阳极氧化铝板的工艺流程
铝材阳极氧化工艺流程:
机械抛光——除油——水洗——化学抛光——水洗——阳极氧化——水洗——封闭—机械光亮.
化学抛光商品:铝材碱性抛光液 阳极氧化商品:铝材阳极氧化液 封闭商品:铝材着色封闭液 铝材阳极氧化和染色工艺
经过染色法处理的铝制品,颜色美观、鲜艳、抗腐蚀性、耐磨性及绝缘性高于一般的铝制品。将铝的工件悬于适当的电解质溶液内,以此作阳极进行电解。在电解过程中,水中的氢氧根离子在阳极放出电子成为水和新生态的氧,它使铝氧化成较厚的氧化铝膜,因为这个过程是金属制品作阳极被氧化的,所以叫做阳极氧化。铝制品经阳极氧化后,再经着色、封闭、处理即成染色品。
一、染色工艺
1.预处理:
铝制件在多次机械加工过程中,沾有较多的油脂、少量磨料、灰尘及有缺陷的氧化膜等,这些物质导电性差,不能进行阳极氧化,故需预先处理。方法是用四氯化碳、三氯乙烯、汽油或甲苯作清洗剂,将铝件浸入,用毛刷刷洗,然后风干,再浸入水中,多次清洗。油去尽后,立即用热水冲洗。如果表面生成一层黑色的膜,还要放在32%的硝酸溶液浸泡20秒钟,以便除去黑膜,最后用冷水冲洗干净。浸入蒸馏水中,备作制氧化膜用。
2.阳极氧化:
⑴硫酸电解液的配制:由硫酸18-20公斤和去离子水80-82公斤混合而成,此时溶液比重约为1.125-1.140。有时为了获得防护性能好的氧极氧化膜,通常往硫酸电解液中添加少量草酸。
⑵氧化工艺:将线路仪表安装好,将要染色铝件作阳极并全部浸入电解液中,然后接通电源,按下列工艺条件控制。
电解液温度控制在12-25℃,阳极电流密度1-2安/分米2,槽中电压13-23伏之间。时间30-40分钟左右。
按上述工艺操作完毕,随时将铝件从电解液中取出,把所沾的酸液用清水冲洗干净,低凹部分更应注意,否则会有白斑出现。酸液清洗干净后,浸入清洁水中备用。
3.染色:
铝件经过阳极氧化后,表面形成了能吸附,以共价键或氢键等键型键合而成有色络合物,出现色泽。
⑴染料选择:染料分无机染料和有机染料两种。无机染料多为无机盐组成,染色时将铝件分别在甲、乙两种化合物溶液中浸泡,生成带色化合物,达到染色目的。
无机染色溶液。
染料颜色 溶液甲 溶液乙 染色化合物名称 名称 浓度 名称 浓度 :
蓝或浅蓝 亚铁氰化钾10-50氯化铁10-100普鲁士蓝 褐色 铁氰化钾10-50硫酸铜10-100铁氰化铜 黑色 醋酸钴50-100高锰酸钾15-25氧化钴 黄色 重铬酸钾50-100醋酸铅100-200重铬酸铅 金黄色 大苏打10-50高锰酸铅10-50三氧化二锰 白色 醋酸铅10-50硫酸钠10-50硫酸铅 橙黄色 铅酸铝5-10硝酸银50-100铬酸银
有机染料品种繁多,现将常用染料,染液浓度,所呈色泽列表介绍如下,以供参考。
染料色泽 染料名称 染液浓度 备注
黄色 酸性媒介RH直接黄棕D3G醇溶黄GR直接冻黄G0.7-11-50.5-11-2
凡是酸性染料都应加入冰醋酸1-2毫升调整pH用酒精作溶剂:黄色 茜素黄印地素桔黄,酸性橙H 1-211-2
该染料染色须加亚硝酸钠10克,温水一升配成染色液,染色时间30分钟,再在硫酸25毫升温水一升中显色一分钟。
红色 直接耐晒桃红G酸性大红GR茜素红S 2-55-105-10 红色 碱性玫瑰精酸性橙Ⅱ 0.753 两种染料分别溶解后合并为一升 草绿 直接耐晒翠绿直接绿B 3-52-5
蓝色 直接耐晒翠蓝GL活性艳蓝酸性湖蓝V酸性湖蓝A 2-5522-5
黑色 酸性毛元ATT酸性皮元NBC 10-1510-15
二、染色操作:
①染单色法:将经阳极氧化,用清水洗净的铝制品,立即浸入40-60℃的着色液中浸泡。浸泡时间:浅色30秒钟-3分钟;深色、黑色3-10分钟。染后取出,用清水洗净。
②染多色法:若在同一铝件上染两种或多种不同颜色、或印出山水、花鸟、人物、文字时,则其手续甚繁,有涂料掩蔽法、直接印染法、泡沫塑料扑染法等。上述各法操作不同,但原理一致。现将涂料掩蔽法介绍如下:此法主要是将快干易清洗的清漆薄而均匀地涂刷在真正需要的黄色上,把它掩蔽起来。待漆膜干后,将铝件全部浸入稀铬酸溶液中,以退去未涂刷清漆部分的黄色,取出,用清水洗去酸液,低温烘干后,再染红色,如欲染第三、四色可照上法操作。 4.封闭:经染色的铝件用水洗净后,立即放入90-100℃的蒸馏水中煮30分钟。经过这样处理后,表面变得均匀无孔,形成致密的氧化膜。着色所涂的染料就沉淀在氧化膜内,再也擦不掉了,被封闭后的氧化膜不再具有吸附性,并且耐磨、耐温、绝缘性都得到加强。
将经过封闭处理的铝件的表面擦干,再用软布擦亮,就能得到美丽鲜艳的铝制品,如染多色,封闭处理后,应将铝件上所涂的保护剂除去,小面积用棉花沾丙酮揩去,大面积可将染色铝件浸入丙酮内把漆洗去。
三、注意事项
1.铝件洗油处理后,应立即进行氧化,不应放置过久。铝件制作氧化膜时,要全部浸入电解液中,槽电压从头至尾要平稳一致,同一批产品,必须完全一致,这一点即使在染色时亦应遵循。
2.在阳极氧化过程中,电解质中溶液的铝、铜、铁等不断增加,影响铝的光泽等。当铝含量大于24克/升,铜大于0.02克/升,铁含量大于2.5克/升时,电解液应考虑更换。
3.购买原料与染料要选择纯度高的产品,因一般杂质稍多或掺有元明粉、糊精时,染色效果不佳。
4.大量染色时,染液初浓后淡,染出颜色即会出现深浅不一,故应注意适时掺兑稍浓染液,尽可能保持染液浓度的一致性。
5.染多色时,应先染浅色后染深色,由黄、红、蓝、棕、黑顺序染色。染第二色前,喷漆应干燥,使涂料紧贴铝面,否则染料会浸入,出现毛边界限不明等。
相关名词:阳极氧化铝板,氧化铝,铝材,铝制品,铝板,着色阳极氧化
常用的铝材表面处理工艺有:阳极氧化、电解着色、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂、仿木纹转印、拉丝处理,亚光处理、染色处理等。这里就主要加工艺简要介绍:
3. 表面处理
3.1阳极氧化着色
上挂 脱脂 碱蚀(酸蚀) 中和 阳极氧化
着色 封孔 烘干 下挂 检验 转穿条
3.2电泳涂漆
上挂 脱脂 碱蚀(酸蚀) 中和 阳极氧化
着色 纯水洗 热纯水洗 纯水洗 电泳涂漆★
水洗 滴干 固化★ 下挂 检验 转穿条
3.3粉末喷涂
3.3.1铬化
装框 水洗 脱脂 水洗 铬化 水洗 烘干 下框
铝工件→上挂具→脱脂→水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→阳极氧化→水洗→去离子水洗→染色或电解着色→水洗→去离子水洗→封闭→水洗→下挂具
2.高光亮度的铝制品工艺流程:
铝工件→机械抛光→脱脂→水洗→中和→水洗→化学或电化学抛光→水洗→阳极氧化→水洗→去离子水洗→染色或电解着色→水洗→去离子水洗→封闭→水洗→机械光亮
扩展资料
铝的阳极氧化是一种电解氧化过程,在该过程中,铝和铝合金的表面通常转化为一层氧化膜,这层氧化膜具有保护性、装饰性以及一些其他的功能特性。从这个定义出发的铝的阳极氧化,只包括生成阳极氧化膜这一部分工艺过程。
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
,其厚度为5~30微米
,硬质阳极氧化膜可达25~150微米
。
阳极氧化后的铝或其合金,提高了其硬度和耐磨性,可达250~500千克/平方毫米,良好的耐热性
,硬质阳极氧化膜熔点高达2320K
,优良的绝缘性
,耐击穿电压高达2000V
,增强了抗腐蚀性能
,在ω=0.03NaCl盐雾中经几千小时不腐蚀。
参考资料:
搜狗百科
阳极氧化
为了得到质量较好的硬质阳极氧化膜,并能保证零件所需要尺寸,必须按下列要求来进行加工。
1.1 锐角倒圆
被加工零件不允许有锐角、毛刺以及其它各种尖锐的有棱角的地方因为硬质氧化,一般阳极氧化时间均是很长的,而且氧化过程(A1+O2A12O3+ )本身就是一个放热反应。又由于一般零件棱角的地方往往又是电流较为集中的部位所以这些部位最易引起零件的局部过热,使零件被烧伤。因此铝和铝合金所有棱角均应进行倒角处理,并且倒角y圆半径不 应小于0.5 毫米。
1.2 表面光洁度
硬质阳极氧化后,零件表面的光洁度是有所改变的,对于较粗糙的表面来说,经此处理后可以显得比原来平整一些,而对于原始光洁度较高的零件来说,往往经过此种处理后,显 示的表面光洁光亮度反而有所降低,降低的幅度在1~2 级左右。
1.3 零件尺寸的余量
因硬质氧化膜的厚度较高,所以如需要进一步加工的铝零件或以后需要装配的零件,应事先留有一定的加工余量,及指定装夹部位。 因硬质阳极氧化时,要改变零件尺寸,故在机械加工时,要事先预测,氧化膜的可能厚度和尺寸公差,而后在确定阳极氧化前的零件实际尺寸,以便处理后,符合规定的公差范围。 一般来说,零件增加的尺寸大致为生成氧化膜厚度的一半左右。
1.4 专用夹具
因硬质阳极氧化的零件在氧化过程中,要承受很高的电压和较高的电流,一定要使夹具和零件能保持极良好的接触,否则将因接触不良而造成击穿或烧伤零件接触部位的毛病。所 以要求对不同形状的零件,以及零件氧化后的具体要求来设计和制造专用夹具。
2 硫酸法硬质阳极氧化的电解液配方及操作规范
2.2 操作方法
首先打开降温设备,将电解液温度降低到工艺所规定的温度范围内,阴极挂铅版,然后把装挂好的零件放置在阳极导电杠上卡紧,零件与零件之间,零件与阴极之间一定要保持较大的距离,绝对不能接触。打开压缩空气电解液搅拌(注意:压缩空 气一定要进行油水分离处理)。
送以直流电源,开始的电流密度一般为0.5A/dm2,在25分内分5~8 次逐步升高到 2.5 -3.5A/dm 。以后保持电流密度,均每隔5 分钟调查一次电流,开始电压为8~ 12V,最终电压可根据膜层的厚度和材料不同而定。
在硬质阳极氧化过程中,须经常注意电压和电流表,如发现有电流突然增加,电压下降的现象,这说明零件膜层局部已溶解,应立即关闭电源,检查并取出溶解的零件,其它零件可继续进行氧化处理,电流可一次给足。
2.3 各种因素对氧化膜硬度和生长速度的影响铝和铝合金表面上能否生成优质的硬质氧化膜层,主要取决于电解液的成份浓度,温度, 电流密度,及其原材料的成分。
2.3.1电解液的浓度
采用硫酸电解液进行硬质阳极氧化时,一般在10%~30%浓度范围内,浓度低时,氧 化膜硬度高,特别是纯铝比较明显,但对铜含量较高的铝合金(CY12)例外。因为含铜量 较高的铝合金易生成CuAl2 的化合物,这种化合物在氧化时溶解速度较快,极易烧毁铝零件。 所以一般不适合用低浓度的硫酸电解液,必须在高浓度(H2SO4 300~400g/L)中进行氧化处理或采用交直流电叠加法处理。
2.3.2温度对膜层的影响
电解液温度对氧化膜的耐磨性影响极大,一般来说,如果温度下降,那么铝和铝合金的阳极氧化膜耐磨性能就增高,这是由于电解液对于膜的溶解速度下降所造成的,为了获得较 高硬度的氧化膜。我们要掌握温度在+-2摄氏度范围内进行硬质阳极氧化处理为好。
3 硬质阳极氧化的挂具设计及设备条件
3.1 硬质阳极氧化挂具硬质阳极氧化挂具和夹具应具有足够的机械强度和刚度,以免制件在搅拌电解液时,被 急流的溶液冲下来。此外,挂具应有良好的接触导电性能,重量要轻,坚固耐用,装卸制件 方便,装载量和零件布局应有适当的要求。硬质阳极氧化挂具常用的有两种类型:一种是具 有压紧螺钉的夹具,另一种是用螺栓连接夹板或夹具。其中所有与制件的触点,均由铝、铝 镁合金和铝硅镁合金制成,除了制件接触部位有导电要求外,其它部位都要与挂具绝缘处理, 使其成为非导体,这样可使阳极氧化过程都集中在制件上,提高生产效率,节约挂具的金属 材料以及电能消耗。
3.2 硬质氧化溶液的发热和氧化膜再溶解问题
在氧化时工作表面通过较大电流,因氧化膜具有很大电阻,热量大部分集中在氧化膜部位上。发热量可用下列公式计算:
焦耳热Q1=0.864电压电流(千卡/小时)
氧化液发热量Q2=2.334电流(千卡/小时)
阳热氧化反应热2Al+3[O]Al2O3+375800
总发热量Q=(Q1+Q2)1.1(千卡/小时)
根据上式可设计冷却用冷冻设备,硬质氧化发热量必须迅速交换掉,如不及时冷却,生成氧化膜不仅仅是化学溶解,而且也由于加入电场发生电化学溶解。这样,就严重影响了膜 层的表面光洁度,同时也使得厚度降低。因此,必须要有强制性冷却措施,使电解液保持低 温,才能获得较大硬度的氧化膜。
3.3 硬质阳极氧化电器设备
硫酸硬膜直流法阳极氧化工艺只需要直流发电机或整流器,其中使用整流器效率较高,并要求设置恒电流控制,在膜生长时要设置电压上升的自动装置。
4硬度氧化质量检验
4.1 外观
由于铝材的不同和工艺不同,氧化膜外观的颜色也不一样,膜层由褐色,深褐色,灰色到黑色;电解液温度愈低,氧化膜愈厚。不允许有烧焦或易搅拌的疏松膜层,也不允许因局 部受热使氧化腐蚀的光亮斑点和边缘角部分膜层脱落的现象存在。整个零件表面,除夹具影 响外,局部表面不得有无氧化膜的地方,允许包铝板全件氧化膜出现小裂纹。
4.2 氧化膜厚度测试
皮膜厚度使用平均值,以防止合金导致的厚度不均。硬质氧化的国外规格:标准50 误差10。膜厚制定为100 时,误差范围不变。从零件或试件正切取横向试片在全相显 微镜下测定厚度,也可用涡流测厚仪直接测出氧化膜厚度。
4.3 硬度测定
从皮膜用途来看,硬质皮膜最重要的就是耐磨性,也就是耐磨性。硬质皮膜是素材被氧化为氧化膜形成的,因此硬度受合金种类、电解液、处理条件影响较大。人们根据合金种类 研究了各种处理方法,以提高皮膜的性能,各材质皮膜硬度几乎是固定的。
在阳极氧化处理工艺中,不溶解的元素:硅、铅;溶解但以氧化物或其他不溶性化合物存在的元素:镁、锌;溶解性强,不会在皮膜中以安定化合物存在的元素:铜、镍等添加成 分的影响会残留在氧化皮膜中。
正常情况下规定硬质皮膜的硬度进行断面测定。素材硬度越高,表面硬度越低。皮膜越厚,此差越大。因此测量要在皮膜中央进行。显微硬度可以用显微硬度计在横向上测出,不 应低于300kg/mm
5 硬质阳极氧化常见故障原因及其排除方法(见表三)
其实铝合金压铸工艺是一件非常复杂的工艺体系,远远超出我们直观的查看工艺流程图要复杂的多,好了接下来,就和大家讲解一下压铸工艺的原理,其实压铸工艺是将压铸机、压铸模及铝合金等三大要素,完美的组合的一个加工过程,而在我们压铸时,金属会按填充型腔的过程,将压力、速度、温度、时间等因素得到统一的控制流程。市面上一般铝合金压铸厂都是利于高压金属液高速压入某种精密金属模具中,使金属液在压力的作用下,冷却凝固,最终形成压铸件,最为常见的的铝合金压铸工艺一般分为两种,其冷、热室压铸工艺的两种基本方式,好啦,这就是铝合金压铸工艺的原理啦。
接下来我们在来说下 阳极氧化处理工艺 ,相信大家都知道,当铝合金压铸件成型以后,为了提高铝工件使用时间,提高耐磨及抗压等系数,一般接下来都会做一道阳极氧化加工处理工序,阳极氧化处理工艺,市面上一般氧化加工厂都采用硫酸电解液,利于电解作用,使铝合金压铸件表面形成 阳极氧化膜 的过程称为铝硫酸阳极氧化。
膜层的抗蚀性能接近于硫酸阳极氧化膜。导电氧化膜层接触电阻较小而能导电、而H2SO4阳极氧化膜因接触电阻极大而不能导电。导电氧化膜的耐腐蚀性能比铝上镀铜、镀银或镀锡强得多。缺点是膜层上不能锡焊,只可作点焊。推荐工艺配方为:CrO3 4g/l,K4Fe(CN)6·3H2O 0.5g/l,NaF 1g/l,温度20~40℃,时间20~60秒。
1、铝合金阳极处理是指阳极氧化铝,是在铝及铝合金表面镀一层致密氧化铝,为了防止其进一步氧化。其原理是阳极效应:是指阳极和电解质之间电流的传输受到抑制而产生的阻塞现象。
2、阳极氧化铝生产工艺
(1)机械抛光;
(2)化学处理去掉某些合金表面的铜成分;
(3)清洗去油;
(4)放入稀硫酸中作为阳极进行通电,生成表面氧化层;
(5)染色;
(6)固定。
扩展资料:
主要性能:
阳极氧化可显著改善铝合金的耐蚀性能,提高铝合金的表面硬度和耐磨性,经过适当的着色处理后具有良好的装饰性能。
铝及其合金阳极氧化膜着色技术可分为3 种:化学染色、电解着色及电解整体着色。化学染色是利用氧化膜层的多孔性与化学活性吸附各种色素而使氧化膜着色,根据着色机理和工艺可分为有机染料着色、无机染料着色、色浆印色、套色染色和消色染色等。
电解着色是将阳极氧化后的铝及其合金在含有金属盐的水溶液中进行交流电解,在氧化膜多孔层的底部沉积金属、金属氧化物或金属化合物,由于电沉积物对光的散射作用而呈现各种色彩。
电解整体着色指铝及其合金在阳极氧化的同时被着色,其特点是氧化与着色一步完成,着色膜具有良好的耐光性、耐热性、耐蚀性及耐磨性。电解整体着色又分为自然发色、电解发色和电源发色法,其中电解发色占主导,自然发色次之,电源发色正在开发中。
参考资料来源:百度百科-阳极氧化铝
参考资料来源:百度百科-阳极效应
(一)脱脂
铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂。
乳化溶液 石蜡三乙醇胺油酸松油水 8.0%0.25%0.5%2.25%89% 常温 适当 水清洗 溶液组成以体积记
有机溶剂是利用油脂易溶于有机溶剂的特点进行脱脂,常用的溶剂有汽油、煤油、乙醇、乙酸异戊脂、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯等。有机溶剂仅用于小批量小型的或极污秽的制品脱脂处理。表面活性剂是一些在很低的浓度下,能显著降低液体表面张力的物质。常用于脱脂的表面活性剂有肥皂、合成洗涤剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等。碱性脱脂溶液的配方非常多,传统工艺采用磷酸钠、氢氧化钠和硅酸钠,其中磷酸钠和硅酸钠有缓蚀、润湿、稳定作用,溶液加热和搅拌有助于获得最好的脱脂效果。油脂在酸的存在下也能进行水解反应生成甘油和相应的高级脂肪酸。电解脱脂可用阳极电流、阴极电流或交流电。在碱性溶液中阴极电流脱脂,阳极最好为镀镍钢板。其在铝及铝合金表面处理中不常用。乳化脱脂所用的溶液为互不溶解的水与有机溶剂组成的两相或多相溶液,并添加有降低表面张力及对各相均有亲和力的去污剂。
(二)碱蚀剂
碱蚀剂是铝制品在添加或不添加其他物质的氢氧化钠溶液中进行表面清洗的过程,通常也称为碱腐蚀或碱洗。其作用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赃物;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、处理时间及其他操作条件,可得到平滑或缎面无光或光泽等不同状态的蚀洗表面。蚀洗溶液的基本组成是氢氧化钠,另外还添加调节剂(NaF、硝酸钠),结垢抑制剂、(葡萄糖酸盐、庚酸盐、酒石酸盐、阿拉伯胶、糊精等)、多价螯合剂(多磷酸盐)、去污剂
铝表面阳极氧化处理方法(二)铝表面阳极氧化处理方法(二)
(三)中和和水清洗
铝制品蚀洗后表面附着的灰色或黑色挂灰在冷的或热的清水洗中都不溶解,但却能溶于酸性溶液中,所以经热碱溶液蚀洗的制品都得进行旨在除去挂灰和残留碱液,以露出光亮基本金属表面的酸浸清洗,这种过程称为中和、光泽或出光处理。其工艺过程是制品在300-400g/L硝酸(1420kg/立方米)溶液中,室温下浸洗,浸洗时间随金属组成的不同而有差异,一般浸洗时间3-5分钟。含硅或锰的铝合金制品上的挂灰,可用硝酸和氢氟酸体积比为3:1的混合液,于室温下处理5-15秒。中和处理还可以在含硝酸300-400g/L和氧化铬5-15g/L的溶液或氧化铬100g/L加硫酸(1840kg/立方米)10ml/L溶液中于室温下进行。各道工序间的水清洗,目的在于彻底除去制品表面的残留液和可溶于水的反应产物,使下道工序槽液免遭污染,确保处理效率和质量。清洗大多采用一次冷水清洗。但碱蚀后的制品普遍采用热水紧接着是冷水的二重清洗。热水的温度为40-60度。中和处理后的制品经水清洗就可以进行氧化处理,所以这道清洗应特别认真,以防止清洁的表面受污染。否则前几道工序的有效处理可能会因最后的清洗不当而前功尽弃。经中和、水清洗后的制品应与上进行氧化处理。在空气中停留的时间不宜过长,如停留30-40分钟,制品就需要重新蚀洗和中和。
二、阳极化处理
铝制品表面的自然氧化铝既软又薄,耐蚀性差,不能成为有效防护层更不适合着色。人工制氧化膜主要是应用化学氧化和阳极氧化。化学氧化就是铝制品在弱碱性或弱酸性溶液中,部分基体金属发生反应,使其表面的自然氧化膜增厚或产生其他一些钝化膜的处理过程,常用的化学氧化膜有铬酸膜和磷酸膜,它们既薄吸附性又好,可进行着色和封孔处理,表-3介绍了铝制品化学氧化工艺。化学氧化膜与阳极氧化膜相比,膜薄得多,抗蚀性和硬度比较低,而且不易着色,着色后的耐光性差,所以金属铝着色与配色仅介绍阳极化处理。
铝表面阳极氧化处理方法(三)(一)阳极氧化处理的一般概念
1、阳极氧化膜生成的一般原理
以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中,利用电解作用,使其表面形成氧化铝薄膜的过程,称为铝及铝合金的阳极氧化处理。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料,如铅、不锈钢、铝等。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。
2、阳极氧化电解溶液的选择
阳极氧化膜生长的一个先决条件是,电解液对氧化膜应有溶解作用。但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。 3、阳极氧化的种类
阳极氧化按电流形式分为:直流电阳极氧化,交流电阳极氧化,脉冲电流阳极氧化。按电解液分有:硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。按膜层性子分有:普通膜、硬质膜(厚膜)、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。 4、阳极氧化膜结构、性质
阳极氧化膜由两层组成,多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上上成长起来的,后者称为阻挡层(也称活性层)。用电子显微镜观察研究,膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状孔,它们贯穿膜外层直至氧化膜与金属界面的阻挡层。以各孔隙为主轴周围是致密的氧化铝构成一个蜂窝六棱体,称为晶胞,整个膜层是又无数个这样的晶胞组成。阻挡层是又无水的氧化铝所组成,薄而致密,具有高的硬度和阻止电流通过的作用。阻挡层厚约0.03-0.05μm,为总膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外层主要是又非晶型的氧化铝及小量的水合氧化铝所组成,此外还含有电解液的阳离子。当电解液为硫酸时,膜层中硫酸盐含量在正常情况下为13%-17%。氧化膜的大部分优良特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所觉决定的,它们都与阳极氧化条件密切相关。
(二)直流电硫酸阳极氧化
1、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;而外早一定的氧化时间内随时间而增厚。 铝表面阳极氧化处理方法(四) (三)其他阳极氧化
1、草酸阳极氧化
对硫酸阳极氧化影响的大部分因素也适用于草酸阳极氧化,草酸阳极氧化可采用直流电、交流电或者交直流电迭加。用交流电氧化比直流电在相同条件下获得膜层软、弹性较小;用直流电氧化易出现孔蚀,采用交流电氧化则可防止,随着交流成分的增加,膜的抗蚀性提高,但颜色加深,着色性比硫酸膜差。电解液中游离草酸浓度为3%-10%,一般为3%-5%,在氧化过程中每A?h约消耗0.13-0.14g,同时每A?h有0.08-0.09g的铝溶于电解液生成草酸铝,需要消耗5倍于铝量的草酸。溶液中的铝离子浓度控制在20g/L以下,当含30g/L铝时,溶液则失效。草酸电解液对氯化物十分敏感,阳极氧化纯铝或铝合金时,氯化物的含量分别不应超过0.04-0.02g/L,溶液最好用纯水配制。电解液温度升高,膜层减薄。为得到厚的膜,则应提高溶液的pH值。直流电阳极氧化用铅、石墨或不锈钢做阴极,其与阳极的面积比为(1:2)-(1:1)之间。草酸是弱酸,溶解能力低,铝氧化时,必须冷却制品及电解液。草酸膜层的厚度及颜色依合金成分而不同,纯铝的膜厚呈淡黄或银白色,合金则膜薄色深如黄色、黄铜色。氧化后膜层经清洗,若不染色可用3.43×10的4次方Pa压力的蒸汽封孔30-60分钟。
2、铬酸阳极氧化
铬酸阳极氧化工艺见表-4。氧化过程中应经常进行浓度分析,适时添加铬酐。电解的阴极材料可用铅、铁、不锈钢,最好的阳阴面积比为(5:1)-(10:1)。当溶液中三价铬离子多时,可用电解的方法使其氧化成六价铬离子。溶液中的硫酸盐含量超过0.5%,阳极氧化效果不好,硫酸根离子多时可加入氢氧化钡或者碳酸钡使其生成硫酸钡沉淀。溶液中氯化物含量不应超过0.2g/L。溶液中铬含量超过70g/L时就应稀释或更换溶液。铬酸阳极氧化有电压周期变化的阳极氧化方法或恒电压阳极氧化法(快速铬酸法)两种。
3、硬质(厚膜)阳极氧化
硬质阳极氧化是铝及铝合金表面生成厚而坚硬氧化膜的一种工艺方法。硬质膜的最大厚度可达250μm ,纯铝上形成的膜层微硬度为12000-15000MPa,合金的一般为4000-6000MPa,与硬铬镀层的相差无几,它们在低符合时耐磨性极佳,硬质膜的孔隙率约为20%左右,比常规硫酸膜低。
4、瓷质阳极氧化
瓷质阳极氧化铝及铝合金在草酸、柠檬酸和硼酸的钛盐、锆盐或钍盐溶液中阳极氧化,溶液中盐类金属的氢氧化物进入氧化膜孔隙中,从而使制品表面显示出与不透明而致密的搪瓷或具有特殊光泽的类似塑料外观的处理过程。瓷质阳极氧化处理工艺流程与常规硫酸阳极氧化基本一致,不同的是瓷质阳极氧化是在高的直流电压(115-125V)和较高的溶液温度(50-60度)、电解液经常搅拌、经常调节pH值使之处于1.6-2范围内的条件进行。
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阳极氧化铝板的工艺流程:
1,阳极氧化铝板氧化膜生成的一般原理,以铝板为阳极置于电解质溶液中,利用电解作用,使其表面形成氧化铝薄膜的过程,称为铝板的阳极氧化处理。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料,如铅、不锈钢、铝等。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。
2,阳极氧化铝板氧化电解溶液的选择,阳极氧化膜生长的一个先决条件是,电解液对氧化膜应有溶解作用。但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。
3,阳极氧化铝板氧化的种类: 阳极氧化按电流形式分为:直流电阳极氧化,交流电阳极氧化,脉冲电流阳极氧化,按电解液分有:硫酸、草酸、铬酸、 混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。
4,阳极氧化铝板氧化膜结构、性质,阳极氧化膜由两层组成,多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上上成长起来的,后者称为阻挡层(也称活性层)。用电子显微镜观察研究,膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状孔,它们贯穿膜外层直至氧化膜与金属界面的阻挡层。