阳极氧化基本介绍课件

铝材阳极氧化的基本介绍一.铝合金基本常识

第一位数：主要添加合金元素(如1050、5052、6063等)。

1000：纯铝

2000：主要添加合金元素为铜

3000：主要添加合金元素为锰或锰与镁

4000：主要添加合金元素为硅

5000：主要添加合金元素为镁

6000：主要添加合金元素为硅与镁

7000：主要添加合金元素为锌与镁

8000：不属於上列合金系的新合金二.铝的物理特性

（1）、铝合金的突出特点是密度小、强度高。铝的密度为2.7g/cm3。

（2）、塑性高：铝及铝合金延展性好，可以通过挤压、轧制成各种型状的材料；

（3）、导电好。仅次于金、银、铜。

（4）、耐腐蚀。易生成氧化膜后具有很好的耐腐蚀性，一般在空气中不反应。

（5）、易表面处理。如阳极氧化、电镀、电泳、喷涂等，提高了铝的装饰性和保护效果。阳极氧化的原理：将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。例如铝阳极氧化，将铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极，在特定条件和外加电流作用下，进行电解。阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝薄层，阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，良好的耐热性，优良的绝缘性，耐击穿电压，增强了抗腐蚀性能，氧化膜薄层中具有大量的微孔，可吸附各种润滑剂，适合制造发动机气缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力强可着色成各种美观艳丽的色彩。四.什么是阳极氧化五.铝阳极氧化作用使产品增加：（1）、耐蚀性；（2）、硬度和耐磨性，铝基体的硬度为HV100，普通阳极氧化膜的硬度约HV300，硬质氧化膜可达HV500。（3）、装饰性，不尽可保护抛光表面的光泽，也可染色、着色，获得和保持丰富多彩的外观。（4）、电绝缘性。（5）、透明性。（6）、功能性六.阳极氧化的原理铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。电极反应：阳极：H2O—2E→2H++[O]2AL+3[3O]→AL2O3+1670.5J

阴极:

2H++2E→H2↑膜的溶解：

AL2O3+3H2SO4=AL2（SO4）3+3H2O七.阳极氧化的种类按电流形式分为：

1.直流电阳极氧化2.交流电阳极氧化，3.脉冲电流阳极氧化。按电解液分有：1.硫酸阳极氧化

2.草酸阳极氧化

3.铬酸阳极氧化

4.磷酸阳极氧化

5.瓷质阳极氧化

6.硬质阳极氧化

7.微弧阳极氧化按膜层性子分有：1.普通膜2.硬质膜（厚膜）3.瓷质膜4.光亮修饰层5.半导体作用的阻挡层九.氧化膜成长机理在硫酸电解液中阳极氧化，作为阳极的铝制品，在阳极化初始的短暂时间内，其表面受到均匀氧化，生成极薄而有非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱点（如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结构变形处）发生局部溶解，而出现大量孔隙，即原生氧化中心，使基体金属能与进入孔隙的电解液接触，电流也因此得以继续传导，新生成的氧离子则用来氧化新的金属，并以孔底为中心而展开，最后汇合，在旧膜与金属之间形成一层新膜，使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”似的。随着氧化时间的延长，膜的不断溶解或修补，氧化反应得以向纵深发展，从而使制品表面生成又薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。其内层（阻挡层、介电层、活性层）厚度至氧化结束基本都不变，位置却不断向深处推移；而外层在一定的氧化时间内随时间而增厚。十.阳极氧化制程铝材脱脂水洗化抛活化染色封孔铝原材脱脂后铝材表面化抛后铝材表面阳极氧化多孔层铝表面去一次膜多孔层铝表面去二次膜多孔层铝表面十.二.一化抛的目的和方法步骤

化抛目的是在磷酸基溶液浸泡工件，以消除工件表面的机械缺陷，减小表面粗糙度，并提高其表面光泽。影响因素：

a.化抛液成分；

b.化抛液浓度；c.化抛温度；d.化抛时间；操作步骤：a.将工件置于化抛槽中浸泡;b.将工件在化抛槽中轻轻旋转;c.将工件从化抛槽中快速取出，并用热水洗;d.水洗十.二.二中和的目的和方法步骤中和的目的是作为制品经某些脱脂方法脱脂后的补充处理，以便进一步清理表面附着的油污脏物；清除制品表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤。从而使制品露出纯净的金属基体，利于阳极膜的生成并获得较高质量的膜层。此外，通过改变溶液的组成、温度、处理时间及其它操作条件，可得到平滑或缎面无光或光泽等不同状态的蚀洗表面。Al2O3+NaOHAl3++other;Al+NaOHNaAlO2+

H2化学反应公式

影响因素：

a.碱液浓度；b.铝离子浓度；c.操作温度；d.操作时间；操作方法：

a.将待处理的工件置于中和槽上方；b.将工件放入中和槽；c.设定中和时间；d.中和时间到时迅速将工件移出中和槽并转入水洗槽十.三阳极氧化的目的和方法步骤阳极氧化工艺获得的铝氧化膜外观无色透明，厚硬度高，孔隙多，吸附型强，有利于染色，经封闭处理后，具有较高的抗腐蚀能力。

阴半极反应：2H++2eH2

阳半极反应：4OH–4e2H2O;Al+O2Al2O3;Al2O3+H22Al3++3H2O影响因素：

a.电解液浓度;b.电解液温度;c.电压;电流密度；

d：氧化时间

成膜过程：2Al+3H2OAl2O3+6H++6e膜溶解过程：Al2O3+6H+

2Al3++3H2O

◎阳极→氧化

◎阴极→还原

整流器传感器

阳极

(产品）阳极电解液VA吹风机冷却

阴极循环阳极氧化的原理图解注意事项：

1、硫酸电解液的配制；

A.根据槽体的容积和硫酸浓度计算所需硫酸量

B.在槽内加3/4体积纯水,并打风搅拌；

C.将硫酸缓缓加入槽内，并补充纯水至规定体积(注意切勿将水加入硫酸中）

D.冷却至工艺条件温度；

E.化验室取样分析,OK后即可投入生产

2、硫酸的纯度要求：

最好用试剂，我们通常用CP（化学纯）硫酸。

十.四活化的目的和方法步骤

阳极氧化后，在着色之前，可用酸液处理将氧化膜活化，所有有机酸/无机酸及酸性盐都可以作为活化剂，由于酸溶液对氧化铝的化学溶解作用，氧化膜孔的孔壁从外向内溶解，使孔径扩大，同时可以通过控制活化时间的长短，得到孔径大小不同的氧化铝膜，达到扩孔，增加孔隙率，从而提高吸附染料能力的效果。影响因素：a.活化剂种类；b.活化剂浓度；c.活化温度；d.活化时间染色注意事项：

a.氧化膜必须有足够的厚度，具体厚度要依染色的色调而定，如果暗色要求较厚的膜层；而鲜艳的色泽需要较薄的膜层。------可通过控制氧化时间来控制膜的厚度。b.氧化膜必须要有足够的孔隙和吸附能力。------可通过控制电流密度来控制膜的孔隙，控制活化过程来控制膜的孔径，从而控制膜的吸附能力。c.氧化膜应均匀，膜层本身的颜色适应于染色处理------选择合适的电解液染色方法：1．整体发色阳极氧化2．有机和无机染料染色3．电解着色4．干涉着色5．多色电解着色

常用染色方法：电解着色：是金属微粒沉积在阳极氧化膜多孔层的底部。随机分布的金属微粒对光线的反射，得到棕色，随着沉积金属微粒的增加，颜色由稻草黄到棕色，直至黑色。封孔的原理：新鲜的阳极氧化膜在沸水或接近沸点的热水中处理一定的时间后，失去活性，不再吸附染料，已染上的颜色不易退去，这一过程就是封闭，也称封孔。用热蒸汽也能封闭，但耗能大，应用不及热水广泛。1931年，公布了重铬酸钾溶液封闭，封闭后的阳极氧化膜呈浅黄色，有特别高的耐蚀性，广泛应用于3C产品和飞机制造业。

铝材氧化外观检查关键参数：

（1）粗糙度：表面粗糙度是指加工表面具有较小间距和微小峰谷的不平度

检测设备：粗糙度仪

（2）膜厚:

阳极氧化的膜层厚度

检测设备：粗糙度仪

（3）光泽度：用数字表示物体表面接近镜面的程度

检测设备：光泽仪

（4）色差:两种颜色的差别。色差值表示颜色的差别大小，用△E标示

检测设备：色差仪铝材氧化常见缺陷及其原因：

1.白线：这是最常见也是最令人头疼的表面缺陷之一，其主要成因是因为材料中成分不均，含有杂质等

2.暗影：这也是常见缺陷，主要原因是挤压时模具固定不稳，材料流速不均