铝件阳极氧化

鋁合金陽極處理技術介紹及量產導入經驗分享主講:制作日期:2008/07/16題綱:一.鋁合金陽極處理的應用二.鋁合金陽極處理技術介紹2-1.材料特性2-2.工作原理2-3.標準流程2-4.不良要因三.裝飾性陽極處理導入量產經驗分享3-1.實績3-1-1.人均產值3-2.量產能力建立3-2-1.精密儀器分析3-2-2.嚴格制程管理3-2-3.掌握染料特性3-2-4.設備周邊配合四.專案開發,改善無止境!4-1.焊點改善4-2.重工麻點改善4-3.煤碳綠調色-1-一.鋁合金陽極處理的應用飾物門窗建筑化妝品美容品3c產品-2-交通未來不是夢！你也可以有這樣的手機！-2--3-產品規格要求移動通訊產品對陽極氧化工藝的要求:a.極佳的防護性與裝飾性b.耐磨性,有較高硬度c.色澤均一,膜層透明d.外觀不允許有缺陷-4-MSE陽極處理主要產品展示MOTOROLA陽極后上蓋與中隔板最終成品-5-A.一般特性A-1.化性活潑,在空氣中易形成氧化鋁膜.A-2.地球上蘊藏丰富,價格相對低廉.A-3.機械加工容易,強度/重量比值高.A-4.表面處理應用廣泛:陽極處理,鋅置換電鍍,電泳塗裝等.B.物理性質B-1.硬度=2.6—2.9mohsB-2.比重=2.702g/cm2B-3.電阻=2.62*10-6ohm/cmC.化學性質C-1.ΔE=-6.5VC-2.4Al(s)+3O2(g)2Al2O3C-3.Al(s)+4OH-Al(OH)4-C-4.Al+6HNO3Al3++3NO2+3H2O+3NO3--6-二.鋁合金陽極處理技術介紹A.脫脂:除去沖壓/拋光等工段殘余的油脂皂化:脫脂液中的鹼與工件表面的油脂反應,生成水溶性的肥皂與甘油(C17H35COO)3C3H5+3NaOH3C17H15COONa+C3H5(OH)3硬脂酸酯鹼肥皂甘油乳化:除去工件表面無法皂化的油與腊B.鹼咬:B-1.除去工件表面原有之Al2O3不導電層先進行:Al2O3+OH-2Al3++含Al+其它后進行:Al+NaOHNaAlO2+H2+其它B-2.調節工件表面的亮啞度(鹼咬=鹼腐蝕,破壞工件表面平整性,造成光線散(漫)射,影響外觀C.剝黑膜:去除工件表面黑色水膜,主要成份為HNO3.(室溫操作)2-2.工作原理(一):前處理-7-D.陽極氧化:利用電化學原理,在鋁工件表面生成一層Al2O3膜,除了抗腐蝕,磨耗目的外,還可以利用Al2O3陶瓷材料的多孔性,填充染料,達成著色的目的D-1.陰極半反應2H+2e-H2(氫氧)D-2.陽極半反應AlAl3++3e-(α)2H2OO2+4H+4e-(β)3O2+4Al2Al2O3(γ)……Al2O3膜生成Al2O3+6H+2Al3++3H2O(δ)……Al2O3膜溶解(γ),(δ)是互相競爭的反應,但當(γ),(δ)的反應速率相等時,即表示Al2O3膜的生成與消失速率相同,膜厚不再增長,即使延長氧化時間,都不再有變化-8-2-2.工作原理(二):陽極氧化ABC鋁基件阻擋層多孔層Al2O3.H2O鋁陽極氧化膜生成過程示意圖-9-20304050482620226024abcdABC時間/s電壓/V2-2.鋁陽極氧化膜生成曲線A.膜層生長B.陰擋層形成C.膜層穩定生成,直到溶解與生長速率達到平衡-10-a.硫酸系1.無機酸b.鉻酸系c.磷酸系一.酸性電解質2.有機酸a.草酸系b.磺基水楊酸等3.混合酸1.氫氧化鈉系二.鹼性電解液2.磷酸鈉系3.磷酸二氫鈉系4.氫氧化銨系三.非水電解液1.溶融電解液2.硼酸甲酸胺系陽極氧化工藝從電解液方面的分類-11-2-2.工作原理(三):染色前處理Al2O3膜生成后,並不宜立刻染色,因為Al2O3為無機物質,而染料為有機物質,兩者之間結合不易.所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具無/有機物質化性的即“界面活性剂,以利Al2O3染料結合.-12-染色前處理原理圖氧化膜層表面活性物質2-2.工作原理(四):染色即將染料分子填充至Al2O3孔隙的過程,染料大致上可分為有機與無機兩種,一般陽極用染料為有機性,例煤碳綠所需的706,804兩種染料,結構如下:-13-染料染色原理圖氧化膜層ON2ON2ON2ON2SOH3SOH3NH2ONH21黑對稱OHNOＳ2HOS2HN2COCH3NOO2H2SOH2706綠非對稱OOOH-14-2-2.804,706染料結構圖Al2O3孔隙填充過染料后,如不加以處理,放置一段時間后,孔隙中的染料會逐漸析出或變色,為避免此現象發生,染色后必須將Al2O3孔隙加以封閉,即為[封孔](seal).2-2.工作原理(五):封孔-15-封孔原理圖氧化膜層表面活性物質2-3.標准流程(一)脫脂化學拋光鹼性腐蝕染色前處理陽極氧化剝黑膜染色封孔烘乾-16-2-3.標准流程(二)沖壓陽極前工站:拋光組裝出貨陽極后工站:陽極-17-清洗振動研磨鐳射焊接移印2-4.不良要因-18-不良項目造成單位不良原因改善對策1.提高機拋切削力2.延長化拋時間凹陷沖壓衝壓前模具上有小顆粒硬物,衝壓時壓在工件上衝壓前清除乾淨模具上小顆粒1.鐳射焊接能量應調適當2.延長化拋時間3.提高鹼咬濃度,延長鹼咬時間1.衝壓後打磨手法不正確,壓力過大1.衝壓後打磨手法正確,壓力適當2.機拋時手法不正確2.機拋用手壓力部位,手法正確1.氧化前脫脂不完全1.延長脫脂時間且溫度采用上限2.工件粘上膠類物質2.以貼紙防止膠類物質污染工件.過拋拋光機拋手法不正確,治具保護不全,自拋機調節位置不當機拋手法應正確,修復治具,自拋機調節位置適當磨紋拋光機拋手拿工件不正確,方向不正確機拋手拿工件正確,方向正確划痕陽極人為產生上下料人員手法伏化1.化拋過腐蝕1.提高CPBRI-20濃度,硝酸濃度適當2.氧化槽導電不良2.工件與掛具應接觸良好3.氧化槽中有金屬離子3.定期清除陰極沉積物,一周兩次1.脫脂不完全1.長脫脂時間,脫脂濃度,溫度采用上限增加2.重工件退除不徹底2.重工件退除應徹底陽極陽極焊點鐳射焊接能量過高白點料紋內部髒污變形麻點來料不良焊接拋光拋光原材料三.陽極處理導入量產經驗分享-19-3-1-1.陽極人均產值(一)部門名稱:WLBG制造事業處MSE陽極生產部2002年度人均產值及報廢金額統計表2002年陽極人均月總產值(NTD/月/人)196233933727699455768847073698020000400006000080000100000JanFebMarAprMayJun2002年陽極人均月總產值(NTD/月/人)-20-3-1-1.陽極人均產值(二)-21-01000020000300004000050000AprMayJunM101銀色前蓋M105銀色前蓋M105彩色前蓋M101彩色前蓋M101銀色后蓋3-2-1.精密儀器分析:產品品質的保証-22-封孔品質耐髒污性能LAB檢量線建線性範圍MassLoss(mg/cm2)StainResistance煤炭綠42-20.29AnthraciteLight偏亮偏綠偏藍深黑5.9-0-1.9BlackVersion-1偏亮ok偏藍深藍7.9-0-17DarkBlue偏暗ok偏藍淺藍43-3-13Mistblueokok偏藍白金76-014.8WhiteGold偏暗ok偏黃暗紅362815.2NormalDarkRed偏亮偏紅okSlighttraceaftertestbut特殊藍42-3-17SpecialBlue----------------------------Normal測染色槽中雜質的含量對染色能力影響程度.可分析染色槽中金屬離子的含量,確定槽液的老化程度.NA.NA.0.0918Normal0.0405Normal0.183-0.75g/L0.08590.2-0.8g/L.0.0691已經建立檢量線,可以分析染料濃度0.078-0.728/L0.0424Normal0.0533Normal0.253-0.752g/L0.0365Normal0.2-0.8g/L0.2-0.8g/L染色力測試可分析染色槽中金屬離子的含量,確定槽液的老化程度.0.2-0.8g/L顏色色差儀(Colorimeter)紫外-可見光譜儀(UV-VIS)感應耦合電漿分析儀(ICP)3-2-2嚴格制程管理:完整開發流程-23-顏色配方試作問題點改善對策送樣試量產現況煤碳綠AnthraciteLight2/242/25-2/271-1.發黃1-1.調試其濃度/溫度OK3/23已量產深黑BlackVersion-12/242/26-2/292-1.亮度不夠2-2.黑色不夠2-1.增長化拋時間;2-2增加膜厚;OK3/23量試ok深藍DarkBlue2/242/30-3/23-1.不夠藍3-1.調整pH值,溫度,染色時間OK3/24量試ok淺藍MistBlue2/243/3-3/74-1.太藍發濛4-1.降低膜厚;OK3/24已量產白金WhiteGlod3/63/8-3/105-1.不夠沙5-2.不夠亮5-1.酸式打沙轉變為鹼式打沙;5-2.增加二次化拋;OK3/24已量產暗紅DarkRed3/63/13-3/176-1.不夠沙6-2.不夠亮6-3.不夠紅,偏離6-1.酸式打沙轉變為鹼式打沙;6-2.增加二次化拋;6-3.偏離色系,改變pH值;OK3/25量試ok特殊藍SpecialBlue2/242/25-2/307-1.發白7-2.表面無條紋7-1.改變pH值;7-2.增加鹼咬時間;OK3/23已量產亮銀SilverBright2/243/14-3/208-1.發黃8-2.不夠沙8-1.延長沙時間8-2.增加打沙濃度OK3/25量試ok淺軍綠OffBlack2/242/25---2/279-1.偏黃9-1.改變配方OK7/12量試ok深灰FlannelGrey6/16/5---6/1010-1.太灰,不綠10-1.調試濃度OK6/15量試ok3-2-2嚴格制程管理:專案開發管制-24-化拋剝一打砂剝二鹼咬剝二化拋剝一時間膜厚(μm)D400S200時間溫度oCpH值成分濃度(g/L)80457060.08無熱水洗低溫烘幹無熱水洗低溫烘幹30921010.5無熱水洗低溫烘幹2'10101'11.51'14.5131'551'13'2'1'302'6406141.58065078.581080610.510'1'50'2060'4'65'暗紅特殊藍染色10深藍淺藍白金1315'54014.52'14.565'201360'65'深黑煤炭綠1'30''30''30''1'30''備註RT顏色前處理條件陽極活化5101'30''1'30''30''30''1'1'201'204'201060'806101'64040540403-2-2嚴格制程管理:外觀界制程條件整理-25-長短長短長短長短高低長短高低有條紋無條紋過啞過亮亮啞深淺沙面粗糙沙面不夠暗紅特殊藍深藍淺藍白金偏白偏深偏白淺深深淺顏色煤炭綠化拋亮啞陽極前處理條件深黑打沙化拋鹼咬膜厚偏淺粉紅偏黑偏紅艷紅染色偏深活化偏淺pH值時間S200D4003-2-3.掌握染料特性1.化學元素特性:有機,無機及重金屬絡合物2.特殊應用:適合何種材料表面3.耐光值:遵照ISO標準在光源下曝露100小時的試樣,用ISO的八級藍標尺作肉眼檢查1=低2=中度5=好6=很好7=優8=傑出4.染色條件:pH值,溫度,時間5.拼色:與其它染料的兼容性6.封閉條件:鹽類封孔,沸水封孔7.染色液中雜質離子的敏感度-26-3-2-4.設備周邊配合項目類別設備名稱功能基本規格特殊要求主設備整流器電解氧化25V/2000A精密SCR主設備冰水機穩定槽液溫度50冷凍吨4-18℃主設備烘干設備去除表面水份85℃熱風循環環保設備抽風裝置去除有毒氣體40HP600m3/mm負壓式吸氣靜壓130mmAq環保設備廢水分流裝置酸碱水分流PH7硫酸H+磷酸硝酸環保設備磷酸處理設備去除磷酸根3吨/時含磷5PPM附屬設備過瀘機過瀘槽液雜質230L/min5μ/m棉芯制工