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          金屬陽極氧化工藝介紹

          導讀

          最近兩年都比較流行金屬,市面上流行的機器多少都會有大塊金屬,高端機更是用鋁合金全金屬CNC+納米注塑,而金屬的表面處理工藝常用的也就是陽極氧化了,今天就介紹一下陽極氧化的工藝流程和主要問題點;


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          鋁陽極氧化工藝流程及工藝說明


          1.1 陽極氧化大致流程

          陽極氧化大致流程如下:

          圖片

          1.2 鋁和鋁陽極氧化


          A、鋁的化學性質活潑,在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約5μm的致密氧化膜,使鋁不會進一步氧化并能耐水。

           B、鋁是兩性的,既易溶于強堿,也能溶于稀酸。

           C、將鋁及其合金置于適當的電解液中作為陽極進行通電處理,此處理過程稱為陽極氧化。

            D、經過陽極氧化,鋁表面能生成厚度為幾個至幾百個微米的多孔蜂窩狀的氧化膜。


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          陽極氧化前處理


          2.1 脫脂和除油

             使鋁件表面上的油膜附著力降低甚至離開表面,使得下一步堿蝕中表面油污能輕易去除,均勻堿蝕。

          脫脂劑成分:酸性脫脂劑2%-3%,槽液主成分為硫酸(H2S04)或磷酸(H2P04)

          槽液溫度:室溫

          脫脂時間:3~5min。


          2.2堿腐蝕

             與鋁件反應,去除表面污物,除掉自然氧化膜的過程,目的是活化表面,也有去除擠壓條紋,獲得不同反光性表面的作用。

          堿蝕槽液:氫氧化鈉(Na0h)溶液,濃度40~60g/L

          槽液溫度:40~80℃

          堿蝕時間:3~10s


          2.3 中和1

              去除堿蝕后表面的污漬掛灰,以獲得比較潔凈的表面。同時也可以中和殘留的堿性溶液與鋁件表面化學反應的作用。

               槽液成分:硝酸(HNO3)溶液,濃度120~150g/L

              槽液溫度:室溫

              中和時間:5~15s


          2.4 電解拋光

               利用電流的作用,使鋁合金發生電化學反應,在鋁合金表面凹凸不平的部分發生不同程度的深解,使鋁件表面產生光滑的鏡面效果。電解拋光的鋁件,經過后續的陽極氧化處理仍能保持大部分光澤。高純鋁片(99.99%)經過電解拋光,可以得到反射率接近100%的鏡面效果。鋁片的純度越高得到的反射率越高。

          拋光液成分:磷酸-鉻酸型,磷酸-硫酸,鉻酸型,磷酸-硫酸-甘油型

          槽液溫度:室溫至90℃,

          通電電流密度:10~20A/dm2

          拋光時間:10~30s


           2.5化學拋光

               通過鋁與化學拋光液發生的化學離子反應,在鋁合金表面凹凸不平的部分發生不同程度的深解,在鋁件表面產生光澤度效果。

          拋光槽液成分:磷酸75%(體積分數),硝酸15%(體積分數),硫酸10%(體積分數)

          槽液溫度:90~110℃

          拋光時間:5~15s


          2.6 中和2

               去除在酸性溶液拋光后表面的污漬掛灰,以獲得比較潔凈的表面。同時也可以中和殘留的酸性溶液與鋁件表面化學反應的作用。

          槽液成分:金屬鹽溶液(硫酸銅CuSO4),濃度100~150g/L

          槽液溫度:室溫

          中和時間:5~20s


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          陽極氧化

                  以鋁或鋁合金制品為陽極放置于電解質溶液中,利用電解作用使其表面形成氧化鋁薄膜的作用。電流通過時,陰級上放出氫氣;陽極上析出的氧不僅是分子狀態的氧,還有原子氧和離子氧,通常反應中都以分子氧表示,作為陽極的鋁被析出的氧所氧化,形成無水的氧化鋁膜,氧化膜的孔隙直徑大約為0.01-0.03um,生成的氧也并不是全部與鋁發生作用,一部分會以氣態的形式析出。陽極氧化主要有三種方式:硫酸陽極氧化、硬質陽極氧化、瓷質陽極氧化,主要使用的是硫酸陽極氧化工藝。


          3.1 硫酸陽極氧化

          槽液成分:主成分為硫酸溶液(H2S04),150~180g/L    AL離子:5~15g/L

          槽液溫度:18~22

          氧化電壓:14~18V

          電流密度:0.6~3 A/dm2

          氧化時間:10~60 min,根據不同產品及顏色制定具體氧化時間

          氧化膜厚:根據不同的顏色及工藝需求,氧化膜厚可以做到5-50um,如在溶液中適量加入草酸溶液,

          氧化膜的韌性會得到適當優化。


          3.2 硬質陽極氧化

                硬質陽極氧化是鋁及鋁合金表面生成厚而堅硬氧化膜的一種工藝方法。

          硬質膜的最大厚度可達250μm ,純鋁上形成的膜層微硬度為12000-15000MPa,合金的一般為4000-6000MPa,與硬鉻鍍層的相差無幾,它們在低符合時耐磨性極佳,硬質膜的孔隙率約為20%左右,比常規硫酸膜低。


          3.3  瓷質陽極氧化

            瓷質陽極氧化是指鋁及鋁合金在草酸、檸檬酸和硼酸的鈦鹽、鋯鹽或釷鹽溶液中陽極氧化,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。瓷質陽極氧化處理工藝流程與常規硫酸陽極氧化基本一致,不同的是瓷質陽極氧化是在高的直流電壓(115-125V)和較高的溶液溫度(50-60度)、電解液經常攪拌、經常調節pH值使之處于1.6-2范圍內的條件進行。


          3.4 染色

               將陽極氧化過后的鋁件表面的氧化膜放置在染色溶液中使色分子吸附于陽極氧化膜的孔隙內。陽極氧化膜的孔隙直徑大約為0.01-0.03um,染料在水中分離單分子,直徑為大約0.0015-0.0030um.

           染色方式:分為熱染和冷染。熱染是值在染色溶液加溫的情況下進行染色,所有氧化膜吸附染色分子的速度快,但對時間精度要求高較難控制,所以通常選用冷染。

          槽液成分:有機染料溶液,根據不同品牌的染料測試PH值

          槽液溫度:常溫

           氧化時間:5~50 min,根據不同產品及顏色制定具體染色時間


          3.5 封孔

             新鮮的陽極氧化膜在沸水或接近沸點的熱水中處理一定時間后,失去活性,不再吸附染料,已染上的顏色不易褪去,這一過程就是封孔。

          封孔方式:高溫封孔、中溫封孔、低溫封孔,考慮成本及技術難度等因素,現在主要使用的是低溫封孔。

          槽液成分:低溫鎳封孔劑溶液,Ni離子:0.8~1.2g/L、F離子:0.35~0.6g/L,PH值:5.6~6.5

          槽液溫度:20~30℃

          封孔時間:10~30 min,根據不同產品及顏色制定具體封孔時間


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          陽極氧化常見問題


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