阳极氧化学习资料

阳极氧化阳极氧化制作人：PM一课程海燕2012年11月2012年11月目录目录一.阳极概述二.阳极氧化原理图解三.阳极设备及挂具四.阳极工艺四阳极工艺五.阳极制程分析六.国内常用阳极氧化分析七阳极产品检测重点七.阳极产品检测重点八.阳极不良样品分析及改善对策阳极概述一.阳极概述阳极氧化（anodicoxidation）：金阳极氧化（anodicoxidation）：金属或合金的电化学氧化。铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下,由于外加电流的作用,在铝制品(阳极)上于外作用,在形成一层氧化膜的过程.阳极氧化如果没有特别指明，通常是指硫酸阳极氧化。电解池本身作为阴极，在一定电压电流等条件下使阳极发生氧化从而使工等条件下，使阳极发生氧化，从而使工件表面形成氧化膜。作用：提高了硬度和耐磨性，良好的耐热性，优良的绝缘性，也增强了抗耐热性，优良的缘性，增强了抗腐蚀性能。同时，阳极氧化后的微孔吸附能力强，有利于染色。二阳极氧化原理图解二.阳极氧化原理图解◎阳极氧化整流器◎阳极→氧化◎阴极→还原传感器AVA冷却阳极电解液冷却阳极(产品）吹风机阴极循环三阳极设备及挂具三.阳极设备及挂具自动阳极线阳极槽输送网式烘箱挂挂材料的选择挂具Attention:挂具材料的选择---锥体及螺纹处应采用钛合金制作，蝶形螺母及压板应选用钢板或钛合金，其他部位可以采用铝合金挂具槽液面以部用铝合金，挂具槽液面以下部位及交界面应涂上绝缘胶，可减少电力的消耗，或避免挂具在空气与液面处溶断。四阳极工艺四.阳极工艺上挂中和碱蚀脱脂挂中和碱蚀脱脂化抛阳极中和染色下挂烘干封孔五阳极制程分析五.阳极制程分析1.脱脂：利用脱脂剂对油脂进行皂化和乳化作用以除去皂化性油脂；同时用皂化反应：生成可溶于水的甘油和脂肪酸盐甘油可随水而乳化作用，以除去皂化性油脂；同时用表面活性剂的乳化作用，以除去非皂化性油脂。作用：除去产品表面的油脂，脏污和保油和脂肪酸盐，甘油可随水而离开制品表面，而脂肪酸盐则有表面活性剂的乳化、分散作用。乳化反应将种液体分散到作用：除去产品表面的油脂，脏污和保护膜残留下的胶。不良：脱脂不干净会产生油花。酸性脱脂剂：除油快，但对产品的表乳化反应：将一种液体分散到第二种不相溶的液体中去的过程酸性脱脂剂：除油快，但对产品的表面有轻微的腐蚀，时间40s，温度75°+/-5°（拉丝件）中性脱脂剂：相对酸性脱脂剂除油速表面活化剂：通过改变矿物表度慢但不会腐蚀铝材，时间1min—5min，温度65°+/-5°（车销件、拉丝件）表面活化剂：通过改变矿物表面的化学组成，消除抑制剂作用，使之易于吸收捕收剂。抑制剂：降低矿粒表面的疏水性使它们不容易浮起碱性脱脂剂：渗透力，乳化力强，能细粒化油脂及污垢，并能使之脱离金属表面，时间2min—3min,温度55°（喷砂件）性，使它们不容易浮起。捕收剂：提高煤粒表面疏水性，使其易于向气泡附着。件）2.碱蚀：利用碱蚀剂去除铝材表面小毛刺、小刮伤，使表面平滑、细腻；去除表面脏污。3.中和1:清洗铝件表面在碱洗过程中所产生黑膜。温度溶剂：99%NaOH温度65°/5°温度：夏季：常温冬季：35±2℃（冬季需加温，如不加温中和速度比较慢）温度：65°+/-5°时间：10s-30s如不加温中和速度比较慢）时间：10-20s溶剂更换：若溶剂中铝含量超过15g/L,则更换，一般半年更换一次碱蚀的时间越长会中和槽溶液：68%HNO3、水(HNO3浓度太高会腐蚀产品，浓度太低会产生黑膜去除不净现象）换次，碱蚀的时间越长，会使产品的光泽越暗水洗：碱蚀后两次常温自来水度太低会产生黑膜去除不净现象）換槽時間：寿命约为一个月水洗：碱蚀后两次常温自来水洗（一个班换一次水）中和後需2次自來水洗4.化抛：利用化学药品硝酸，硫酸，磷酸等对材料进行的化学抛光。增加表面的光泽度和光滑度(虽然化抛时间越长就越亮，但是会腐蚀产品，影响拉丝、喷砂的效果）温度：100°—120°不良麻点(酸腐蚀)不良：麻点(酸腐蚀)时间：30秒（依光泽度的要求）化抛槽溶液：两酸化抛：H2SO4（硫酸）、H3PO4（磷酸）三酸化抛：H2SO4H3PO4HNO3（硝酸）三酸化抛：H2SO4、H3PO4、HNO3（硝酸）溶液更换：按照客户光泽度的要求，光泽度在450（化抛后的光泽度）以上需1周换一次。如果光泽度在450以下一般半年换一次。泽度）以上需1周换次。如果光泽度在450以下般半年换次。化抛后的光泽度在整个阳极过程中光泽度是最高的，化抛过后其他的流程都会降低光泽度。其他的流程都会降低光泽度。5.中和2:清洗铝件表面在化抛過程中所产生的黑膜温度：夏季常温夏季：常温冬季：35±2℃（冬季需加温，如不加温中和速度比较慢）时间1020时间：10-20s中和槽溶液：98%HNO3、水换槽时间：一般寿命为一个月，具体依据临场经验（清洗黑膜是否彻底）中和后需2次自来水洗+1次纯水洗，以确保产品在进行阳极电解时表面无任何的脏污中和后会测光泽，若光泽度不够则再次进行化抛，若光泽度过高则通过碱洗降低光泽度6.阳极：通过电流使硫酸及铝材产生化学变化，进一步在铝材表面生成铝气化膜。铝氧化膜生成后才能使染剂快速、均匀的着色于铝材表面着色于铝材表面。阳极一小时约产生10um厚度的氧化膜温度20°/2°温度：20°+/-2°电压：14v+/-1v纯水槽阳极槽溶液：98%硫酸+纯水时间：本色系25-30min其它色系50-时间：本色系2530min，其它色系5060min注：阳極前：检查产品光泽度是否已达要求；確保產品阳極前：检查产品光泽度是否已达要求；確保產品表面乾淨無任何髒污；挂架上的产品安隐固定阳極工作中：避免电流短路现象产生阳極后：氧化膜的保护阳极槽阳极槽7染色当氧化过的制品浸入染料溶液7.染色：当氧化过的制品浸入染料溶液中，染料分子通过扩散作用进入氧化膜的膜孔中，同时与氧化膜形成难以分离的共价键和离子键阳极染色问题及原因分析价键和离子键。时间：约10分钟，不同颜色不同膜厚染色时间不同水质水质：建议用纯水、蒸馏水、或者软水。严禁使用自来水、地下水或山泉PH值：5-6，不同ph值，可能会有不同的色调，为加强ph值的稳定性，可在配制槽液时加入缓冲溶液，同时要加强染色前阳极染色问题分析水严禁使用自来水、地下水或山泉水。金属含量高的水质：自来水或地下水中常会含有铁、铜、氯等不纯物。雨水或山泉水中常会含有矿物质。这些物质常会促使染色液加速老化与槽液时加入缓冲溶液，同时要加强染色前的水洗，避免带入酸性物质。水洗：染色之后，要将制品进行水洗，阳极染色问题分析这些物质常会促使染色液加速老化与颜色不均等情形。硬水：硬水容易会使染料的PH值发生异常。尤其是加热型的染料最为敏感。常会促使染料快水洗：染色之后，要将制品进行水洗，以除去附在铝制品表面的浮色，此时要注意水洗槽的水质，因为染料分子与氧化膜的结合是可逆的，当水中存在较多杂质离型的染料最为敏感常会促使染料快速老化。也会使染料的附着性降低，是发生染色不均与掉色的主因。不纯物高的水：如：硫酸根、硝酸根、铬酸盐盐酸等不纯物只要微量就会子时，会促使染料分子与氧化膜分离进入水中，就表现出褪色，这种褪色往往是不均匀的，最终导致同一支料上产生色差。酸盐、盐酸等不纯物，只要微量就会促使染色异常染色染料的种类：鋁及其合金經過氧化處理后產生的氧化膜.孔隙率高,吸附能力強,容易染色.其染色方法,就是將陽極氧化后的制件,放入有機染料的水溶液中染色或電解著色。（一）无机颜料：着色无机颜料着色机理主要是物理吸附作用，即无机颜料分子吸附于膜层微孔的表面，进行填充。该法着色色调不鲜艳，与基体结合力差，但耐晒较好.有机染料着色有机染料着色机（二）有机染料：着色有机染料着色机理比较复杂，一般认为有物理吸附和化学反应。有机染料着色色泽鲜艳，颜色范围广但耐晒性差染色槽：在染色所用的染料中，大多数是有机染料，有机染料容易发霉。为有效地防止槽液发霉，广，但耐晒性差。（三）电解着色：主要用於建築類鋁材的著色，具有良好的耐磨性、耐晒性、耐热性耐蚀性和色泽稳定持久等优点易发霉。为有效地防止槽液发霉，配制槽液前，可以用漂白粉，苯酚一类的药物将槽体消毒。配制槽液时，加人防霉剂可以有效地延长染色液的使用时间。槽液配性、耐蚀性和色泽稳定持久等优点。延长染色液的使用时间。槽液配好之后要存放数小时，才能投入使用，为保证ph值稳定，可以加入醋酸8封孔铝及其合金经阳极氧化后都要进行封闭处理，其目的是把染料固定在微孔中，防止渗出，同时提高膜的耐磨性、耐晒性、耐蚀性和绝缘性。8.封孔中，防止渗出，同时提高膜的耐磨性、耐晒性、耐蚀性和绝缘性。封闭的方法有：热水封闭法、水蒸汽封闭法、重铬酸盐封闭法、水解封闭法和填充封闭法。（一）热水封闭法：利用无定形AL2O3的水化作用，使孔封闭。（二）水蒸汽法：原理与热水封闭法同，但成本较高，效果好。（三）重铬酸盐法：利用在高温下，重铬酸钾与氧化膜及氧化铝发生化学反应，产生水化氧化铝作用封闭微孔的工艺方法。（四）水解封闭法:镍盐、钴盐的极稀溶液被氧化膜吸附后，即发生如下的水解反应，生成的氢氧化镍或氢氧化钴沉积在氧化膜的微孔中，而将孔封闭。五填充封闭法阳极氧化膜还可以采用有机物质如透明清漆熔融石（五）填充封闭法:阳极氧化膜还可以采用有机物质，如透明清漆、熔融石蜡、各种树脂和干性油等进行封闭。阳极氧化膜封闭溶液的组成和操作条件封闭方法封闭液组成PH值温度（℃）时间（min）特点与应用常压水蒸气10015~20封闭速度快，效果好，耐蚀性强，可防止染料流色，常压水蒸气1001520封闭速度快，效果好，耐蚀性强，可防止染料流色，加压水蒸气（0.3~0.6MPa)10010~15但成本高，适用于要求高的装饰件沸水法蒸馏水或去离子水5.5~79520~30适用于大件，如铝型材等水蒸气沸水法蒸馏水或去离子水5.57952030适用于大件，如铝型材等醋酸镍5~5.8g/L醋酸酤1g/L硼酸/5~670~9015~20可提高有机染色的牢度醋酸镍法硼酸8g/L影响封闭质量的因素1.温度--封闭温度越高，水向膜孔扩散越快，氧化膜水化反应速度越快，封闭效果越好。温度一般要达到95℃以上。2.水质--封闭用水质中如有微量杂质即会破坏水化反应，导致封闭失效。水的纯度越高越好。而且还要根据生产批量定期更换水质还要根据生产批量定期更换水质3.时间--从水化反应到完全封闭需要一定时间。水化反应开始很快，当表面形成水化薄膜后，水向膜孔的扩散速度减慢，水化速度随之降低。4PH值当封闭溶液PH偏高时可强化水化反应但PH值过高时膜层表面容易引起氢氧化物沉淀4.PH值--当封闭溶液PH偏高时，可强化水化反应。但PH值过高时膜层表面容易引起氢氧化物沉淀。PH值低，则水化速度慢。一般PH值为5.5~6.5最佳。9烘干：将封孔后表面的水烘干使产品9.烘干：将封孔后表面的水烘干，使产品表面不产生水渍，颜色稳固方式：循环隧道式方式：循环隧道式时间：15-20分钟（时间过长会造成阳极膜龟裂）膜龟裂）温度：90°—100°六.国内常用阳极氧化分析目前国内外广泛应用的是硫酸阳极氧化，那么与其他酸阳极氧化相比较具有那些优越性？与其他酸阳极氧化相比较具有那些优越性？1.生产成本低：硫酸价格低，电解耗电少(电解率(电解率高)，废水处理简单.2.氧化膜的透明度高：一般硫酸氧化膜为无色透色透明，且铝越纯，膜透明度越好，合金元素Si,Fe,Mn会使透明度降低.3染色容易：硫酸氧化膜是多孔型且无3.染色容易：硫酸氧化膜是多孔型，且无色透明，染色时不受本色的影响.化化学学抛抛光光化化学学抛抛光光七阳极氧化产品检测重点七.阳极氧化产品检测重点(1)外观色差检测：目视色差仪检测：目视，色差仪(2)氧化膜厚度检测：电子显微镜扫描，涡流测厚仪(3)封孔质量(3)封孔质量检测：指印测试，酸处理后的染色斑点测试(4)耐盐雾腐蚀性检测：硫酸&稀氢氧化钠检测硫酸稀氢氧化钠(5)耐磨性(6)耐光