表面处理-阳极氧化处理

1、1目 錄2一一. .陽極概述陽極概述1111 移動通訊產品對陽極氧化工藝的要求移動通訊產品對陽極氧化工藝的要求 a.a.很好的防護性與裝飾性很好的防護性與裝飾性 b.b.耐磨性耐磨性, ,有較高硬度有較高硬度 c.c.色澤均一色澤均一, ,膜層透明膜層透明 d.d.外面面不允許的缺陷外面面不允許的缺陷312 12 陽極氧化工藝從電解液方面的分類陽極氧化工藝從電解液方面的分類 無機酸 硫酸系 鉻酸系 磷酸系 酸性電解質 有機酸 草酸系 磺基水揚酸等 混合酸 氫氧化鈉系鹼性電解液 磷酸鈉系 磷酸二氫鈉系 氫氧化銨系 非水電解液 溶融電解液 硼酸甲酸胺系 413 應應 用用飾物飾物 化妝品化妝品 美

2、容品美容品建材建材交通交通3c產品產品5二 .陽極處理制作流程及工作原理2121陽極制作流程陽極制作流程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62222鋁陽極氧化的機理鋁陽極氧化的機理(1)(1)鋁及其合金陽極氧化時將工件挂在陽極,陰極用純鉛板或鋁板,通入直流電,在陽極上鋁原子失去電子而氧化:Al-3e Al3+,同時OH-電离6OH- 3H2O+3O2-.在電場作用下,氧离子的擴散速度快,氧化膜是由于氧离子擴散到陰擋層內部與鋁离子結合而形成的:Al3+3O2- Al2O3+399卡熱量.氧化膜為雙層結構,內層為致密無孔的且少水的Al2O3構成 ,稱為陰擋層,外層是由孔隙和孔

3、壁組成的多孔層,氧化膜壁與水反應,同時由于化學結合式吸附電解陰离子,所以氧化膜的總組成為Al2O3 .Al(OH).(SO4)2.72323鋁陽極氧化的機理鋁陽極氧化的機理(2)(2)氧化膜的生長是增長和溶解這對矛盾動作中發生和發展的,通電的瞬間,由于氧和鋁的有很強的絕緣電阻由于氧化鋁體積比鋁離子體積大發生膨脹,陰擋層變得凹凸不平,這就造成電流分佈不均勻,凹處電陰較小而電流大,凸處相反,是電流密度高的凹處在電場作用下發生氧化膜的電化學溶解,以及硫酸浸蝕產生化學溶解,凹處加深漸變成孔穴,繼而形成多孔的氧化膜.具有很多高孔隙率和吸附的氧膜,可吸附染料,經過封閉之后,便形成色彩較佳的裝飾性膜層. 8

4、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+3NaOH 3C17H15COONa+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+NaOH NaAlO2+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) 24 24 前處理

5、前處理9D 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-1D-1. .陰極半反應陰極半反應 2H+2e2H+2e- - H H2 2( (氫氧氫氧) ) D-2D-2. .陽極半反應陽極半反應 Al Al Al Al 3+3+3e+3e- - ()() 2H 2H2 2O OO O2 2+4H+4e+4H+4e- - ()() 3O3O2 2+4Al 2Al+4Al 2Al2 2O O3 3 () () AlAl2 2O O3 3膜生成膜生成 AlAl2 2O O3 3+6H+

6、6H+ + 2Al 2Al 3+3+3H+3H2 2O () AlO () Al2 2O O3 3膜膜溶解溶解 (), () 是互相競爭的反應,但當() , () 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2525陽極氧化陽極氧化10ABC鋁基件阻擋層多孔層Al2O3. H2O2626鋁陽極氧化膜生成過程示意圖鋁陽極氧化膜生成過程示意圖11203040504820226024時間/s電壓/V2727鋁陽極氧化膜生成曲線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1228 28 染色前處理染

7、色前處理 Al2O3膜生成后膜生成后,並不宜立刻染色並不宜立刻染色,因為因為Al2O3為無機物質為無機物質,而染料為有機物質而染料為有機物質,兩者之間結合不兩者之間結合不易易.所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具無所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具無/有機物質化性的即有機物質化性的即“界面活性剂界面活性剂,以利以利Al2O3染料結染料結合合.染 色 前 處 理 原 理 圖氧 化 膜 層表 面 活 性 物 質1329 29 染染 色色 即將染料分子填充至即將染料分子填充至AlAl2 2O O3 3孔隙的過程孔隙的過程, ,染料大致染料大致上可分為有機與無機兩種上可分為有機與無機兩種, ,一

8、般陽極用染料為有機性一般陽極用染料為有機性, ,例煤碳綠所需的例煤碳綠所需的706,804706,804兩種染料兩種染料, ,結構如下結構如下: :染 料染 色 原 理 圖氧 化 膜 層14 Al2O3孔隙填充過染料后孔隙填充過染料后,如不加以處如不加以處理理,放置一段時間后放置一段時間后,孔隙中的染料會逐漸孔隙中的染料會逐漸析出或變色析出或變色,為避免此現象發生為避免此現象發生, 染色后必染色后必須將須將Al2O3孔隙加以封閉孔隙加以封閉,即為即為封孔封孔(seal).210 210 封封 孔孔封 孔 原 理 圖氧 化 膜 層表 面 活 性 物 質15三 .陽極設備及挂具陽極 生產線（槽體，

9、天車，水電供排水系統）整流器冰水機烘干設備鈦挂具抽風裝置16陽極生產線主線陽極生產線主線陽極生產用的挂具陽極生產用的挂具17陽極氧化的有關設備陽極氧化的有關設備18四 .陽極產品介紹后蓋產品后蓋產品前蓋產品前蓋產品19五 .陽極不良分析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