阳极氧化工艺概论与阳极常见问题及改善措施(初版)

陽極氧化工藝概論陽極常見問題及改善措施MME2010-12-16鋁腐蝕–可產生豐富多變的圖案與色澤鋁陽極處理–可產生豐富多變的顏色铝及其合金的电化学氧化法又称阳极氧化处理，是使铝制品获得抗腐蚀性能和装饰性表面的方法，在工业上广泛使用。该工艺像电镀的逆过程工件为电解电路的阳极，不是将一层材料（金属）加到工件表面上去，而是进行内部的反应，以增加通常存在于铝表面很薄的强保护氧化铝层的厚度。概述•鋁,化學符號Al,原子序數13,原子質量26.98,原子價3,相對密度2.7,標準電極電位-1.7V,電化當量0.33588g/(A*h),熔點658℃.•是一種輕金屬,常稱鋁材.包括超純鋁\純鋁\鋁合金.•化學性質非常活潑,在大氣條件下能形成一層極薄的氧化膜在表面上,該膜由無晶形氧化鋁組成,它沒有孔隙,使鋁在一般大氣條件下受到保護;由于該膜層實在太薄,在堿性或酸性條件下,其保護基體的能力有限.為了提高鋁表面的抗蝕性能,一般要使氧化膜的厚度增加,常用的方法有化學氧化法和電化學氧化兩種方法.化學氧化---(無電解)•鋁的化學氧化是指在特定的溶液中將表面潔凈的鋁材浸入其中進行化學反應.這種方法形成的氧化膜厚度較薄,一般在0.5~4um之間.•抗蝕性能遠不如陽極氧化膜.這種膜主要是用于涂覆(油漆或噴塑)的底層,因為它具有良好的吸附性能和導電性能.脫脂浸蝕和/或出光化學氧化封閉處理電化學氧化---(陽極氧化)•電化學氧化是指將鋁及合金件置于特定溶液中做陽極,通電處理,鋁被陽極溶解后,氧與鋁離子形成三氧化二鋁(氧化膜).脫脂浸蝕和出光電化學氧化封閉染色分類方式陽極氧化工藝方法的種類按電解液硫酸法\草酸法\鉻酸法\磷酸法\混合酸法\堿性溶液法\非水性溶液法按氧化膜結構或性能普通陽極氧化\硬質陽極氧化\瓷質陽極氧化\微弧陶瓷陽極氧化等按用途防護-裝飾用\涂漆或電鍍底層用\功能性陽極氧化等按電源形式直流法\交流法\交直流疊加法\脈沖法等手動陽極線鋁及鋁合金的陽極氧化工藝流程•鋁工件→上掛具→除油→水洗→堿蝕→水洗→出光→水洗→陽極氧化→水洗→去離子水洗→染色或電解著色→水洗→去離子水洗→封閉→水洗→烘烤→下掛具.•(對于要求高光亮的鋁制品)鋁工件→機械拋光→上掛具→除油→水洗→中和→水洗→化學或電化學拋光→水洗→陽極氧化→水洗→去離子水洗→染色或電解著色→水洗→去離子水洗→封閉→水洗→機械光亮→烘烤→下掛具(此為典型工藝流程,生產時可依制品的具體要求進行取舍或調整).陽極氧化前的預處理---除油•鋁及鋁合金陽極氧化前的除油可采用溶劑除油\化學除油\電化學除油\超聲清洗等多種方法.工廠實際生產中多數采用簡單\方便的化學除油法.陽極氧化前的預處理---堿蝕•鋁及鋁合金陽極氧化前的堿蝕也稱為蝕洗或堿洗處理,其目的主要是去除鋁制品表面的自然氧化膜,使得基體金屬裸露出來,表面得以活化,否則難以制取合格的氧化膜.•堿蝕處理同時也有很強的除油作用,可將鋁制品表面的污物徹底清除干凈.•因此,當工件表面油污較少時,甚至可以不經除油而直接堿蝕,為此,有時也可于堿蝕溶液中添加適量的表面活性劑.陽極氧化前的預處理---堿蝕•上表是鋁及鋁合金堿蝕工藝規范.•堿蝕在使用過程中Al3+會逐漸積累,當Al3+溶存量超過30g/L后會迅速生成Al(OH)3沉淀,并于槽壁、加熱管等處附著結塊,很難去除.因此,常在堿蝕溶液中加入少量的絡合添加劑,如葡萄糖酸鈉\檸檬酸鈉等,以抑制氫氧化鋁沉淀的生成,或使生成的氫氧化鋁沉淀疏松不結塊,易于清除.溶液組成(g/L)溫度(℃)時間(MIN)NaOH50~8050~800.5~5添加劑適量陽極氧化前的預處理---堿蝕•堿蝕還常常被用來制取某些鋁制品所需要的砂面,化學或電化學拋光后再進行堿蝕砂面處理,可得到柔和美麗的緞面裝飾.•因此堿蝕工藝不僅僅是一種表面活化方法,同時還是一種獲取特定表面裝飾的重要預處理手段.•當堿蝕處理用于砂面時,堿蝕溶液中保持較高的Al3+溶存量對形成均勻的砂面是有利的,同時,為了加快砂面反應速度,還常在溶液中加入少量的氟化物和硝酸等氧化物.陽極氧化前的預處理---出光•出光也稱為酸洗或中和,其目的是去除堿蝕后殘留在鋁制件表面的掛灰,同時也兼具有中和制件表面殘留堿液的作用,防止污染電解液.•常用的出光方法有硝酸法和硫酸法,對于硫酸陽極氧化工藝而言,采用硫酸法出光可以簡化溶液管理,但由于硫酸是非氧化性酸,去除黑色掛灰的能力相對較弱.鋁型材生產廠家采用硫酸法出光的較多,其他行業則更普遍地采用硝酸法出光.陽極氧化前的預處理---出光•鋁及鋁合金出光處理工藝規范溶液組成(ml/L)與工藝條件123硝酸(HNO3)硫酸(H2SO4)氫氟酸(HF)300~500100~200500~700300~500溫度(℃)時間(s)適用范圍室溫60~120所有鋁合金室溫60~120LD31室溫5~20含硅的鑄鋁合金•硫酸陽極氧化•鉻酸陽極氧化•草酸陽極氧化•硬質陽極氧化•瓷質陽極氧化陽極氧化氧化膜染色檢驗設備設備名稱數量攜帶型分光色差儀1台標準光源箱1台陽極專用色卡1套工具顯微鏡1台耐磨擦試驗機1台粗糙度計1台光澤度計1台耐光性試驗機1台鹽霧測試機1台膜厚儀1台耐磨擦測試機光澤度計工具顯微鏡粗糙度計光源箱鹽霧測試機