铝合金阳极氧化素材

1、1、目的：铝及铝合金在大气中会与氧生成氧化膜，由于这种自然氧化膜极薄，耐蚀能力很低，故远不能满足工业上应用的需要。为了提高铝及铝合金的防护性、装饰性和其他功能性，大多数情况下可以采取阳极氧化处理。 铝及铝合金阳极氧化液有酸性液、碱性液和非水液等三大类。通常采用酸性液。它可分为硫酸、铬酸、磷酸等无机酸体系，草酸、氨磺酸、丙二酸、磺基水杨酸等有机酸体系，以及无机酸加有机酸的混合酸体系。 溶液对铝的溶解能力应适当，盐酸的腐蚀性太强，不能用于铝阳极氧化；硼酸和硼酸铵的溶解能力太弱，除特殊应用外，一般情况也不适宜。 工业生产中主要采用硫酸法、铬酸法、草酸法和混合酸法，其中硫酸法应用最为广泛。2、机理：1

2、 阳极氧化的电极反应 铝及铝合金阳极氧化液一般采用中等溶解能力的酸性溶液，如硫酸、草酸等， 将铝及铝合金零件作为阳极，铅板为阴极，通以直流电，阴极上的反应为： 2H+ + 2e H2 而在阳极上，主要是水的放电： H2O 2e O + 2H+ 通过电子显微镜、示踪原于等现代测试方法，对氧化膜形成过程提出了新的观点，在阳极上铝原子失去电子而氧化： Al 3e Al3 2Al3 3O2 Al2O3 与铝结合的氧离子来自哪个原子团或离子尚不得而知，实际上阳极反应过程是相当复杂的，一些问题仍在探索中。 在氧化膜溶液界面上还发生氧化膜的化学溶解： Al2O3 3H2SO4 Al2(SO4)3 3H2O

3、2Al + 3O A12O3 1670kJAB段 阻挡层形成 通电开始的几秒至十几秒时间内，电压随时间急剧增加到最大值，称为临界电压或形成电压。说明在阳极上形成了连续的、无孔的薄膜层，具有较高的电阻，称为阻挡层。随着膜层加厚，电阻增大，引起槽电压急剧地呈直线上升，阻挡层的出现阻碍了膜层的继续加厚。阻挡层的厚度与形成电压成正比，形成电压越高，阻挡层越厚；而与氧化膜在溶液中的溶解速度成反比。在普通硫酸阳极氧化时采用13V18V槽电压，则阻挡层厚度约为0.01m0.015m。温度对形成电压的影响很大，温度高，溶液对膜的溶解作用强，阻挡层薄，形成电压低。这一段的特点是氧化膜的生成速度远大于溶解速度。B

4、C段 膜孔的出现 阳极电压达到最大值后开始有所下降，这时由于阻挡层膨胀而变得凹凸不平，凹处电阻较小而电流较大，在电场作用下发生电化学溶解，以及溶液侵蚀的化学溶解，凹处不断加深而出现孔穴，这时电阻减小而电压下降。CD段 多孔层增厚 大约在阳极氧化20s后，电压趋向平稳，随着氧化的进行，电压稍有增加，但幅度很小。 这说明阻挡层在不断地被溶解，孔穴逐淅变成孔隙而形成多孔层，电流通过每一个膜孔，新的阻挡层又在生成。 这时阻挡层的生长和溶解的速度达到动态平衡，阻挡层的厚度保持不变，而多孔层则不断增厚。多孔层的厚度取决于工艺条件，主要因素是温度。由于氧化生成热和溶液的焦耳热使溶液温度升高，对膜层的溶解速度

5、也随之加大。当多孔层的形成速度与溶解速度达到平衡时，氧化膜的厚度也就不会再继续增加。该平衡到来的时间愈长，则氧化膜愈厚。氧化膜孔隙的形成可通过电渗现象来解释，如图262所示。部分孔壁水化氧化膜带负电，新鲜的酸溶液从孔中心直人孔底，在孔底处因酸溶液的溶解而形成富Al3的液体，带正电。在电场作用下发生电渗流，使富Al3液体只能沿孔壁向外流动，而新鲜溶液又从中心向底部补充，使孔内液体不断更新，结果孔底继续溶解而加深。沿孔壁向外流动的高Al3液体对膜已失去溶解能力，因此随氧化时间的延续，使孔不断加深，逐渐形成多孔层。孔隙的存在和孔内溶液的不断更新，使离子可以通行无阻，因此在多孔层建立过程中电阻变化不大

6、电压也就比较平稳。3、工艺流程如下： 机械准备除油水洗浸蚀(或化学抛光、电化学抛光)水洗阳极氧化水洗着色水洗封闭水洗干燥4、硫酸阳极氧化铝及铝合金硫酸阳极氧化可在硫酸或含有添加剂的硫酸溶液中进行。常用的工艺规范列于表262。表262 硫酸阳极氧化工艺规范成分及操作条件配 方1234硫酸H2SO4(d=1.84)g·L1 草酸C2H2O4·2H2Og· L1 甘油C3H8O7 g· L1 1802001501601502005615016050温度/电流密度A·dm2电压V15250.81.5122220±11.11.518201525

7、0.81.2182420131618配方1为通用配方；配方2适合建筑用铝合金，电源用直流或脉冲；配方3、4为有添加剂的溶液。阳极氧化过程中，溶液需适当搅拌，可通入干燥的压缩空气或移动极杆。 铝阳极氧化的电流效率在室温下通常为6070。氧化时间视所需膜厚来定，并与电流密度和温度有关，一般防护装饰性膜为30min40min，需要着色时选上限或更长时间；含铜量高的铝合金需要较长的氧化时间，适宜在较高浓度的溶液中氧化。硫酸溶液的体积电流密度一般不应大于0.3 AL；每立方米溶液允许氧化零件面积总和为3.3m2。所以，应控制氧化零件的装载量。合金成分不同或形状差异较大的零件避免在同一槽中氧化，以防止膜厚

8、差别加大。 2溶液的控制 配制溶液应采用蒸馏水或去离子水，硫酸最好用化学试剂，如用工业硫酸，其NaCI含量应不大于0.02。 阳极氧化液中可能存在的杂质有金属离子，如Al3+、Fe3+ 、Cu2+、Pb2+、Mg2+、Mn2+及阴离子Cl、F 、NO3等。金属高于来自铝及铝合金的自身溶解，少量Al3+(1 gL左右)有益于氧化膜的正常生成。随着Al3+的增加，溶液导电性变差，电压和电流不稳定，膜的透明度、耐蚀性和耐磨性均有所下降。当Al3+大于20g L 时，铝表面将出现白点或块状白斑，氧化膜的吸附能力下降，着色困难。 Cu2+ > 0.02gL， Fe3+ > 0.2 gL时，氧

9、化膜会出现暗色条纹和黑色斑点，Sn2+ 、Pb2+、Mn2+等会使氧化膜发暗至发黑。阴离子杂质来源于溶液的配制水和洗涤水的带人。 Cl、F 、 NO3存在时，氧化膜孔隙率增大，表面粗糙疏松，造成局部腐蚀，严重时发生穿孔，允许的最大含量为： Cl 0.05 gL、 F 0.01gL、 NO3 0.02gL。 溶液中的铝离子可先将溶液温度升高到40 50 ，在不断搅拌下缓慢地加入硫酸铵，使铝变成硫酸钼铵复盐沉淀除去。铜等重金属杂质可通过低电流密度电解处理清除。硅常悬浮于溶液中，可采取过滤方法排除。硫酸溶液成本较低，若有害杂质过多且严重影响膜层质量时，更换新溶液可能比处理杂质更为经济。3工艺流程:

10、装挂 脱脂 水洗 碱蚀 水洗 （出光或抛光） 中和（出光除灰） 水洗水洗 阳极氧化 水洗 （电解着色或染料着色） 封孔水洗 干燥 4、 工艺参数1、 装挂前的准备： 检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 检查传送带及相关设备是否正常。 核对随料单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。  装挂时： 应将型材均匀排布在导电杆有效区间、并上紧每一根料。 装挂前应打磨净导电杆上的氧化膜。 装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）

11、。  装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上2、产品名称 产品型号 开槽比例 参数控制  备 注  除油粉 LY-901 37% 处理温度 常温45 日常应定时检测槽液中除油粉的含量并及时补充。 除油洁净度判断：工件水洗后，水膜均匀，无挂珠现象。 及时清理槽液表面浮油及底部污物。换槽周期36个月。  除油剂 LY-900 14% 处理时间 25 min 3、参数 备 注 处理温度 常温 使用自来水，保持溢流清洁，下进水上出水为宜，每12天换清水。 处理时间 12min 控制pH值 810 4、产品名称 开槽比例 控制参数

12、 备 注 氢氧化钠 26% 处理温度：4060 超出120g/L铝离子时，要清理槽底沉渣方可再继续使用。 平常要定期检测碱的浓度以及铝离子的含量。 换槽周期为一年或视使用情况而定。 LY-908 13% 处理时间：23min 控制参数：氢氧化钠浓度 铝离子浓度 5、参数 备 注 处理温度 常温 使用自来水，保持溢流清洁，下进水上出水为宜，每12天换清水。 处理时间 12min 控制pH值 89 6、产品名称 开槽比例 控制参数 备 注 硝酸(68%) 1618% 处理温度：常温35 平常要定期检测硝酸的浓度。 定期观察除灰速度及效果。 换槽周期为一年或视使用情况而定。 LY-911 24% 处

13、理时间：23min 控制参数：硝酸浓度 7、参数 备 注 处理温度 常温 使用纯水，保持溢流清洁，下进水上出水为宜，每12天换清水。 处理时间 12min 控制pH值 34 8、参数 备 注 处理温度 常温 使用纯水，保持溢流清洁，下进水上出水为宜，每12天换清水。 处理时间 12min 控制pH值 67 ¡ 9、硫酸 (比重1.84，CP)  (g/l)    160180宽温氧化剂LY-920(g/l) 30-50 温度()          

14、;            1525(最佳1822）电压(V)                       1220阳极电流密度(A/dm2)      11.5（<2.0）时间(min)  &#

15、160;                  1025 使用纯水，电解液中的CCl-15mg/L，总矿物质50mg/L 一般温度控制在1822度获得的氧化膜多孔、吸附性能好、富有弹性、抗蚀能力较强，但耐磨性能较差。温度过高会导致膜层溶解速度加大，使膜层减薄，孔隙率增加。降低温度，膜层的化学溶解速度减慢，使膜层增厚，孔隙率减小，而耐蚀和耐磨能力增强10、参数 备 注 处理温度 常温 使用纯水，保持溢流清洁，下进水上出水为宜，每12天换清水。 处理时间 12min 控制pH值 24 11、参数 备 注 LY-930A20ml/L使用纯水，根据处理量或检测参数进行补加LY-930A，LY-930B则用于调节pH，一般用量为LY-930A的30-40%。 LY-930B8ml/L处理温度 25-35处理时间 510min 控制pH值 56 冷封孔:是一种较新的工艺，常温使用使用方法: 1. 初始用量(每1升槽容量)里添加: A剂:182