流儀測試鋁氧化膜厚度,以及其它非磁性材料上的非導電層的厚度
ASTM D 822 測定油漆,清漆,硝基漆和其它產品的曝光和曝水儀(碳-電弧型)的標準使用方法
ASTM D 2244 不透明材料色差的儀器測試
ASTM G 23 有水和無水的非金屬材料曝光測試的曝光儀(碳-電弧型)的標準使用方法
ASTM G 26 有水和無水的非金屬材料曝光測試的曝光儀(氙-電弧型)的標準使用方法
2.3優(yōu)先程序 在本標準和所引用的參考文件有矛盾時,本標準具有優(yōu)先權,但是本標準不能超越現行的相關法律和法規(guī)。
3.要求
3.1材料 使用的材料應能產生符合本標準要求的氧化膜。
3.1.1基體金屬
基體金屬的表面應無任何由于機加工,切割,刮削,拋光,彎曲,拉伸,滾軋,熱處理,合金的化學失衡和摻雜等等引起的表面缺陷,這種缺陷可能導致陽極氧化測試板或零部件不符合本標準的任何一個要求?;慕饘賾涍^清洗,腐蝕,陽極氧化和封閉,亦獲得滿足本標準所有要求的陽極氧化膜。
3.2設備和工藝
使用的設備和工藝保證所有的陽極氧化膜滿足本標準的所有要求。除非在合同,訂購單或適用圖紙另有規(guī)定工序的操作條件應由供應商選擇。
3.3概述
3.3.1零件和組件的陽極氧化
3.3.1.1零件的陽極氧化
除非在合同,訂購單或適用圖紙有特殊要求,必須要等所有的熱處理、機加工,焊接成形和打孔等工序完成之后才能進行陽極氧化。
3.3.1.2 組件的陽極氧化 除非在合同,訂購單或適用圖紙有特殊要求。在連接處或凹槽中會截留電解液的組件不能進行陽極氧化(組成組件的零件應單獨陽極氧化,再進行裝配)。如果在合同,訂購單或適用圖紙批準對組件進行陽極氧化,則使用的工藝方法結果不會由于截留的電解液而使組件受損。(除非規(guī)定氧化膜的種類,應采用I類或IB類)。組件中包含非鋁合金零件,例如鋼、黃銅、或有機物之類的,它會受到前處理、陽極氧化溶液的腐蝕或妨礙形成一致的氧化膜。像這類組件就不應該進行陽極氧化,除非非鋁表面有遮蔽或者用電流絕緣方法使生成的氧化膜符合本規(guī)范要求。
3.3.1.3復雜形狀零件的陽極氧化
在對凹槽會截留電解液的復雜零件進行陽極氧化時,采用的工藝應保證零件不應截流電解液造成相應的損害。(如果沒有特殊要求,應采用I類或IB氧化膜。)
3.3.2搬運和清潔
在零件所有前處理,陽極氧化和后處理得過程中,要避免那些機械損傷和沾污。零件上應無異物。氧氣物,泥土,油脂,油漆,焊藥等。應用適當的方法清除氧化皮和其它中間膜。含有鐵質(如鐵絨,氧化鐵和鐵絲之類)研磨劑,它會嵌入金屬中,會加速鋁和鋁合金的腐蝕,因此禁用鐵質研磨劑作為陽極氧化前的機械清潔劑。如有特殊清洗要求,應會在合同或者訂購單上注明。
3.3.3反射面
當合同和訂購單中指明(見6.2),加工零件具有高發(fā)射表面時,則在陽極氧化前進行化學物或電化學拋光(見6.9)。
3.3.4修整(機加損傷和掛具點)
除非有特殊要求,對零件上造成陽極氧化膜損傷,但不損壞零件本身的機械損傷區(qū)域應使用QPL-81706I所認可的I類陽極氧化膜級的化學轉換材料和適用的方法進行修整。修整只能對機加工損傷,像刮痕之類的。至于III類陽極氧化膜,只允許隊不磨損的區(qū)域進行修整(見6.6.1)。由機加工引起的損傷區(qū)域最多不能超過總陽極氧化面積的5%,否則不允許進行修整。在合同或者訂購單(見6.2)注明有特殊要求的,掛具點應按機械損傷相同的方法進行修整。
3.4氧化膜
根據合同、訂貨單或圖紙要求的普通陽極氧化膜可以是采用任何工藝來生成鋁和鋁合金上的陽極氧化膜
3.4.1I,IB,和IC類氧化膜 I和IB類氧化膜應該是由鉻酸電解液中對鋁和鋁合金里表面生成的均勻的陽極氧化膜。IC類氧化膜應該是在無機酸或無機/有機酸(非鉻酸)的電解液中對鋁和鋁合金表面生成一層均勻的陽極氧化膜。除非在合同,訂購單或適用圖紙有特殊要求, I類氧化膜將不能應用在超過含銅5.0%的鋁合金或含硅超過7.0%鋁合金,或則允許的合金成分總含量超過7.5%鋁合金的表面生成。對要求I,IB或IC類的可以熱處理的鋁合金,應在陽極氧化前熱處理退火。例如-T4,-T6,或者T73。
3.4.1.1IC類氧化膜 IC類氧化膜是TYPE I和IB非鉻酸替代物。除非特許, IC類氧化膜代替所規(guī)定的I或IB類氧化膜是不允許的。
3.4.2 II和IIB類氧化膜 II和IIB類氧化膜應是在硫酸電解液中對鋁和鋁合金表面生成一層均勻的陽極氧化膜。對可熱處理的鋁合金應在陽極氧化前進行進行清洗。這種熱處理退火可以是: -T4,-T6,或者T73。
3.4.2.1 IIB類氧化膜 IIB類氧化膜是I類和IB類氧化膜非鉻酸替代物。除非特許,禁止用IIB類氧化膜代替規(guī)定的I類和IB類氧化膜。
3.4.3 III類氧化膜 III類氧化膜應是在電解液中鋁和鋁合金表面生成的一層均勻的氧化膜。III類氧化膜可又任何一種工藝在鋁和鋁合金表面生成一定厚度的非常致密的氧化膜(見3.7.2.1)。除非在合同,訂購單或適用圖紙有特殊要求,III類氧化膜不能在超過含銅5.0%或含硅超過8.0%鋁合金上生成。如果硅含量高于8.0%的鋁合金上生成鋁陽極氧化膜應經相關的采購部門批準。應熱處理的鋁合金要在陽極氧化前進行例如-T4,-T6,或者T73等的熱處理。
3.5 1級
如果在合同或訂購單有規(guī)定1級(見6.2),陽極氧化膜不應染色。任何各種不同成分的鋁和鋁合金的陽極氧化形成的自然發(fā)色不應視作染色。由封閉工藝獲得的特殊顏色也不應視作染色。
3.6 2級
如果在合同或訂購單有規(guī)定2級(見6.2),則陽極氧化膜應在各種染料溶液中均勻染色精制鋁和鋁合金上的顏色應均勻。鑄鋁往往由鑄件本身的孔隙會有褪色或失色的現象。使用的染料不應造成對陽極氧化膜的損害。
3.6.1染色
如果要求染色,則應在合同,訂購單或有關圖紙(見6.2)要求的顏色和顏色均勻度來進行。
3.6.1.1鑄件
染色后的鑄件會有顏色不一致的情況出現。應由采購部門指明可接受的不均勻程度。
3.7具體要求
3.7.1 I,IB,IC ,II和IIB類氧化膜
      3.7.1.1氧化膜的重量
在染色和封閉前,I,IB,IC ,II和IIB類氧化膜在按4.5.2檢測時,應符合表1的氧化膜重量要求(見6.10.6)。
表1、I,IB,IC,II 和IIB 未密封的陽極氧化膜重量。(見表) 
種類
重量(mg/ft2)
I和IB
200以上
IC 1/
200(最?。?00(最大)
II
1000以上
IIB
200(最小)~1000(最大)
1/-除非在合同或訂貨單另有規(guī)定,氧化膜重量超過700是不允許的。

3.7.1.2耐腐蝕
在按4.5.3要求進行鹽霧試驗,經目測檢驗,試樣應滿足以下要求:
a. 對一組5個以上試樣總面積150平方英寸區(qū)域檢查后,試樣孤立凹坑數不應超過15個(見6.19)。而且每一個凹坑的直徑不應大于0.031inch。在離識別標志,邊緣和電極接觸點0.062inch之內區(qū)域不在檢測范圍。
b. 對二個以上的試樣總面積在30inch2區(qū)域檢查后,試驗的孤立凹坑不應超過5個,而且每一個凹坑的直徑不應大于0.031 inch。在離識別標志,邊緣和電極接觸點0.062inch之內區(qū)域不在檢測范圍。
c.除上述a和b要求外,I和IB類試樣不應有深黑區(qū)(點,條,標記)
3.7.1.3耐曬牢度
除非在合同,訂購單或適用圖紙另有規(guī)定,2級染色的陽極氧化膜在經過耐曬試驗(見4.5.4)后,其褪色程度應相當于DELTA(E)=3。(見6.2)
3.7.2 III類氧化膜
3.7.2.1氧化膜的厚度
除非合同,訂購單和適用圖紙另有規(guī)定(見6.2),其正規(guī)氧化膜厚度應該是0.002inch(2mils)(見6.16,6.17和6.10到6.10.5)。如沒特殊規(guī)定,對于厚度在0.002inch以下的氧化膜,在按4.5.1測試時,其氧化膜厚度變化不應大于±20%,對于氧化膜厚度大于0.002inch(2mils),則厚度變化不應大于0.0004inch(0.4mil)。表IV所示的是典型III類氧化膜的厚度范圍。
注:1密爾(mil)=25.4微米=0.001英寸(inch)
3.7.2.1.1氧化膜的重量
采購部門可以選擇用氧化膜重量來代替氧化膜的厚度(見3.7.2.1)。在工序活動的選擇權之下,在按4.5.2檢測要求見(6.2),每平方英尺上,每1密爾的未封閉的III類氧化膜的重量應不小于4320毫克。
3.7.2.2耐磨性
在按4.5.5檢測時,未封閉的III類氧化膜應具有規(guī)定的堅硬耐磨層。對于含銅量超過2%的鋁合金其最大的磨耗指數為 3.5mg/1000轉。其他所有的合金磨耗指數不應超過1.5mg/1000圈。
3.8封閉
3.8.1 I,IB,IC,II和IIB類
除非在合同,訂購單與適用圖紙另有規(guī)定,所有I、IB 、IC 、II和IIB類陽極氧化膜都應完全封閉。應該按照3.8.1.1或3.8.1.2來封閉。如果使用選用潤濕劑,則需選擇非離子型。
3.8.1.1 1級,1級的氧化膜應浸在以下封閉液中進行封閉:90~100℃(194~212℉)的5%重鉻酸鈉或重鉻酸鉀(pH5.0~6.0)浸15分鐘,或用沸去離子水,醋酸鎳,醋酸鈷,以及其它適當化學溶液(見6.15)。
3.8.1.2 2級 2級的氧化膜應浸在如下溶液中進行封閉:含0.5%的醋酸鎳或醋酸鈷(pH5.5~5.8),沸去離子水,或者熱醋酸鎳和熱重鉻酸鈉溶液的雙重封閉(見6.11),或其它適當溶液。
3.8.2 III類
對于主要使用功能是獲得最大耐磨能力III類氧化膜,就不能封閉。對于用于室外,不用維護,而且要求耐腐蝕,但耐磨性能要求不高的III類氧化膜,則應在合同,訂貨單中注明封閉要求。對于這類用途的III類氧化膜,應浸在沸去離子水,5%重鉻酸鈉熱溶液,醋酸鎳或醋酸鈷熱溶液,以及其它適當化學溶液中封閉(見6.2)。對于不需要封閉的III類氧化膜的零部件,則需在陽極氧化后用冷水進行徹底清洗。
3.9氧化后的零件尺寸
在進行陽極氧化后,零件的尺寸應符合相關圖紙的要求(見6.10.1)。(對過盈配合的零件或組件見6.10.5)
3.10毒性
氧化膜和用來生產陽極氧化膜的電化學工藝應對人體無害。相關問題應由工程部門向相關衛(wèi)生機構提出,后者應是工程部門的衛(wèi)生顧問。
3.11油漆/涂裝
應盡可能快的在陽極氧化后得清潔氧化膜上進行油漆/涂裝。如果在油漆/涂裝前,零件需要儲存,則儲存處應避免陽極氧化膜受到污染。一旦零件受到污染,應立即清洗,以避免對氧化膜或基材的損害。
3.12染色或著色
不允許在陽極氧化膜在染色或著色前是干燥的。需要染色或著色的氧化膜應采用II類陽極氧化工藝(見6.12)。染色或著色的氧化膜在封閉前的冷水沖冼水不能超過5分鐘。
3.13工藝質量
除了按3.3.4的修整區(qū)和下述注解處外,制得的陽極氧化膜表面應連續(xù),平整,有粘性,外觀均勻,無粉霜、露白、裂紋、劃傷或者其它會影響陽極氧化膜使用性能的缺陷。除非在合同,訂購單與適用圖紙另有規(guī)定,由于零部件基材的固有差別(例如焊縫、鑄造和機加工表面),以及鍛件內金屬顆粒大小的差別而引起的陽極氧化膜外觀上的差別不應作為零件不合格的理由(見6.2),以及在零部件設計上的縫隙造成滴落封閉液而引起的輕微失色是允許存在的。
3.13.1掛具點
掛具點的數量和大小應盡可能最小,如要求某一處作為掛具點,則應在合同或訂購單上注明。
4質量保證措施
4.1 檢查責任
除非在合同、訂購單另有規(guī)定,承包商應對規(guī)定的所有的檢驗要求負責。除非在合同、訂購單另有規(guī)定,承包商可以使用自己的或其它任何適當的設施來檢測,但須排除政府不批準的設施。政府保留對本標準中推出的任何要求進行檢查的權利。這些檢查旨在確保供貨和制造符合上述要求。
4.1.1 符合責任
所有各項均須第(3)部分要求,本標準提出的檢測應是承包商檢查大綱的組成部分。本標準中列出的檢查要求并不解除承包商對其提交給政府的產品和所供貨物滿足合同的保證責任。樣品檢測是一種確定符合要求的方法。必須遵守合同里的所有要求。但這種方法并不暗示或明示的授權接收已知缺陷的材料,也不表示政府由此接受缺陷材料。
4.2檢查分類
檢查要求如下:
a.工藝控制檢查(見4.3)
b.質量符合檢查(見4.4)
4.3工藝控制檢查
4.3.1工藝控制文件(PCD)
陽極氧化工廠應制定和遵循由工藝控制文件規(guī)定的陽極氧化工藝和方法,以便達到本標準的要求。  文件應有下幾個部分:
--所有操作步驟的順序;
--工藝過程每個步驟涉及的時間和溫度范圍;
--每個操作步驟溶液中所涉及的化學藥劑允許范圍,用來接受分析(見4.3.2);
--適用于某一合金或某一系列合金的溫度范圍,電流密度,陽極氧化時間(或電壓上升陡度和保持時間)。
4.3.2溶液分析
應對陽極氧化工藝過程的溶液進行溶液分析以便測定溶液是否在工藝控制文件控制的范圍內(見4.3.1)。除非采購部門另有規(guī)定,溶液分析至少每兩周進行一次。生產者應對每一工藝槽保存一份記錄,顯示加入槽內的所有化學藥劑和處理溶液,并列出每次化學分析的結果。應采購部門要求,隨時提供這種記錄和結果。這些記錄最少應該在完成訂單之后保存一年時間。
4.3.3工藝過程控制檢測
為確保工藝過程的連續(xù)性,應按表II來檢測試樣,工藝過程控制檢測是為了測定陽極氧化膜的質量是否符合本標準的要求,并作為一種使用現存設備和工藝方法獲得優(yōu)質陽極氧化膜的證據。
4.3.3.1工藝過程控制檢測頻率
工藝過程控制檢測應至少要每個月檢測一次,在每個月的檢驗間隔不應超過35天。如果根據本標準進行陽極氧化周期超過一個月,那么工藝過程控制檢測應在生產周期開始時進行。
工藝過程控制檢測附表II 
測試
適用類別
測試樣品數量
樣品準備
要求
測試方法
氧化膜重量
I、IB、IC、Ⅱ、ⅡB、Ⅲ1/
3
4.3.3.2.1

4.3.3.2.1
3.7.1.1

3.7.2.1.1
4.5.2

4.5.2
氧化膜厚度
Ⅲ1/
3
4.3.3.2.2
3.7.2.1
4.5.1
耐腐蝕/center>
I、IB、IC、ⅡⅡB
5(最?。?/center>
4.3.3.2.3

3.7.1.2
4.5.3
耐曬牢度
I、IB、IC、ⅡⅡB僅適用2級
3
4.3.3.2.3

3.7.1.3
4.5.4
耐磨損
3
4.3.3.2.4
3.7.2.2
4.5.5
1/:對Ⅲ類氧化膜采購部門可以用氧化膜重量來代替厚度(見3.7.2.1.1)

4.3.3.2工藝過程控制檢測樣品
生產用零件可以作為工藝過程控制檢測得試樣,如果生產零件不適用某一特定測試,應采用檢測樣板。,供應商可選擇按QQ-A-250/4 的2024-T3樣板?;蚩纱碓诋斣鹿に囘^程控制時間內大部分工件的鋁合金樣板。測試樣板應該在實際生產操作中進行陽極氧化,另有關測試樣板詳細介紹見4.3.3.2.1和4.3.3.2.4。
4.3.3.2.1氧化膜重量檢測樣品
氧化膜重量應在未染色和封閉的生產零件或樣板上檢測。(見4.3.3.2)樣板的最小寬度為3英寸和最小長度為3英寸,同時厚度最少要達到0.032英寸。
4.3.3.2.2氧化膜厚度檢測樣品
氧化膜厚度應在Ⅲ類生產零件或樣板上檢測。樣板的最小寬度為3英寸和最小長度為3英寸,同時厚度最少要達到0.032英寸。
4.3.3.2.3氧化膜耐腐蝕與耐曬牢度檢測樣品
耐腐蝕性應該由染色(僅對級別2)和封閉的生產零件或樣板來檢測(見4.3.3.2),檢測耐曬牢度只能在染色氧化膜(級別2)上進行,樣板的最小寬度為3英寸和最小長度為10英寸,同時厚度最少要達到0.032英寸。
4.3.3.2.4耐磨性檢測樣品
耐磨性應在III類氧化膜生產零件或樣板來測試(見4.3.3.2),樣板的最小寬度為4英寸,同時厚度最少要達到0.063英寸。
4.3.4不合格
一旦發(fā)現按表II規(guī)定的工藝過程控制檢測要求不合格,應立即停止生產。在檢查出不合格的工藝過程控制檢測時開始,至生產停止時間的所有可追蹤的零件應報廢。工藝過程控制檢測應在生產開始時執(zhí)行完畢。
4.4質量符合(接受)檢查(QCI)
質量符合檢查包括目測(見4.4.2.1),外型尺寸檢查(見4.4.2.2),當合同或訂購單里另有規(guī)定時(見6.2),質量符合檢查應包含按(4.5.6)粘附性試驗。
4.4.1 批零件
一批零件包括在同一氧化槽內,使用同一工藝生產同一類別的氧化膜同一零件號,并在同一時間驗收的所有零件。另外,批零件的數量不應超過一個班次的批數量。
4.4.2目測和外型尺寸檢驗取樣
目測和外型尺寸檢驗的樣品的應根據MIL-Std-105,II等級檢查從每一批陽極氧化零件中抽取。驗收應在合同或訂單中指明(見6.2,6.20),如果合同或訂購單未指明,則應按6.20標準。
4.4.2.1目測檢驗
按4.4.2選擇的試樣應在陽極氧化、染色和封閉后根據3.13進行目測檢驗。
4.4.2.2外型尺寸檢驗
按4.4.2選取的試樣,應按3.9進行外型尺寸檢驗除非采購部門另有規(guī)定(見6.10.5)。
4.4.3涂料結合測試取樣
當要求涂料結合測試時,應按4.5.6要求對二塊測試樣板進行試驗,以決定是否符合3.7.1.4要求。測試板應有3英寸寬, 10英寸長,厚度不能低于0.032英寸。除非另有規(guī)定,測試板應用按QQ-A-250/4的2024-T3或選用同一批需做涂料結合測試的鋁合金制成。除非另有規(guī)定涂料(見6.2),否則應在陽極氧化板上采用4.4.3.1規(guī)定的涂料。
4.4.3.1涂料結合測試試樣準備
測試板(見4.4.3)應按MIL-P-23377(級別1或2)或MIL-P-85582要求的環(huán)氧聚酰胺樹脂。在按4.5.6測試,應按適用的底漆標準厚度為0.0006到0.0009英寸干燥薄膜上,涂上底漆然后干燥。
4.4.4不合格
任何一項質量符合檢查不合格將導致一大批零件的報廢。
4.5檢測方法
4.5.1陽極氧化膜的厚度
按4.3.3.2.2來準備檢測樣本應該按照ASTM B 244或FED-Std-151的520,520.1進行氧化膜厚度測試,以決定是否符合3.7.2.1的要求。無論采用何種方法,厚度應根據測量8次的平均值計算。一旦對測定厚度有爭議,應使用帶刻度目鏡的金相顯微鏡對陽極氧化試樣的垂直斷面來決定陽極氧化膜的厚度。
4.5.2陽極氧化膜的重量
按4.3.3.2.1制備測試樣品,應根據ANSI/ATSM B 137或4.5.2.1規(guī)定方法進行陽極氧化膜重量測試。I、IB、IC、II和IIB類氧化膜應按3.7.1.1要求進行測試。如果采購部門要求選III類氧化膜選擇陽極氧化膜重量來代替厚度的話,那么按照3.7.2.1.1來檢測。
4.5.2.1方法
應按下述方法進行陽極氧化膜重量測試:
a.應在陽極氧化后(染色或封閉前)立即測定測試樣品的重量,分析天平或其它稱量儀器的靈敏度必須達到測試樣品陽極氧化膜凈重的10%。在稱重前,樣品應表面清潔,并在93±6℃下干燥至少30分鐘,在室溫下冷卻。
b.稱重后樣品立即浸入溫度100±6℃的磷-鉻酸溶液中至少5分鐘(不超過6分鐘),溶液成分如下:
85%磷酸 35毫升;
鉻酸(CrO3) 20 克;
加水至 1000毫升
c.從溶液中取出測試樣品,在蒸餾水中沖洗,干燥、稱重。5分鐘的浸入過程應重復,直到氧化膜完全去除,測試樣品重量不變?yōu)橹埂K腥芤涸诿可芙?克陽極氧化膜時應廢棄。
d.在最后稱重后,應精確地測定測試樣品的表面積。
4.5.3耐腐蝕性
4.5.3.1方法
按4.3.3.2.3制備的測試樣品應浸在蒸餾水或去離子水,并用軟布擦干,再按ASTM B 117進行5%鹽霧試驗,但試樣表面須垂直傾斜6度。試樣應放置336小時,然后檢驗試樣是否符合3.7.1.2要求。
4.5.4耐曬牢度(僅適用2級)
按4.3.3.2.3來制備的試樣應曝露在按ASTM G 23 或ASTM D 822或ASTM G 26要求的紫外線下輻射200小時,試樣應在無水霧連續(xù)曝露。然后把曝露后的試樣與未曝露的相同試樣進行對照,再根據ASTM D 2244測出Delta(E)指數。Delta(E)指數用于決定是否符合3.7.1.3的要求。
4.5.5耐磨性
按4.3.3.2.4制備試樣,按FED-Std-141的1692.1方法,用1000克負荷CS-17輪子進行耐磨性測試。輪子在陽極氧化膜上以70轉/分的轉速轉上10000圈。每10000圈后更換磨輪。每10000圈后,由磨損重量除以10即得磨損指數。該指數應符合3.7.2.2的要求。
4.5.6涂料結合測試
當有規(guī)定時(見4.4),試樣應按4.3.3制備來進行濕帶粘合試驗。根據FED-Std-141的6301方法來決定涂料結合測試是否符合3.7.1.4的要求。
5.包裝(不適用本標準)
6.注釋(本部分包括有用的概述性和解釋性資料,但并不要求強制性執(zhí)行的)
6.1使用目的
本文件的氧化膜目的是為了獲得耐腐蝕性,提高涂料結合能力和耐磨性,這些會在6.1.1和6.1.3中特別說明。本文件不適用結構性粘合的陽極氧化膜。
 6.1.1 I、IB和II類
常規(guī)的I、IB、和II類陽極氧化膜目的是改善防腐能力,或作為涂裝的底層。陽極氧化膜可以用多種染料或顏料著色。I、IB、和II類氧化膜以更高的成本提供化學轉化膜更好的耐腐蝕能力。使用符合MIL-C-81706(見3.3.4)的材料,修整受損的表面將不會恢復耐磨能力,但可以重新恢復耐腐蝕能力。在要求耐疲勞的關鍵件的陽極氧化膜的場合,采用I和IB類氧化膜因為其氧化膜較薄而比較適當。
6.1.2 IC和IIB類 IC和IIB類氧化膜在要求耐腐蝕,涂料結合和抗疲勞的場合可做為I和IB類氧化膜的非鉻酸替代物。但電解液截留成為主要問題時,IC和IIB類不能作為適當的替代物(見3.3.1.2和3.3.1.3)。類型IC 和IIB 涂層的重量最大不超過700mg/ft2和1000mg/ft2,在表I中規(guī)定,用作抗疲勞用途的IC和IIB類氧化膜最大重量不超過700mg/ft2和1000mg/ft2中說明,如果要用更高的IC類氧化膜重量,那么應在合同或訂購單中注名(見6.2),同樣如果要用更高的IIB類氧化膜重量,則規(guī)定II類氧化膜。
6.1.3 III類氧化膜
由于III類氧化膜比厚度和重量常規(guī)陽極氧化膜大,它們主要用于抗磨損的場合,而且改善耐腐蝕能力。III類氧化膜不推薦封閉除非耐腐蝕性是個很重要的因素。耐磨性會因為封閉而減少。這類陽極氧化膜可成為大部分的涂料,粘合劑和干膜潤滑劑優(yōu)越的基底層。硬質氧化膜可能會降低疲勞強度。在使用循環(huán)荷載的零件時,應考慮這些因素。通常這種硬質氧化膜不用于因硬質表面磨損而再修整時要求恢復尺寸公差的零件表面上。
6.1.3.1應用 III類氧化膜可用于閥門、滑板、鉸鏈機構、凸輪、齒輪、旋轉接頭、活塞、火箭噴嘴、絕緣板和防爆屏蔽等等。
6.2采購文件要求
采購文件要求應規(guī)定以下幾點:
a.本標準的標題,編號,日期;
b.陽極氧化膜的種類(見1.2.1);
c.陽極氧化膜的級別(見1.2.2);
d.適用的特定工藝操作條件(見3.2);
e.特殊清洗和加工要求(見3.3.1,3.3.2,和3.3.3);
f.IC類氧化膜的重量是否超過表I規(guī)定的最大值;
g. 2級氧化膜的顏色的統(tǒng)一性,如合適(見3.6.1和3.12);
h.鑄鋁合金染色后的不均勻程度(見3.6.1.1);
i.耐曬牢度以及Delta E值,如適用,和Delta E值不等于3(見3.7.1.3)
j.III類氧化膜的厚度,如適用(見3.7.2.1);
k.III類氧化膜的重量(代替厚度),如果替代(見3.7.2.1.1);
i.封閉的特殊要求;(見3.8);
m.由基材不同引起的陽極氧化膜差異的允許程度;(見.3.13)
n.如果對零件功能,提供具體的掛具點位置(見3.13.1和6.14);
o.遵循質量檢測標準(見4.4.2和6.20);
p.是否要做涂料結合試驗(見4.4),以及要求涂料種類(如不同,4.4.3.1)。
6.2.1數據要求的考慮
當合同引用本標準時,應考慮以下數據要求。數據描述(DID)應與特定的采集數據一起考慮。為確保正確的應用上述要求,應制備合同數據要求表(DD格式1423),以獲得有關數據。除非DOD FAR附件27-4,75-1免除上述要求。(略)
6.2.2 I、IB、IC 、II 和IIB類氧化膜的圖紙例外
當圖紙上未指定陽極氧化膜類型時,則承包商可選擇在本標準極限內的I、IB、IC、II或者IIB類氧化膜。當圖紙上未指定級別時,則承包商可選擇在本標準極限內的氧化膜。
6.3油漆/涂裝
當陽極氧化膜要求油漆/涂裝時,零件須盡快干燥并涂裝。在涂裝前,盡量少做擦試、拋光、或機加工。因為加工將損壞陽極氧化膜上較松脆的最外層,從而失去附著力。封閉對底漆和其它聚合物在陽極氧化膜上的附著力有很大的影響。如果這些因素對使用有一定影響的話,要在合同或者訂購單里注明涂裝方法,以及封閉工藝細節(jié)。
6.4電解液作用
由鑄件或焊接不良,或焊縫和基材的成分差異等原因可造成電解液(特別是硫酸)截留在槽、縫中,從而造成零件的腐蝕。另外,由于電解液的污染(特別是由氯化物),零件吊掛不良等也會造成上述腐蝕。
6.5陽極氧化速率
可以通過陽極氧化速率對鋁和鋁合金分組(特別是鉻酸工藝I類的普通氧化膜)。然而無論鉻酸(I類)或硫酸(II類)陽極氧化工藝都能滿意的對混合的鋁合金進行陽極氧化。供應商要特別注意,要解保陽極氧化較慢合金最低限度氧化膜厚度。但有時,這會導致在陽極氧化快速的合金出不合格氧化膜。
6.6顏色匹配 FED-Std-595標準可用作陽極氧化膜顏色的指導文件。該顏色標準是用于涂層的,也能用陽極氧化膜顏色大概的的對照。(見6.2)
6.7研磨 III類陽極氧化膜通常大增加了表面粗糙度,這是因為氧化膜頂部比底部更松散的緣故。這類可以先制成較大尺寸的氧化膜,然后再研磨或珩磨至最終尺寸。
6.8氧化槽
對生產普通氧化膜也可以使用其它電解液,例如草酸、硼酸加硼酸銨和氮化物的水溶液。有些要求硫酸以外的電解液制造III類氧化膜工藝,例如:各種Aluminizes,Martin Hard Coat,Sanford,Hardas和其它專有工藝,有種Aluminizes方法要求同時含有硫酸和草酸的氧化槽。其它一些槽往往使用特殊用途的有關磺基水楊酸、氨基磺酸和磺基苯二甲酸溶液。
6.9化學拋光
化學拋光有利于改善外觀和提高抗腐蝕性,通過清除污染物可平滑金屬表面,并且加強鋁合金陽極氧化膜的連續(xù)性(見3.3.3)。通過電解拋光,陽極氧化后得零件獲得的反射率增加還取決于合金本身和氧化膜厚度。某些合金能獲很亮的光亮面,通常厚度大的氧化膜會減少反射率。
6.10設計資料
6.10.1產品的表面積
在規(guī)定的氧化膜,特別是III類氧化膜的厚度時,應該規(guī)定由于尺寸增加而帶來的公差。機加工尺寸和氧化膜生成后得尺寸都應標注在圖紙上。由于表面生長帶來的尺寸增加,大約等于實際氧化膜一半厚度。例如,對制作緊密公差零件上厚度為0.004英寸(4密爾)的氧化膜,每個表面應留有0.002英寸(2密爾)地機加工前公差。如果過盈配合在設計圖紙中有要求,那么陽極氧化膜的成長(特別是III類),會引起裝配困難。
6.10.1.1孔
對于小孔或螺孔,氧化膜厚度可從無膜到全膜之間變動,孔徑超過1/4英寸無論有無螺紋都應進行陽極氧化。對具有II類氧化膜的內、外表面,其公差小于0.0004英寸,如在陽極氧化后,通過研磨或珩磨來達到尺寸,則零件應按QPL-81706G材料來處理提供表面保護。加工表面的失色是可以接受的(見6.6)。設計者可要求螺紋和孔進行適當的封閉,以便隨后的裝配獲得耐腐蝕性。
6.10.2螺紋尺寸
陽極氧化膜都會影響到內外螺紋的尺寸,螺紋的頂、底徑有2倍的增長量(見6.10.1)。傾角60度的螺紋將有4倍的表面增加量。對傾角不是60度,則增加量為2倍的表面增長量除以1/2傾角的正弦值。
6.10.3加工
陽極氧化膜(特別是III類)的成功應用取決于正確的產品設計。由于工藝的原因,通常難于在尖角和邊緣形成優(yōu)良的陽極氧化膜。因此應避免在尖角和邊緣處進行陽極氧化。陽極氧化前,所有邊緣和內角落應倒圓。如果沒有倒圓,切面也是不允許的。通常,為避免為能陽極氧化邊緣或內角,沖孔工藝都應符合表III索示的陽極氧化膜名義厚度所要求的曲率半徑。
表III 氧化膜名義厚度要求的曲率半徑 
氧化膜名義厚度(英寸)
曲率半徑(邊和內角)
0.001

0.002

0.003

0.004
約1/32英寸

約1/16英寸

約3/32英寸

約1/8英寸
  6.10.4氧化膜厚度 III類氧化膜厚度可以控制在很小的公差范圍內。陽極氧化膜的公差可小至±0.0001英寸(0.1密爾)。對于主要是工程目的而非裝飾用途的陽極氧化工藝采用許多的特殊的工藝過程技術。其中一種方法是零件氧化槽前測量其尺寸,然后進槽處理。通過單位時間內氧化膜生成率的計算公式可以決定某一鋁合金的零件需要的確切的氧化時間。
6.10.5氧化膜尺寸
表IV給了陽極氧化膜的典型厚度范圍,那會幫助我們應用于鋁和鋁合金的氧化處理。所有陽極氧化膜都比更硬,如果裝配時要求過盈配合,并強制裝配,I、IB、IC、IIB和某些II類氧化膜因為太薄、太脆,不能承受強制裝配的磨損。對III類氧化膜裝配可以采用磨削,研磨或通過其它方法來去除多余的氧化膜。所有陽極氧化膜都是很脆的,都可能由于過盈配合而引起裂逢和剝落。
表IV 鋁和鋁合金陽極氧化膜的厚度范圍 
氧化膜種類
厚度范圍(英寸)
I,IB,IC和IIB

II

III
0.00002-0.0007

0.00007-0.0010

0.0005-0.0045
  6.10.6氧化膜厚度
表V給出的是某些鍛造和鑄造合金零件上形成的典型陽極氧化膜的最小厚度,這些合金能滿足表I的I、IA和II類,1級氧化膜的最小重量要求。
表V 陽極氧化膜的最小厚度表(英寸) 
合金牌號
I,IB,IC類氧化膜
II類氧化膜
1100

2024-T4

2024-T6

3003

5052

5056

6061-T6

7075-T6

Alclad 2014-T6

Alclad 7075-T6

295-T6

356-T6

514
0.000029

-

0.000044

0.000035

0.000033

0.000021

0.000034

0.000040

0.000045

0.000041

-

-

-
0.000093

0.000125

-

0.000103

0.000098

-

0.000099

-

-

-

0.000107

0.000102

0.000086

6.10.7對疲勞的影響
陽極氧化膜會大大降低鋁合金的疲勞特質??蛊谀芰Φ慕档鸵暡煌年枠O氧化工藝而異,通常氧化膜厚度越厚,則降低程度越大。
6.11雙重封閉
對于染色的零件耐腐性,特別是在硫酸槽里進行陽極氧化的II和IIB類零件,在常規(guī)的醋酸鎳封閉之后由重鉻酸鈉溶液處理,可以加強它的耐腐蝕性(處理后會輕微改變染料的顏色)。噴涂系統(tǒng)對進行雙重封閉的著色氧化膜的附著力非常滿意。然而,對顏色要求非常嚴格的場合,一般不使用雙重封閉。
6.12 I、IB、IC和II氧化膜的著色或染色 I、IB、IC氧化膜有不同的孔隙結構,而IIB類氧化膜要比II類要薄些,這樣會使它們很難染色。所以,I、IB、IB和IIB類不容易獲得黑色陽極氧化膜。
6.13含銅2%以上的合金
含銅2%以上的合金包括所有更高的2XXX系列合金,7050和7178(見3.7.2.2)。
6.14掛具點的尺寸
為了獲得不會燒傷零件的電流密度,較大表面積的零件的掛具點的尺寸和數目要相應大些。因為電流密度是每個平方英尺需要進行陽極氧化的電流值,所以每個零件的表面積是另一零件的2倍,則電流也相應是2倍。要想使大零件上的大電流通過只適用于小零件的掛具點顯然會導致燒傷。
6.15封閉
從環(huán)保角度出發(fā),熱去離子水封閉較好。另外,I和IB類陽極氧化用熱去離子水進行封閉可生產出很好的耐腐蝕性,并有能消除鹽霧試驗后的條狀灰區(qū)(見6.18和3.7.1.2)。
6.16氧化膜厚度的影響
對諸如360、380和383這類高硅鑄鋁合金要生成2密爾以上的III類氧化膜是非常困難的。為此在對高硅鑄鋁合金的氧化膜厚度提出要求時,要考慮這些因素。
6.17 III類氧化膜厚度對耐磨性的影響 III類氧化膜的厚度達到3密爾時,耐磨性將下降。一般來說,涂層的耐磨性不因它的厚度增加而提高。
6.18 I和IB類氧化膜的耐腐蝕性
盡管肉眼看不出氧化膜表面的凹坑,但在鹽霧試驗后,出現的深灰色區(qū)域是氧化膜失效的標示。
6.19凹坑定義
把一個受到局部腐蝕且深度大于寬度的區(qū)域稱為凹坑。通常凹坑以特定的尾狀或線狀出現(見3.7.1.2)。
6.20驗收標準
本文件上次修訂版規(guī)定可接受質量水平(AQL)為1.5%的缺陷。
6.21替代數據
在本標準全文中,常規(guī)的I類鉻酸陽極氧化是和D版的IA類以及所有D版以前的I類氧化膜相同。
6.22上次出版后的修改
由于修改的地方很多,所以不再用×號來表示本版和前一版的不同。
6.23關健詞清單
鋁(Aluminum)、鋁合金(Aluminun alloys)、陽極氧化膜(Anodic coating)、陽極氧化(Anodizing)、鉻酸鹽(Chromates)、鉻酸(Chromic Acid)、重鉻酸鉀(Potassium Dichromate)、重鉻酸鈉(Sodium Dichromate)


鋁合金壓鑄美國標準.doc ASTM A360.pdf  下載
 
 
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