鋁表面陽(yáng)極氧化處理工藝【大解析】

1、- -鋁外表陽(yáng)極氧化處理工藝內(nèi)容來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，由XX機(jī)械展收集整理！更多相關(guān)外表處理工藝展示內(nèi)容，就在XX機(jī)械展！以鋁或鋁合金制品為陽(yáng)極，置于電解質(zhì)溶液中進(jìn)展通電處理， 利用電解作用使其外表形成氧化鋁薄膜的過(guò)程, 稱為鋁及鋁合金的陽(yáng)極氧化處理。經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理，鋁外表能生成幾個(gè)微米幾百個(gè)微米的氧化膜。比起鋁合金的天然氧化膜，其耐蝕性、耐磨性和裝飾性都有明顯的改善和提高。一、外表預(yù)處理 無(wú)論采用何種方法加工的鋁材及制品，外表上都會(huì)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(yùn)手印主要成分是脂肪酸和含氮的化合物、焊接熔劑以及腐蝕鹽類、金屬毛

2、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(duì)制品外表進(jìn)展必要的清洗，使其裸露純潔的金屬基體，以利氧化著色順利進(jìn)展，從而獲得與基體結(jié)合結(jié)實(shí)、色澤和厚度都滿足要求且具有 最正確耐蝕、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。 一脫脂 鋁及鋁合金外表脫脂有有機(jī)溶劑脫脂、外表活性劑脫脂、堿性溶液脫脂、酸性溶液脫脂、電解脫脂、乳化脫脂。幾種脫脂方法及主要工藝列于表-1。在這些方法中，以堿性溶液特別是熱氫氧化鈉溶液的脫脂最為有效。 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(jìn)展外表清洗的過(guò)程，通常也稱為堿腐蝕或堿洗。其作用是作為制品經(jīng)某 些脫脂方法脫脂后的補(bǔ)充處理，以便進(jìn)一步清理

3、外表附著的油污贓物；去除制品外表的自然氧化膜及輕微的劃擦傷。從而使制品露出純潔的金屬基體，利于陽(yáng)極膜的 生成并獲得較高質(zhì)量的膜層。此外，通過(guò)改變?nèi)芤旱慕M成、溫度、處理時(shí)間及其他操作條件，可得到平滑或緞面無(wú)光或光澤等不同狀態(tài)的蝕洗外表。蝕洗溶液的根本 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(jià)螯合劑多磷酸鹽、去污 劑。 三中和和水清洗 鋁制品蝕洗后外表附著的灰色或黑色掛灰在冷的或熱的清水洗中都不溶解，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(jìn)展旨在除去掛灰和殘留堿液，以露出光亮根本金屬外表的酸浸清洗，這種過(guò)程稱為中

4、和、光澤或出光處理。其工藝過(guò)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(shí)間隨金屬組成的不同而有差異，一般浸洗時(shí)間3-5分鐘。含硅或錳的鋁合金制品上的掛灰，可用硝酸 和氫氟酸體積比為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和氧化鉻5-15g/L的溶液或氧化鉻 100g/L加硫酸1840kg/立方米10ml/L溶液中于室溫下進(jìn)展。各道工序間的水清洗，目的在于徹底除去制品外表的殘留液和可溶于水的反響產(chǎn) 物，使下道工序槽液免遭污染，確保處理效率和質(zhì)量。清洗大多采用一次冷水清洗。但堿蝕后的制品普遍采用熱水緊接著是冷水的二重清

5、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(jìn)展氧化處理，所以這道清洗應(yīng)特別認(rèn)真，以防止清潔的外表受污染。否那么前幾道工序的有效處理可能會(huì)因最后的清洗不 當(dāng)而前功盡棄。經(jīng)中和、水清洗后的制品應(yīng)與上進(jìn)展氧化處理。在空氣中停留的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，如停留30-40分鐘，制品就需要重新蝕洗和中和。 二、陽(yáng)極化處理 鋁制品外表的自然氧化鋁既軟又薄，耐蝕性差，不能成為有效防護(hù)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(yáng)極氧化?；瘜W(xué)氧化就是鋁制品在弱堿性或 弱酸性溶液中，局部基體金屬發(fā)生反響，使其外表的自然氧化膜增厚或產(chǎn)生其他一些鈍化膜的處理過(guò)程，常用的化學(xué)氧化膜有鉻酸膜和磷酸膜，它們既

6、薄吸附性又 好，可進(jìn)展著色和封孔處理，表-3介紹了鋁制品化學(xué)氧化工藝?；瘜W(xué)氧化膜與陽(yáng)極氧化膜相比，膜薄得多，抗蝕性和硬度比較低，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(yáng)極化處理。 1、陽(yáng)極氧化膜生成的一般原理 以鋁或鋁合金制品為陽(yáng)極置于電解質(zhì)溶液中，利用電解作用，使其外表形成氧化鋁薄膜的過(guò)程，稱為鋁及鋁合 金的陽(yáng)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(yáng)極氧化的原理實(shí)質(zhì)上就是水電解的原理。當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，在陰極 上，放出氫氣；在陽(yáng)極上，析出的氧不僅是分子態(tài)的氧，還包括原子氧O和離子氧，通常在反響中以分子氧表示。作為陽(yáng)極的鋁被其上析出的

7、氧所氧化，形成無(wú) 水的氧化鋁膜，生成的氧并不是全部與鋁作用，一局部以氣態(tài)的形式析出。 2、陽(yáng)極氧化電解溶液的選擇 陽(yáng)極氧化膜生長(zhǎng)的一個(gè)先決條件是，電解液對(duì)氧化膜應(yīng)有溶解作用。但這并非說(shuō)在所有存在溶解作用的電解液中陽(yáng)極氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性質(zhì)一樣。 3、陽(yáng)極氧化的種類 陽(yáng)極氧化按電流形式分為：直流電陽(yáng)極氧化，交流電陽(yáng)極氧化，脈沖電流陽(yáng)極氧化。按電解液分有：硫酸、草酸、鉻酸、 混合酸和以磺基有機(jī)酸為主溶液的自然著色陽(yáng)極氧化。按膜層性子分有：普通膜、硬質(zhì)膜厚膜、瓷質(zhì)膜、光亮修飾層、半導(dǎo)體作用的阻擋層等陽(yáng)極氧化。鋁及鋁 合金常用陽(yáng)極氧化方法和工藝條件見表-5。其中以直流電硫酸陽(yáng)極氧化法的應(yīng)

8、用最為普遍。 4、陽(yáng)極氧化膜構(gòu)造、性質(zhì) 陽(yáng)極氧化膜由兩層組成，多孔的厚的外層是在具有介電性質(zhì)的致密的內(nèi)層上上成長(zhǎng)起來(lái)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)與金屬外表垂直的管狀孔，它們貫穿膜外層直至氧化膜與金屬界面的阻擋層。以各孔隙為主軸周圍是致密的氧化鋁構(gòu)成一 個(gè)蜂窩六棱體，稱為晶胞，整個(gè)膜層是又無(wú)數(shù)個(gè)這樣的晶胞組成。阻擋層是又無(wú)水的氧化鋁所組成，薄而致密，具有高的硬度和阻止電流通過(guò)的作用。阻擋層厚約 0.03-0.05m，為總膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外層主要是又非晶型的氧化鋁及小量的水合氧化鋁所組成，此外還含有電解液的陽(yáng)離子。 當(dāng)電解液為

9、硫酸時(shí)，膜層中硫酸鹽含量在正常情況下為13%-17%。氧化膜的大局部?jī)?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(yáng)極氧化條 件密切相關(guān)。 二直流電硫酸陽(yáng)極氧化 1、氧化膜成長(zhǎng)機(jī)理 在硫酸電解液中陽(yáng)極氧化，作為陽(yáng)極的鋁制品，在 陽(yáng)極化初始的短暫時(shí)間內(nèi)，其外表受到均勻氧化，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(diǎn)如晶界，雜質(zhì)密集點(diǎn)，晶格缺陷或構(gòu)造變形處 發(fā)生局部溶解，而出現(xiàn)大量孔隙，即原生氧化中心，使基體金屬能與進(jìn)入孔隙的電解液接觸，電流也因此得以繼續(xù)傳導(dǎo)，新生成的氧離子那么用來(lái)氧化新的金屬，并以 孔底為中心而展開，最后集合，在舊膜與金屬之間形成一層新膜，使得局部溶解的

10、舊膜如同得到“修補(bǔ)似的。隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，膜的不斷溶解或修補(bǔ)，氧化反 應(yīng)得以向縱深開展，從而使制品外表生成又薄而致密的內(nèi)層和厚而多孔的外層所組成的氧化膜。其內(nèi)層阻擋層、介電層、活性層厚度至氧化完畢根本都不變，位 置卻不斷向深處推移；而外早一定的氧化時(shí)間內(nèi)隨時(shí)間而增厚。 2、氧化膜厚度計(jì)算 陽(yáng)極氧化生成的氧化膜厚度從理論上可按法拉第第二定律推導(dǎo)的公式進(jìn)展計(jì)算。 3、影響氧化膜生長(zhǎng)和質(zhì)量的因素 當(dāng)電解液的溫度從 20度上升到30度，膜的溶解速度約增加3倍。隨電流密度的增加，制品被養(yǎng)護(hù)的金 屬量、外表生成的鋁氧化膜厚度都隨著增加。硫酸濃度對(duì)氧化膜厚度的影響不大，為獲得中等厚度、多孔而易于著色和封閉

11、、抗蝕性較高的膜層，濃度最好為15% -20%；溶液用去離子水要求氯離子<15mg/L、鐵離子<1mg/L、硫酸根離子<30mg/L，電阻率為5×10的5-6次方 cm；溶液中雜質(zhì)允許的最大含量鋁離子 20g/L，銅離子 2g/L，鐵離子 5g/L，氯離子 0.1g/L。隨著陽(yáng)極氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，氧化膜的 厚度增加，到一定厚度后，由于膜厚電阻增加、導(dǎo)電能力下降，膜的生長(zhǎng)速度減慢，有的合金即使延長(zhǎng)氧化時(shí)間，膜的厚度也不會(huì)再增加。不同的鋁合金的陽(yáng)極氧化 膜有不同的色彩，純鋁上的膜無(wú)色透明，使金屬的光澤完全保持下來(lái)；高純鋁添加少量的鎂，膜色不會(huì)因氧化時(shí)間的延長(zhǎng)而改變，當(dāng)鎂的

12、含量超過(guò)2%，膜變暗濁 色；鋁硅合XX極氧化時(shí)，硅不會(huì)被氧化或溶解，局部進(jìn)入膜層使膜呈暗灰色。含硅量大時(shí)，陽(yáng)極氧化前先用氫氟酸浸泡，膜色會(huì)有所好轉(zhuǎn)，一般含硅5%以上的合 金不適合做光亮著色制品，含量達(dá)13%就難于進(jìn)展陽(yáng)極化處理；含銅的合金，當(dāng)含量較少時(shí)，膜呈綠色，隨銅含量的增加，膜薄，色調(diào)深暗。某些變形鋁合金的陽(yáng) 極氧化處理見表-6。鋁合金在硫酸溶液中陽(yáng)極氧化，由于氧化膜在外表上形成、生長(zhǎng)和溶解，引起電阻的變化，使過(guò)程中的電流、槽端電壓及電流密度都隨之發(fā)生 變化。實(shí)際操作中電壓升高不宜太快，否那么會(huì)使生成的膜不均勻。 4、建筑鋁型材陽(yáng)極氧化工藝 建筑鋁材是目前陽(yáng)極氧化處理的主要產(chǎn)品， 其中75

13、%-85%是用常規(guī)硫酸法處理。中國(guó)建筑型材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定氧化膜的厚度大于10m。建筑鋁材陽(yáng)極氧化工藝的最正確工藝參數(shù)為電解液硫酸15%±2%， 鋁離子含量小于5g/L，溶液溫度21±10C，電流密度1.3±0.05A/dm2，時(shí)間對(duì)LD31合金30min，那么10m；60分鐘，那么 可達(dá)18m電壓18V，溶液用純水配制。 三其他陽(yáng)極氧化 1、草酸陽(yáng)極氧化 對(duì)硫酸陽(yáng)極氧化影響的大局部因素也適用于草酸陽(yáng)極氧化，草酸陽(yáng)極氧化可采用直流電、 交流電或者交直流電迭加。用交流電氧化比直流電在一樣條件下獲得膜層軟、彈性較??；用直流電氧化易出現(xiàn)孔蝕，采用交流電氧化那么可防止，隨著交流成分的增 加，膜的抗蝕性提高，但顏色加深，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(guò)程中每Ah約消耗0.13- 0.14g，同時(shí)每Ah有0.08-0.09g的鋁溶于電解液生成草酸鋁，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(shí)，溶液那么失效。草酸電解液對(duì)氯化物十分敏感，陽(yáng)極氧化純鋁或鋁合金時(shí)，氯化物的含量分別不應(yīng)超過(guò)0.04-0.02g/L，溶液最好用純水 配制。電解液溫度升高，膜層減薄。為得到厚的膜，那么應(yīng)提高溶液的pH值。直流電陽(yáng)極氧化用鉛、石墨或不銹鋼做陰極，其與陽(yáng)極的面積比為1：2-1： 1