陽極氧化工藝參數(shù)的影響

1、陽極氧化工藝參數(shù)的影響1）H2S04濃度。改變H2S04濃度對氧化膜的阻擋層厚度，溶液的導(dǎo)電性、氧化膜的耐蝕性 和耐磨性以及后處理的封孔質(zhì)量都將產(chǎn)生一定的影響。H2S04濃度 阻擋層厚度 維持電壓 耐蝕、耐磨性 氣化膜質(zhì)量膜層發(fā)灰，疏松，膜孔外層孔徑大.封孔困難2）槽液溫度陽極氧化過程中，部分電能會轉(zhuǎn)化為熱能，槽液溫度會不斷上升，而隨著溫度的上升， 膜層損失會增加而且成膜質(zhì)量變差，膜耐磨性下降，尤其對15um以上膜層，甚至在空氣中 就會出現(xiàn)“粉化”現(xiàn)象，因此過程中需要對槽液降溫，以維持適宜的溫度。一般來說：槽溫在一定范國內(nèi)提離，獲得氧化膜重量減小，膜變軟但較光亮。槽液溫度鬲，生成的敘化膜外層膜

2、孔徑和度變大，造成封孔困難，也易產(chǎn)生封孔“粉霜”。 槽溫較鬲時，氧化膜易染色。但對于保持顏色深淺一致時較難，所以一般染邑膜的氧化溫度 為2025"C降低溫度，得到的敘化膜硬度高，耐磨性好，在氧化過程中維特電流密度所需電 壓較高，能耗大，所以一般普通敘化選擇1822°C3）鳳化電壓陽極氧化電壓決定氧化膜的孔徑大小，低壓生成的膜孔徑小，孔數(shù)多，而鬲壓生成的膜 孔徑大，孔數(shù)小，一定范國內(nèi)離壓有利于生成致密，均勻的膜。4）電流密度電流密度大，成膜快，生產(chǎn)效率高，但過商則易燒傷工件。一般電流密度控制在dm2范 國內(nèi)電流密度低，生產(chǎn)效率低，但處理面光亮（約1 A/dm2）電流密度商，成

3、膜快，但易產(chǎn)生軼膜，甚至燒傷如果冷凍能力足夠，攪拌良好，則采用較大電流鳳化，有利于提鬲膜的耐磨性。5）6）攪拌足夠的攪拌可保持槽液溫度的均勻和恒定，對于控制膜厚，膜層質(zhì)量，著色均勻性均有 好處。7）鋁離子和其它雜質(zhì)的影響鋁離子。AI3+離子含董升鬲會使電流密度下降。鋁含董較離會使染色困難，而一定的鋁含 量對氧化膜厚度，耐蝕性，耐磨性有很大好處。一般來說鋁含董riOg/L會產(chǎn)生有利影響， 趨過10g/L造成不利影響。我國大多廠家選擇控制為1218g/L其他陽離子雜質(zhì)鐵含董超過2550mg/g時會導(dǎo)致光亮度下降，膜層松軼等。銅、銀總量超 ii 10Omg/g時，將使氧化膜原有的耐蝕性降低，易產(chǎn)生鹽

4、霧試驗不合格。-、表面預(yù)處理無論采用何種方法加工的鋁材及制品，表面上都會不同程度地存在著污垢 和缺陷，如灰塵、金屬氧化物（天然的或高溫下形成的氧化鋁薄膜）、殘留油污、瀝青標(biāo)志、 人工搬運手?。ㄖ饕煞质侵舅岷秃幕衔铮?、焊接熔劑以及腐蝕鹽類、金屬毛刺、 輕微的劃擦傷等。因此在氧化處理之前，用化學(xué)和物理的方法對制品表面進行必要的清洗， 使其裸露純凈的金屬基體，以利氧化著色順利進行，從而獲得與基體結(jié)合牢固、色澤和厚度 都滿足要求且具有最佳耐蝕、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。（一）脫脂鋁及鋁合金表面脫脂有有機溶劑脫脂、表面活性劑脫脂、堿性溶液脫脂、酸性溶液脫脂. 電解脫脂、乳化脫脂。乳化溶液

5、石蠟三乙醇胺油酸松油水常溫 適當(dāng) 水清洗 溶液組成以體積記有機溶劑是利用油脂易溶于有機溶劑的特點進行脫脂，常用的溶劑有汽油、煤油、乙醇、 乙酸異戊脂、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯等。有機溶劑僅用于小批量小型的或極污穢的制品 脫脂處理。表面活性劑是一些在很低的濃度下，能顯著降低液體表面張力的物質(zhì)。常用于脫 脂的表面活性劑有肥皂、合成洗滌劑.十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等。堿性脫脂溶 液的配方非常多，傳統(tǒng)工藝采用磷酸鈉、氫肌化鈉和硅酸鈉，其中磷酸鈉和硅酸鈉有緩蝕. 潤濕、穩(wěn)定作用，溶液加熱和攪拌有助于獲得最好的脫脂效果。油脂在酸的存在下也能進行 水解反應(yīng)生成甘油和相應(yīng)的鬲級脂肪酸。電解脫脂可用陽極

6、電流、陰極電流或交流電。在堿 性溶液中陰極電流脫脂，陽極最好為鍍線鋼板。其在鋁及鋁合金表面處理中不常用。乳化脫 脂所用的溶液為互不溶解的水與有機溶劑紐成的兩相或多相溶液，并添加有降低表面張力及 對各相均有親和力的去污劑。（二）堿蝕劑堿蝕劑是鋁制品在添加或不添加其他物質(zhì)的氫氧化鈉溶液中進行表面清洗的過程，通常也 稱為堿腐蝕或堿洗。其作用是作為制品經(jīng)菜些脫脂方法脫脂后的補充處理，以便進一步淸理 麥面附著的油污贓物；清除制品表面的自然氧化膜及輕微的劃擦傷。從而使制品露出純凈的 金屬基體，利于陽極膜的生成并獲得較高質(zhì)量的膜層。此外，通過改變?nèi)芤旱募~成、溫度. 處理時間及其他操作條件，可得到平滑或緞面無

7、光或光澤等不同狀態(tài)的蝕洗表面。蝕洗溶液 的基本組成是氫氧化鈉，另外還添加調(diào)節(jié)劑（NaF、硝酸鈉），結(jié)垢抑制劑、（葡萄糖酸鹽. 庚酸鹽、酒石酸鹽、阿拉伯膠、糊精等）、多價螯合劑（多磷酸鹽）、去污劑鋁表面陽極氧化處理方法（二）鋁表面陽極氧化處理方法（二）（三）中和和水淸洗鋁制品蝕洗后表面附著的灰邑或黑色掛灰在冷的或熱的淸水洗中都不溶解，但卻能溶于酸 性溶液中，所以經(jīng)熱堿溶液蝕洗的制品都得進行旨在除去掛灰和殘留堿液，以露出光亮基本 金屬表面的酸浸清洗，這種過程稱為中和、光澤或出光處理。其工藝過程是制品在300-400g/L 硝酸（1420kg/立方米）溶液中，室溫下浸洗，浸洗時間隨金屬組成的不同而有

8、差異，一般 浸洗時間3-5分鐘。含硅或猛的鋁合金制品上的掛灰，可用硝酸和氫氛酸體積比為3:1的混合 液，于室溫下處理5-15秒。中和處理還可以在含硝酸300-400g/L和氣化鶴5-15g/L的溶液或 氧化珞100g/L加硫酸（1840kg/立方米）10ml/L溶液中于室溫下進行。冬道工序間的水淸洗, 目的在于徹底除去制品表面的殘留液和可溶于水的反應(yīng)產(chǎn)物，使下道工序槽液免遭污染，確 保處理效率和質(zhì)量。清洗大多釆用一次冷水淸洗。但堿蝕后的制品普遍釆用熱水緊接著是冷 水的二重清洗。熱水的溫度為40-60度。中和處理后的制品經(jīng)水清洗就可以進行氧化處理， 所以這道淸洗應(yīng)特別認(rèn)真，以防止清潔的麥面受污染

9、。否則前幾道工序的有效處理可能會因 靈后的清洗不當(dāng)而前功盡棄。經(jīng)中和.水清洗后的制品應(yīng)與上進行氧化處理。在空氣中停留 的時間不宜過長，如停留30-40分鐘，制品就需要重新蝕洗和中和。二.陽極化處理鋁制品表面的自然氧化鋁既軟天薄,耐蝕性差，不能成為有效防護層更不適合著色。人工 制氧化膜主要是應(yīng)用化學(xué)氧化和陽極氧化?；瘜W(xué)氧化就是鋁制品在弱堿性或弱酸性溶液中， 部分基體金屬發(fā)生反應(yīng)，使其表面的自然氧化膜增厚或產(chǎn)生其他一些鈍化膜的處理過程，常 用的化學(xué)氧化膜有餡酸膜和磷酸膜，它們既薄吸附性又好，可進行著色和封孔處理，表-3 介紹了鋁制品化學(xué)氧化工藝。化學(xué)血化膜與陽極敘化膜相比，膜薄得多,抗蝕性和域度比

10、較 低，而且不易著色，著色后的耐光性差，所以金屬鋁著色與配色僅介紹陽極化處理。鋁表面陽極氧化處理方法（三）（一）陽極氧化處理的一般槪念1. 陽極氧化膜生成的一般原理以鋁或鋁合金制品為陽極置于電解質(zhì)溶液中，利用電解作用，使其表面形成氧化鋁薄膜的 過程，稱為鋁及鋁合金的陽極氧化處理。其裝置中陰極為在電解溶液中化學(xué)穩(wěn)定性高的材料， 如鉛.不銹鋼、鋁等。鋁陽極江化的原理實質(zhì)上就是水電解的原理。當(dāng)電流通過吋，在陰極 上，放出氫氣：在陽極上，析出的氧不僅是分子態(tài)的從，還包括原子氧（0）和離子氧，通 常在反應(yīng)中以分子氧表示。作為陽極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無水的氧化鋁膜，生 成的氧并不是全部與鋁作用，

11、一部分以氣態(tài)的形式析出。2、陽極氧化電解溶液的選擇陽極氧化膜生長的一個先決條件是，電解液對氧化膜應(yīng)有溶解作用。但這并非說在所有存 在溶解作用的電解液中陽極氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性質(zhì)相同。3、陽極氧化的 種類陽極氧化按電流形式分為：直流電陽極氧化，交流電陽極氧化，脈沖電流陽極氧化。按電 解液分有：硫酸、草酸、絡(luò)酸、混合酸和以磺基有機酸為主溶液的自然著色陽極氧化。按膜 層性子分有：普通膜、硬質(zhì)膜（厚膜人 瓷.質(zhì)膜、光亮修飾層、半導(dǎo)體作用的阻擋層等陽極 氧化。其中以直流電硫酸陽極氧化法的應(yīng)用最為普遍。4、陽極氧化膜結(jié)構(gòu)、性質(zhì)陽極氧化膜由兩層紐成.多孔的厚的外層是在具有介電性質(zhì)的致密的內(nèi)層上

12、上成長擔(dān)來的， 后者稱為阻擋層（也稱活性層）。用電子顯微鏡觀察研究，膜層的縱橫面幾乎全都呈現(xiàn)與金 屬表面垂直的管狀孔，它們貫穿膜外層直至氧化膜與金屬界面的阻擋層。以各孔隙為主軸周 國是致密的氧化鋁構(gòu)成一個蜂窩六棱體，稱為甜胞，整個膜層是又無數(shù)個這樣的晶胞組成。 阻檔層是又無水的氧化鋁所組成，薄而致密，具有鬲的硬皮和阻止電流通過的作用。阻擋層 厚約,為總膜后的昴。氧化膜多孔的外層主要是又非晶型的氧化鋁及小董的水合氧化鋁所組 成，此外還含有電解液的陽離子。當(dāng)電解液為硫酸時，膜層中硫酸鹽含量在正常情況下為 13%-17%o A化膜的大部分優(yōu)良特性都是由多孔外層的厚度及孔隙率所覺決定的，它們都與 陽極

13、氧化條件密切相關(guān)。（二）直流電硫酸陽極氧化 氧化膜成長機理在硫酸電解液中陽極氧化.作為陽極的鋁制品，在陽極化初始的短暫時間內(nèi)，其表面受到 均勻氧化，生成極薄而有非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱點（如晶界，雜質(zhì) 密集點，晶格缺陷或結(jié)構(gòu)變形處）發(fā)生局部溶解，而出現(xiàn)大董孔隙，即原生氧化中心，使基 體金屬能與進入孔隙的電解液接觸，電流也因此得以繼續(xù)傳導(dǎo)，新生成的氧離子則用來氧化 新的金屬，并以孔底為中心而展開，最后匯合，在舊膜與金屬之間形成一層新膜，使得局部 溶解的舊膜如同得到“修補”似的。隨著氧化時間的延長，膜的不斷溶解或修補，氧化反應(yīng) 得以向縱深發(fā)展，從而使制品表面生成又萍而致密的內(nèi)層和

14、厚而多孔的外層所組成的氧化 膜。其內(nèi)層（阻擋層、介電層、活性層）厚度至氧化結(jié)束基本都不變，位置卻不斷向深處推 移：而外早一定的氧化時間內(nèi)隨時間而增厚。鋁表面陽極氧化處理方法（四）（三）其他 陽極氧化1. 草酸陽極氧化對硫酸陽極氣化影響的大部分因素也適用于草酸陽極氣化，草酸陽極氧化可釆用直流電. 交流電或者交直流電迭加。用交流電氧化比直流電在相同條件下獲得膜層軟.彈性較小；用 直流電氧化易出現(xiàn)孔俅，采用交流電氧化則可防止，隨著交流成分的增加，膜的抗蝕性提離， 但顏邑加深，著色性比硫酸膜差。電解液中游離草酸濃度為3%-10%, 一般為3%-5%,在氧化 過程中每Ah約消耗，同吋每Ah有的鋁溶于電解

15、液生成草酸鋁，需要消耗5倍于鋁量的草酸。 溶液中的鋁離子濃度控制在20g/L以下，當(dāng)含30g/L鋁時，溶液則失效。草酸電解液對氯化 物十分敏感，陽極氧化純鋁或鋁合金時，氮化物的含量分別不應(yīng)超過，溶液置好用純水配制。 電解液溫度升商，膜層減薄。為得到厚的膜，則應(yīng)提爲(wèi)溶液的pH值。直流電陽極氧化用鉛、 石墨或不銹鋼做陰極，其與陽極的面積比為（1: 2）-（仁1）之間。草酸是弱酸，溶解能 力低，鋁氧化時，必須冷卻制品及電解液。草酸膜層的厚度及顏色依合金成分而不同，純鋁 的膜厚呈淡黃或銀白邑，合金則膜薄色深如黃色、黃銅邑。氧化后膜層經(jīng)清洗，若不染邑可 用X10的4次方Pa壓力的蒸汽封孔30-60分鐘。

16、2、鉆酸陽極氧化餡酸陽極氧化工藝見表-4。氧化過程中應(yīng)經(jīng)常進行濃度分析，適時添加餡肝。電解的陰極 材料可用鉛、鐵.不銹鋼，最好的陽陰面積比為（5: 1） - （10: 1）o當(dāng)溶液中三價餡離子 多時，可用電解的方法使其氧化成六價格離子。溶液中的硫酸鹽含董超過,陽極氧化效果 不好，硫酸根離子多時可加入氫氧化領(lǐng)或者碳酸領(lǐng)使其生成硫酸頓沉淀。溶液中氮化物含董 不應(yīng)超過L。溶液中珞含瑩超過70g/L時就應(yīng)稀釋或更換溶液。箔酸陽極氧化有電壓周期變 化的陽極氧化方法或恒電壓陽極氧化法（快速鉆酸法）兩種。3、破質(zhì)（厚膜）陽極氣化碇質(zhì)陽極氧化是鋁及鋁合金表面生成厚而堅z更氧化膜的一種工藝方法。硬質(zhì)膜的最大厚度

17、 可達250pm ,純鋁上形成的膜層微皺度為MPa,合金的一般為4000-6000MPat與硬餡鍍層 的相差無幾，它們在低符合時耐磨性極佳，啓質(zhì)膜的孔陳率約為20%左右，比常規(guī)硫酸膜低。4. 進質(zhì)陽極氧化進質(zhì)陽極氧化鋁及鋁合金在草酸、檸檬酸和硼酸的鐵鹽.錯鹽或飪鹽溶液中陽極氧化，溶 液中鹽類金屬的氫氧化物進入氧化膜孔隙中，從而使制品表面顯示出與不透明而致密的搪瓷 或具有特殊光澤的類似塑料外觀的處理過程。冕質(zhì)陽極氧化處理工藝流程與常規(guī)硫酸陽極氧 化基本一致，不同的是進質(zhì)陽極氧化是在離的直流電壓(115-125V)和較高的溶液溫(50-60 度)、電解液經(jīng)常攪拌、經(jīng)常調(diào)節(jié)pH值使之處于范圍內(nèi)的條件進行。在工業(yè)上越來越廣泛地釆用陽極氧化的方法在金屬表面形成厚而致密的氧化膜層，以顯著改 變其耐蝕性，提高破度、耐磨性和裝飾性能。陽極氧化是國現(xiàn)代最基本和最通用的表面處理 的方法。陽極氧化可分為普通陽極氧化