铝阳极氧化如何满足制动钳当前与未来的要求

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随着铝汽车制动部件市场份额的不断增加，市场对相关部件的质量要求也越来越高。防腐保护和物理外观改善等因素对产品的短期和长期性能以及系统可靠性非常重要，而阳极氧化工艺对实现这些性能起着至关重要的作用。

鉴于铝合金刹车片的结构特点，阳极氧化工艺对涂层有很高的要求，同时也对工艺供应商提出了一些特殊要求。因此，阳极氧化铝卡钳不仅需要满足各种要求，还需要满足引领未来汽车行业工艺和性能改进趋势的要求。

如何提高阳极氧化制动钳的性能

目前，铝合金在汽车制动部件制造材料中占有很大比重。市场上这种制动部件的质量要求(见图1)在不断提高。汽车制造商不仅需要保证系统的可靠性，还需要满足耐腐蚀性和装饰性的要求。

鉴于铝合金成分和刹车零件的严格质量要求，阳极氧化应用和工艺供应商正面临前所未有的特殊要求。

图1:以盘式制动系统为例，卡钳是红色的

80%装有盘式制动器的车辆有广阔的市场前景

2016年，中国生产了超过9200万辆乘用车，其中80%配备了盘式制动器。大约20%(1500万辆车)装有铝制制动部件。

一个例子是卡钳壳体。现代汽车制动系统通常使用铸铁产品或铸铁支架和铝制卡钳壳体的组合产品。为了获得与类似卡钳相同的强度，铝卡钳的尺寸通常大于铸铁卡钳的尺寸。即使如此，铝卡钳的重量仍然比铸铁卡钳的重量小。

由于空和小作用力之间的限制，铝制制动器壳体主要用于中小型车辆，通常仅用于后桥。在较大的车辆中，可以使用较大的零件，因为可用/0/房间较大，这意味着铝制制动卡钳可以安装在前轴上。

制造商通常使用电镀涂层(如锌或锌镍和/或油漆)进行表面处理，这不仅可以保护铸铁制动器免受腐蚀，还可以美化其外观。图2和3显示了这种涂层的外观。vda 237？300是制动钳表面保护指南，是大多数产品规格的基础。然而，这种涂层的质量和可用性因车辆类型和规格而异。通常，大规模生产的汽车没有任何特殊的腐蚀要求。因此，铝制制动器壳体不需要表面处理或仅需要钝化处理。

对于质量要求高的车辆，铝制动钳可以进行阳极氧化处理，以提高产品的耐腐蚀性和耐磨性，并改善其外观。此外，制动钳的装饰性能可以进一步提高，因为铝制动壳的表面可以在阳极氧化过程中着色或在处理后涂漆。

图2:铸铁制动钳

图3:镀锌铸铁制动钳

根据汽车应用的需求定制34

汽车应用对所需的保护类型和相应的处理方法有一定的要求。例如，没有处理，油漆，普通阳极氧化和硬质阳极氧化是不同的。这种应用使用特定的铝合金，最大合金总含量为10%，最大铜含量为2%。当最大铜含量为5%时，需要
硬质阳极氧化。alsi7mg和alsi5cu4等合金已被证明特别适用于制动部件。因为表面不同，所以必须考虑每个表面的不同要求。

大多数低价车都配有铝制卡钳，对防腐蚀或美观的要求较低。因此，这些卡钳在铸造和加工后不会进行表面处理。虽然这会影响汽车的外观，但腐蚀不会对部件的功能产生不利影响。

既美观又耐腐蚀的涂漆表面

从美观和长期耐腐蚀性的角度来看，卡钳壳体的涂漆非常重要。可见区域是指车轮中直接可见的装配零件，其美学考虑是最重要的，因此该区域需要完美的表面。在直视领域，行业对制动表面的喷涂设计、功能和性能不断提出更高的要求(见图4)。卡钳壳体的表面应具有均匀的颜色和结构，类似于相应零件(如卡钳支架)的表面。从功能角度来看，涂漆零件的要求与未涂漆卡钳的要求相同。

喷漆前，钝化不含六价铬的零件。这个过程完成后，零件被喷漆，加工，然后阳极氧化。

图4:制动器的可见区域

阳极氧化表面的要求和相关标准

对于阳极氧化表面，氧化层的厚度通常为5-25 μm(0.6-1 μm)。由于严格的公差要求，设计人员在设计部件时会考虑阳极氧化过程会影响原材料。阳极氧化的要求并不总是适用于整个组件，但通常仅限于主表面区域。阳极氧化后，零件表面必须至少光滑且无污渍。

阳极氧化表面的要求和相关标准包括:

？外观和颜色(一致)

？氧化层厚度(uni en iso 2360或uni en iso 1463)

？尺寸/公差(根据图纸)

？粗糙度(根据图纸)

？耐腐蚀性(uni en iso 9227或astm b117)

功能(取决于公司)

耐光性(iso 2135)

耐液性(汽油、清洁剂，如uni en iso 2812- 1)最常用于涂漆表面

高压清洗(取决于公司)最常用于涂漆表面。56

根据具体应用情况，卡钳壳体通常采用普通阳极氧化涂层，而活塞等需要高耐磨性和中等耐腐蚀性的零件通常采用硬质阳极氧化涂层。阳极氧化可以是无色的，或者阳极氧化膜可以用有机染料对氧化层进行染色。

根据高耐蚀性的要求，汽车制动钳或零件氧化层的推荐厚度一般为15-25μm (0.6-1ml)，硬质阳极氧化层的推荐厚度为30μm (1.2ml)。应在加工表面进行层厚测量，以确保获得的结果足够准确。建议使用经uni en iso 2360认证的涡流法或uni en iso 1463的显微法。

根据uni en iso 9227或astm b117，耐腐蚀性是阳极氧化处理的另一个重要要求，这是通过中性盐雾(nss)试验确定的。中性盐雾试验的要求取决于阳极氧化层的厚度和密封类型，但通常在120小时到480小时之间产生不到1
%的白锈。

对于最高等级的要求，可要求720小时中性抗腐蚀试验引起的白腐蚀小于5%。7在阳极氧化至少48小时后，必须对密封质量进行评估，并且应根据iso2143: 2017(最高:等级1)进行颜色损失测试分析。8

阳极氧化处理的工艺参数

汽车制动钳阳极氧化过程通常遵循一套标准规则。根据要求，零件可通过喷砂、机械研磨或抛光进行处理。电解抛光可用于小零件，以增加氧化层的均匀性和改善其外观。作为阳极氧化前的预处理，制动钳必须进行除油、去黑膜和有时增亮处理。

具有防腐性能的阳极产生的氧化层需要密封。最常见的方法是先用镍密封，然后以两者结合的形式用热水密封。在使用热水的封闭过程中，必须在至少96℃的去离子水中浸泡3分钟/微米层厚度。或者在至少60℃的热水中预密封，然后冷密封。根据标准要求，也可采用化学三价铬处理(热水密封的使用视情况而定)。

下表显示了20μm(0.8密耳)厚的常规阳极氧化处理，然后冷密封的过程，以实现alsi7mg上480 h nss的高腐蚀保护。

表1:常规阳极氧化的工艺实例。9

在本例中，首先，制动器外壳经过25 μm(1密耳)厚的硬质阳极氧化处理，然后进行钝化处理，以提供高度的防腐蚀保护。alsi7mg型制动器在中性盐雾试验中获得了120 h 1%的白锈和720 h 5%的白锈。

表2:硬质阳极氧化工艺的例子。10

工业市场的未来趋势

随着人们越来越关注化工产品对环境的影响，安全问题也越来越受到重视。市场对能够在低温环境下工作并满足立法要求的无镍封闭工艺的需求正在逐渐增加。此外，原始设备制造商希望其供应商提供的工艺能够满足高防腐要求。领先的系统供应商已经开始投资相关的R&D项目，以开发相关的解决方案；然而，现有技术不能满足所有市场需求。

另一个关键趋势是制动系统部件的外观需要保持一致。酸性锌镍涂层铸铁支架和阳极氧化铝制动钳的外观不同，目前市场上还没有普遍接受的解决方案，如下图5所示。

为了制定一个长期计划来应对这些行业的挑战，并为制造商及其客户提供高质量的产品，迈斯对其领先的R&D项目进行了大量投资。例如，Macmilla开发了一系列无硼脱脂剂、无硝酸黑化膜和耐高ph值密封剂，以满足当前和未来的市场需求。

图5:镀锌铸铁(上部)和阳极氧化铝(下部)

目前，铝零件的质量已成为焦点，阳极氧化已成为最终工艺的首选。因此，涂料应用和工艺供应商需要更紧密地合作，以确保开发出最佳工艺，并符合全球相关环境法律法规，以满足原始设备制造商更复杂的要求。

麦克米伦的团队积极响应原始设备制造商和立法者的要求，开发了更环保的无硼无镍工艺和产品。除了阳极氧化工艺，麦克米伦还可以提供电镀工艺。当应用公司应用麦克米伦产品时，其独特的特性将赋予应用公司强大的竞争优势。麦克米伦的原始设备制造商团队直接与原始设备制造商、一流的供应商和客户合作，提供一流的技术和专业知识，帮助合作伙伴实现卓越的运营和流程创新。

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关于我们

麦克米伦工业解决方案是麦克米伦性能解决方案的一个分支。我们公司为客户提供表面处理的化学工艺解决方案，以提高日常使用产品的性能。美敦力的化学工艺、材料和涂层可以保护和改善汽车、航空、建筑、石油和电子行业所用部件的性能。凭借精湛的工艺和独特的制动钳和紧固件质量保证体系，麦克米伦为全球汽车行业提供了卓越的全球统一的表面处理技术。