提高壳体零件盲孔硬质阳极化一次交检合格率

提高壳体零件盲孔硬质阳极化一次交检合格率m n n[QC平台 ]邓丽虹兰玲向阳何小平(四川航天烽火伺服控制技术有限公司，四川成都611130)摘要针对壳体零件少8盲孔硬质阳极化难度大、膜层均匀性差、产品一次交检合格率低的问题，小组对硬质阳极化膜层的性能要求进行量化工艺内控并划分等级，采用排列图、关联图、柱状图、折线图、直方图、控制图等QC工具，通过试验数据分析，与标准比对，采取了有效对策，提升了产品的一次交检合格率，保证了生产的顺利进行。

关键词壳体盲孔硬质阳极化一次交检合格率引言某壳体零件在有耐磨和密封要求的^8盲孔位 置，按设计要求进行硬质阳极化处理，膜层为黑 色、灰黑色且连续、均匀、完整，并满足厚度30/xm〜50/xm、硬度逸302H V的要求。

这与标准QJ 470—1988《铝及铝合金硬质阳极化膜层技术条件》中“直径大于6mm盲孔，允许在深度大于孔径2 倍处无膜层”要求相矛盾。

受孔的形状尺寸、电解 液成分、电力线和热量分布、氧化时间和电压、封 闭处理等因素的影响，公8盲孔硬质阳极化难度 大，膜层均勻性差，产品一次交检合格率仅为31.3%，严重影响产品质量和生产进度。

为解决某 壳体零件08盲孔硬质阳极化一次交检合格率低问 题，相关型号负责人、质量员、工艺员、高级技师 及高级工等14人，组建了“盲孔膜层质量控制”Q C小组，开展了现场攻关。

该壳体是某产品的关键件，但对2016年1月〜6月该产品的合格率进行统计，发现合格率均 小于40%，平均为31.3%，严重影响产品的交付，因此小组选择“提高壳体零件^>8盲孔硬质阳极化 一次交检合格率”为研究课题。

1设定目标及目标可行性分析设定目标为将壳体零件48盲孔硬质阳极化一次交检合格率由活动前的31.3%提高到90%。

为验证目标的可行性，小组从3个方面进行了统计分析。

1)对工厂所有超标准要求的盲孔硬质阳极化 产品的一次交检合格率进行统计分析，合格率为 30%〜40%，数值较低，没有显著差异。

2)对2016年1月〜6月工厂生产的198件壳 体，从不同型号、批次、操作者和生产设备4个方面进行统计、分析可知，硬质阳极化一次交检合格率为30%〜34%，没有显著差异。

分析原因找出了产品不合格的主要症结为膜层颜色不一致，占不合格品的92.65%。

如果膜层颜色不一致问题得到全部解决，壳体硬质阳极化交检合格率拟提高到94.95%，即 100%- (1-31.3%)伊（1-92.65%)。

3)对其他（含盲孔）硬质阳极化产品一次交 检合格率进行统计，高达97.4%。

通过以上分析表明小组设定的目标可行。

2原因分析及要因确认2.1硬质阳极化膜层的判定标准根据Q J 470—1988标准要求，以及产品外观质量控制程序、表面处理生产质量控制规范等单位质量程序控制文件规定，经与设计、机械加工工艺部门相协商，要求对硬质阳极化膜层的均勻性进行量化工艺内控，使均勻性达到二级以上，膜层厚度ZH ILIANG YU KEKAO XIN G2018年第3期♦总第195期^B g C 平—余UW i3〇/xm 〜5〇/xm ，硬度逸32HRC (302HV )，判定标准 见表1。

表1硬质阳极化膜层的判定标准合格不合格均等级一级二级三级判匀厚度差驻0臆驻臆5滋m 5<驻臆15滋m 〉15；滋m 定标性硬度差驻0臆驻臆20HV 20约驻臆50HV >50HV 准性厚度值3Q 滋m 〜5〇um <3Qumi 能硬度值逸 302HV <302HV颜色判定颜色一致颜色一致2.2原因分析针对导致壳体零件08盲孔硬质阳极化一次交 检合格率低的主要症结“膜层颜色不一致”，小组 抽取不合格壳体零件5件，检测盲孔上（位置A )、 中（位置B )、下（位置C ) 3处膜层厚度和硬度值。

由检测结果可知：（1)8盲孔位置C 处膜层的厚度和硬度值低，不满足设计要求；（2) 8盲孔膜层的厚度差值和硬度差值驻大，不满足膜 层均匀性量化工艺内控“一级或二级”的要求。

小 组召开了头脑风暴会议，从膜层的厚度、硬度、厚 度差、硬度差着手，利用关联图对主要症结进行原 因分析，找出了 7项末端原因，如图1所示。

颜色不一致氧化膜的溶解速度 、大于生成速度>操作者技能水平低r专业培训硬质阳极化膜层偏低处膜层硬度偏低2)硬质阳极化时间太短孔下半部分7)氧化电源选5)电解液温度6)孔内电解液偏低图1少8盲孔硬质阳极化膜层颜色不一致的原因分析关联图2.3要因确认针对7项末端原因，确定了要因的确认方法及 标准，制定了要因确认计划表后，逐项进行了试 验、比对和检查。

比如，为验证氧化时间（工艺范围为80min 〜 100min )对膜层性能的影响，小组选取30min 、 60min 、90min 、120min 和150min 不同的氧化时间 进行对比试验，检测不同位置处膜层的厚度和硬度值，并与表1的膜层判定标准进行比对。

由检测结果可知，公8盲孔A 、B 和C 3处膜 层在满足厚度30/xm 〜50/xm 的条件下，硬度不满 足逸302H V 要求。

任意氧化时间点，必8盲孔A 、B 和C 3处膜层厚度和硬度差一直存在，厚度差驻>15/xm ，硬度差驻>50HV ，不满足膜层均匀性 量化工艺内控一级或二级的要求。

硬质阳极化时间 太短不是影响膜层颜色一致性的要因。

ZH ILIANG Y U KEKAOXIN G2018年第3期♦总第195期为验证孔内电解液流动性差对膜层性能的影 响，小组将现有的搅拌方式与孔内增加搅拌进行 对比试验，检测不同位置处膜层的厚度和硬度，与表1的膜层判定标准进行比对。

由检测结果可知，48盲孔增加孔内搅拌后，孔内电解液流动性增强，氧化过程中释放的热量不 会长时间聚集在孔内，可及时通过电解液的流动将 热量带走。

而现有压缩空气搅拌方式制备的膜层均 勻性差，厚度差驻=20.4/xm >15/xm ，硬度差驻=78HV >50HV ，不满足膜层均勻性量化工艺内控 “一级或二级”的要求。

孔内电解液流动性差是影 响膜层颜色一致性的要因。

通过逐项的试验和对比，根据影响程度的大 小，最终找出3项主要因素。

（1)要因一：电力 线分布不均勻；（2)要因二：孔内电解液流动性 差；（3)要因三：氧化电源选择不当。

m n n[QC 平台]表2辅助阴极固定方式选择评价表辅助阴极铅棒的有效固定方案方案一：孔口上固定方案二：上下固定1方案三：上下固定2方案四：上下固定3内容将一个固定片插人铅棒上端中心位置， 固定片两端卡在M 2螺纹孔牙槽上端：将一个固定片插人铅棒 上端中心位置，固定片两端卡 在M 2螺纹孔牙槽；下端：用 塑料胶管套住，硬胶管接触 8盲孔底部上端：两个“十字”交叉 的固定片，两端同时卡在 M 2螺纹孔牙槽；下端： 塑料胶管套住，硬胶管接 触沴8盲孔底部上端：两个“十字”交叉的 固定片，两端同时卡在M 2螺 纹孔牙槽；下端：套硬胶管 并接触08盲孔底部，硬胶管中间横向安插一个固定片有效性铅棒下端极易晃动，一旦铅棒接触08盲孔壁 表面，电流瞬间增大， 造成电击伤，烧损零件铅棒下端增加胶管固定，铅棒 较稳固两个固定片固定铅棒上 端，铅棒十分稳固铅棒上下均采用固定片固定， 铅棒更稳固。

但铅棒下端安 插的固定片会接触珍8孔待硬 质阳极化处理表面，使局部无膜层安全性铅棒晃动，烧损零件，易造成电源设备短路，损坏电源安全安全安全实施性可加工，可实施可加工，可实施可加工，可实施可加工，可实施经济性约2元/件约3元/件约5元/件约7元/件结论不选不选选定不选3制定对策3.1电力线分布不均匀为改善抑盲孔内表面A 、B 和C 3处电力线分布的均勻性问题，根据电镀中“象形阳极”原 理，选择与阴极极板相同材质的铅料，加工成铅 棒，作为辅助阴极安插在必8盲孔中心。

为有效固 定辅助阴极，小组对铅棒的固定方式进行了研究。

为使辅助阴极与少8盲孔间的电力线达到均勻分 布，小组对铅棒的直径和有效长度进行了研究。

1)辅助阴极的固定为防止辅助阴极在硬质阳极化过程中发生一定 程度的晃动，触碰待处理零件表面发生电击伤危 险，小组针对辅助阴极铅棒的固定方式，提出4种 解决方案，综合评价见表2。

由表2可知，辅助阴极“铅棒”的有效固定方 案三“上下固定2”，在有效性、安全性、实施性 和经济性4个方面有较大的优势，铅棒有效固定， 同时可防止电击伤、局部无膜层、损坏设备等危 险，因此优选方案三。

2)优化辅助阴极“铅棒”的尺寸为使辅助阴极与68盲孔间电力线均勻分布，对辅助阴极“铅棒”的直径和深度进行优化。

选择 了直径公2、彡3、彡4、沴5、沴6，有效长度L /2 (约 15mm )、2L /3 (约 19mm )、3L /4 (约 21mm )、 5L /6 (约23mm )和9L /10 (约26mm )长的铅棒进行硬质阳极化工艺试验，统计膜层性能值、计算 性能差值。

结果可知，08盲孔应选择直径$2mm 〜ZH ILIANG YU KEKAO XIN G2018年第3期♦总第195期80脉冲频率脉冲幅值 脉冲占空比脉冲基值电流a )膜层厚度平均值影响因素 800 -_影响因素脉冲频率 脉冲幅值脉冲占空比脉冲基值电流b )膜层硬度平均值12014080影响因素脉冲频率脉冲幅值脉冲占空比脉冲基值电流c )膜层厚度差50影响因素脉冲频率脉冲幅值脉冲占空比脉冲基值电流d )膜层硬度差图2直流叠加脉冲电源参数趋势图从图2可以看出以下趋势。

1)膜层厚度平均值。

因素C 和因素D 出现了 较明显的峰值拐点。

因素A 和因素B 基本呈现单 调变化趋势，表现出脉冲频率越大，膜层厚度值越 大；脉冲幅值越大，膜层厚度值越大。

说明脉冲频 率和脉冲幅值的位级有待优选。

2)膜层硬度平均值。

因素C 和因素D 出现了较明显的峰值拐点，因素A 和因素B 基本呈现单 调变化趋势，表现出脉冲频率越大，膜层硬度值越 大；脉冲幅值越大，膜层硬度值越大。

说明脉冲频率和脉冲幅值的位级有待优选。

3) 膜层厚度差值。

因素C 和因素D 出现了较60ZH ILIANG YU KHKAOXING2018年第3期♦总第195期^^00平台]mmi必5mm 、有效长度为3L /4渊约21mm )的铅棒作为 辅助阴极。

3.2孔内电解液流动性差小组利用头脑风暴法，针对要因“孔内电解液 流动性差”提出6项对策方案，通过对比分析，方 案2在满足膜层厚度30^m 〜50滋m ，硬度逸302HV ， 厚度差驻臆15滋m ，硬度差驻臆50H V 的大前提下， 在有效性、可靠性、安全性、可实施性和经济性5 个方面占有较大的优势。

因此选择最佳对策方案为 “孔内通人压缩空气”。