1、.鋁外表陽極氧化處理方法(一一、外表預處理無論采用何種方法加工的鋁材及制品，外表上都會不同程度地存在著污垢和缺陷，如灰塵、金屬氧化物天然的或高溫下形成的氧化鋁薄膜、殘留油污、瀝青標志、人工搬運手印主要成分是脂肪酸和含氮的化合物、焊接熔劑以及腐蝕鹽類、金屬毛刺、輕微的劃擦傷等。因此在氧化處理之前，用化學和物理的方法對制品外表進展必要的清洗，使其裸露純潔的金屬基體，以利氧化著色順利進展，從而獲得與基體結合結實、色澤和厚度都滿足要求且具有最正確耐蝕、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。一脫脂鋁及鋁合金外表脫脂有有機溶劑脫脂、外表活性劑脫脂、堿性溶液脫脂、酸性溶液脫脂、電解脫脂、乳化脫脂。幾種脫脂方法及主要

2、工藝列于表-1。在這些方法中，以堿性溶液特別是熱氫氧化鈉溶液的脫脂最為有效。表-1 脫脂及主要工藝脫脂方法溶液組成用量g/L 溫度/度時間min 后處理備注有機溶劑汽油、四氯化碳、三氯乙烯等適量常溫或蒸汽適當無浸蝕外表活性劑肥皂、合成洗滌劑適量常溫-80 適當. 水清洗無浸蝕堿性溶液 NaOH 50-200 40-80 0.5-3 水洗后用100-500g/L硝酸溶液中和及除掛灰脫脂兼腐蝕除去自然氧化，硝酸可用稀硫酸+鉻酸代替十二水磷酸鈉NaOH硅酸鈉 40-608-1225-30 60-70 3-5 水清洗 NaOH可用40-50g/L碳酸鈉代替，總堿度按NaOH計算為1.6%-2.5%多聚

3、磷酸鈉碳酸鈉磷酸鈉一水硼酸鈉葡萄糖酸液體潤濕劑 15.64.84.84.80.3ml0.1ml 60 12-15 水清洗使用前攪拌4個小時十二水磷酸鈉硅酸鈉液體肥皂 50-7025-353-5 75-85 3-5 水清洗碳酸鈉磷酸鈉 25-4025-40 75-85 適當水清洗磷酸鈉碳酸鈉NaOH 20216 45-65 3-5 水清洗強堿阻化除油劑 40-60 70 5 水清洗除油不凈可延長處理時間酸性溶液硫酸 50-300 60-80 1-3 水清洗硝酸 162-354 常溫 3-5 水清洗松化處理磷酸硫酸外表活性劑 3075 50-60 5-6 水清洗磷酸85%丁醇異丙醇水 100%40

4、%30%20% 常溫 5-10 水清洗溶液組成以體積記電解溶液陽極氧化用電解質常溫適當交流電或陰極電流電解NaOH 100-200 常溫 0.5-3 水清洗后中和鋁制品為陰極，電流密度為4-8A/dm2乳化溶液石蠟三乙醇胺油酸松油水 8.0%0.25%0.5%2.25%89% 常溫適當水清洗溶液組成以體積記有機溶劑是利用油脂易溶于有機溶劑的特點進展脫脂，常用的溶劑有汽油、煤油、乙醇、乙酸異戊脂、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯等。有機溶劑僅用于小批量小型的或極污穢的制品脫脂處理。外表活性劑是一些在很低的濃度下，能顯著降低液體外表X力的物質。常用于脫脂的外表活性劑有肥皂、合成洗滌劑、十二烷基硫酸鈉、十二

5、烷基苯磺酸鈉等。堿性脫脂溶液的配方非常多，傳統工藝采用磷酸鈉、氫氧化鈉和硅酸鈉，其中磷酸鈉和硅酸鈉有緩蝕、潤濕、穩定作用，溶液加熱和攪拌有助于獲得最好的脫脂效果。油脂在酸的存在下也能進展水解反響生成甘油和相應的高級脂肪酸。電解脫脂可用陽極電流、陰極電流或交流電。在堿性溶液中陰極電流脫脂，陽極最好為鍍鎳鋼板。其在鋁及鋁合金外表處理中不常用。乳化脫脂所用的溶液為互不溶解的水與有機溶劑組成的兩相或多相溶液，并添加有降低外表X力及對各相均有親和力的去污劑。二堿蝕劑堿蝕劑是鋁制品在添加或不添加其他物質的氫氧化鈉溶液中進展外表清洗的過程，通常也稱為堿腐蝕或堿洗。其作用是作為制品經某些脫脂方法脫脂后的補充處

6、理，以便進一步清理外表附著的油污贓物；去除制品外表的自然氧化膜及輕微的劃擦傷。從而使制品露出純潔的金屬基體，利于陽極膜的生成并獲得較高質量的膜層。此外，通過改變溶液的組成、溫度、處理時間及其他操作條件，可得到平滑或緞面無光或光澤等不同狀態的蝕洗外表。蝕洗溶液的根本組成是氫氧化鈉，另外還添加調節劑NaF、硝酸鈉，結垢抑制劑、葡萄糖酸鹽、庚酸鹽、酒石酸鹽、阿拉伯膠、糊精等、多價螯合劑多磷酸鹽、去污劑。堿洗溶液組成往往依鋁制品的用途來確定幾種堿洗方法列于表-2。表-2 堿蝕洗溶液組成及工藝溶液組成用量% 溫度/度時間min 備注NaOH 3.5-9 50-70 3-10 腐蝕量10-55g/m2，鋁

7、離子含量30-80g/LNaOH 葡萄糖酸鈉或檸檬酸鈉 4.5-5.50.15 551 8-10 腐蝕量20m，鋁含量5-25g/LNaOH庚酸鈉潤濕劑 50.10.2 55-70 1-10 通常清洗用NaOHNaF多聚磷酸鈉潤濕劑 1020.20.2 55-70 1-10 外表無光浸蝕NaOH硝酸鈉庚酸鈉 540.1 55-60 1-10 外表平滑清洗NaOH磷酸鈉 3-7.55-10 常溫適當參加氟化鈉獲光澤白色外表鋁外表陽極氧化處理方法二三中和和水清洗鋁制品蝕洗后外表附著的灰色或黑色掛灰在冷的或熱的清水洗中都不溶解，但卻能溶于酸性溶液中，所以經熱堿溶液蝕洗的制品都得進展旨在除去掛灰和殘留

8、堿液，以露出光亮根本金屬外表的酸浸清洗，這種過程稱為中和、光澤或出光處理。其工藝過程是制品在300-400g/L硝酸1420kg/立方米溶液中，室溫下浸洗，浸洗時間隨金屬組成的不同而有差異，一般浸洗時間3-5分鐘。含硅或錳的鋁合金制品上的掛灰，可用硝酸和氫氟酸體積比為3:1的混合液，于室溫下處理5-15秒。中和處理還可以在含硝酸300-400g/L和氧化鉻5-15g/L的溶液或氧化鉻100g/L加硫酸1840kg/立方米10ml/L溶液中于室溫下進展。各道工序間的水清洗，目的在于徹底除去制品外表的殘留液和可溶于水的反響產物，使下道工序槽液免遭污染，確保處理效率和質量。清洗大多采用一次冷水清洗。

9、但堿蝕后的制品普遍采用熱水緊接著是冷水的二重清洗。熱水的溫度為40-60度。中和處理后的制品經水清洗就可以進展氧化處理，所以這道清洗應特別認真，以防止清潔的外表受污染。否那么前幾道工序的有效處理可能會因最后的清洗不當而前功盡棄。經中和、水清洗后的制品應與上進展氧化處理。在空氣中停留的時間不宜過長，如停留30-40分鐘，制品就需要重新蝕洗和中和。二、陽極化處理鋁制品外表的自然氧化鋁既軟又薄，耐蝕性差，不能成為有效防護層更不適合著色。人工制氧化膜主要是應用化學氧化和陽極氧化。化學氧化就是鋁制品在弱堿性或弱酸性溶液中，局部基體金屬發生反響，使其外表的自然氧化膜增厚或產生其他一些鈍化膜的處理過程，常用

10、的化學氧化膜有鉻酸膜和磷酸膜，它們既薄吸附性又好，可進展著色和封孔處理，表-3介紹了鋁制品化學氧化工藝。化學氧化膜與陽極氧化膜相比，膜薄得多，抗蝕性和硬度比擬低，而且不易著色，著色后的耐光性差，所以金屬鋁著色與配色僅介紹陽極化處理。表-3 鋁制品化學氧化工藝序號溶液組成用量 g/L 溫度/度時間min 應用X圍、膜色備注1 碳酸鈉鉻酸鈉氫氧化鈉 45142 85-100 10-20 純鋁、AlMg、AlMn合金、灰色膜層較疏松2 磷酸鉻酐氟化鈉硼酸 551531 室溫 10-15 各種鋁合金、淺綠色膜層較1的好3 重鉻酸鈉鉻酐氟化鈉 3.5-43-3.50.8 室溫 2-3 各種鋁合金、深黃或

11、棕色溶液pH=1.5膜層較1的好4 碳酸鈉鉻酸鈉 3215 90-100 3-5 純鋁及含Mg、Mn和Si的合金、也可用于含Cu量少的合金、灰色可做油漆底層5 碳酸鈉鉻酸鈉硅酸鈉 47140.06-1 90-100 10-15 純鋁、AlMn淡透明銀色、AlMgSi硬狀態、硬的AlSi和AlMg合金，鮮明金屬色空隙少，不能很好的著色，不宜做油漆底層6 鉻酸鈉氫氧化胺 0.129.6 70-80 20-50 各種鋁合金、灰色有斑點膜層似搪瓷7 碳酸鈉重鉻酸鉀 20.45 90-100 10-18 各種鋁合金、灰色可在酸溶液中發白鋁外表陽極氧化處理方法三一陽極氧化處理的一般概念 1、陽極氧化膜生成

12、的一般原理 以鋁或鋁合金制品為陽極置于電解質溶液中，利用電解作用，使其外表形成氧化鋁薄膜的過程，稱為鋁及鋁合金的陽極氧化處理。其裝置中陰極為在電解溶液中化學穩定性高的材料，如鉛、不銹鋼、鋁等。鋁陽極氧化的原理實質上就是水電解的原理。當電流通過時，在陰極上，放出氫氣；在陽極上，析出的氧不僅是分子態的氧，還包括原子氧O和離子氧，通常在反響中以分子氧表示。作為陽極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無水的氧化鋁膜，生成的氧并不是全部與鋁作用，一局部以氣態的形式析出。 2、陽極氧化電解溶液的選擇 陽極氧化膜生長的一個先決條件是，電解液對氧化膜應有溶解作用。但這并非說在所有存在溶解作用的電解液中陽極氧化都能生

13、成氧化膜或生成的氧化膜性質一樣。適用于陽極氧化處理的酸性電解液見表-4。 表-4 氧化處理的酸性電解液酸類 電離常數 形成電壓 基膜顏色 硫酸 210-2第二次電離的H+ 12-20 透明、無色 鉻酸 30-40 不透明、帶白色 磺基水楊酸 40-70 透明帶灰色 氨基磺酸 30-40 帶灰色 磷酸 1.110-2第一次7.510-8第二次4.810-13第三次 30-40 透明帶白色 焦磷酸 1.410-1第一次1.110-2第二次2.910-7第三次3.610-4第四次 70-100 帶白色 磷鉬酸 100以上 阻擋層 硼酸 6.410-10 0-600 阻擋層 草酸 6.510-2第一次

14、6.110-5第二次 40-60 帶黃色 丙二酸 1.6110-3第一次2.110-6第二次 80-110 帶褐色 丁二酸 6.610-5第一次2.810-6第二次 120以上 白色到黃色 順式丁烯二酸 1.510-5第一次2.610-7第二次 150-225 灰黃色 檸檬酸 8.410-1第一次1.810-5第二次4.010-6第三次 120以上 黃褐色 酒石酸 1.110-3第一次6.910-5第二次 120以上 黃褐色 苯二酸 1.2610-3第一次3.110-6第二次 100以上 阻擋層 亞甲基丁二酸 麻蝕，40 干預膜 乙醇酸羥基醋酸 1.5410-4 麻蝕 蘋果酸羥基丁二酸 410

15、-4第一次910-6第二次 麻蝕，40 干預膜 3、陽極氧化的種類 陽極氧化按電流形式分為：直流電陽極氧化，交流電陽極氧化，脈沖電流陽極氧化。按電解液分有：硫酸、草酸、鉻酸、混合酸和以磺基有機酸為主溶液的自然著色陽極氧化。按膜層性子分有：普通膜、硬質膜厚膜、瓷質膜、光亮修飾層、半導體作用的阻擋層等陽極氧化。鋁及鋁合金常用陽極氧化方法和工藝條件見表-5。其中以直流電硫酸陽極氧化法的應用最為普遍。 表-5 鋁及鋁合金常用陽極氧化方法 系列 名稱 電解液組成 電流密度A/dm2 電壓V 溫度/度 時間min 顏色 膜厚m 備注 硫酸 Alumilite美 硫酸，10%-20% DC1-2 10-20

16、 20-30 10-30 透明 5-30 易著色，耐蝕 硫酸交流法 硫酸，12%-15% AC3-4.5 17-28 13-25 20-40 透明 10-25 作油漆底層 硫酸硬質膜 硫酸，10%-20% DC2-4.5 23-10 02 60以上 灰色 34-150 耐磨隔熱 草酸 英美法 草酸，5%-10% DC1-1.5 50-65 30 10-30 半透明 15 氧化鋁膜日 草酸，5%-10% AC1-2 80-120 20-29 20-60 黃褐色 6-18 日用品裝飾，耐蝕，耐磨 DC0.5-1 25-30 半透明 Eloxal Gxh德 草酸，3%-5% DC1-2 40-60

17、18-20 40-60 黃色 10-20 用于純鋁耐磨 Eloxal Gxh德 DC1-2 30-45 35 20-30 幾乎無色 6-10 膜薄、軟，易著色 Eloxal Wx德 AC2-3 40-60 25-35 40-60 淡黃色 10-20 適用于鋁線 Eloxal WGx德 AC2-3 30-60 20-30 15-30 淡黃色 6-20 AlMn合金 DC1-2 40-60 硬質厚膜 草酸 AC1-20 80-200 3-5 60以上 黃褐色 約20以上 較硫酸膜厚約在600m下高耐磨 DC1-20 40-60 4、陽極氧化膜構造、性質 陽極氧化膜由兩層組成，多孔的厚的外層是在具有

18、介電性質的致密的內層上上成長起來的，后者稱為阻擋層也稱活性層。用電子顯微鏡觀察研究，膜層的縱橫面幾乎全都呈現與金屬外表垂直的管狀孔，它們貫穿膜外層直至氧化膜與金屬界面的阻擋層。以各孔隙為主軸周圍是致密的氧化鋁構成一個蜂窩六棱體，稱為晶胞，整個膜層是又無數個這樣的晶胞組成。阻擋層是又無水的氧化鋁所組成，薄而致密，具有高的硬度和阻止電流通過的作用。阻擋層厚約0.03-0.05m，為總膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外層主要是又非晶型的氧化鋁及小量的水合氧化鋁所組成，此外還含有電解液的陽離子。當電解液為硫酸時，膜層中硫酸鹽含量在正常情況下為13%-17%。氧化膜的大局部優良特性都是由多孔外層的

19、厚度及孔隙率所覺決定的，它們都與陽極氧化條件密切相關。二直流電硫酸陽極氧化 1、氧化膜成長機理 在硫酸電解液中陽極氧化，作為陽極的鋁制品，在陽極化初始的短暫時間內，其外表受到均勻氧化，生成極薄而有非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱點如晶界，雜質密集點，晶格缺陷或構造變形處發生局部溶解，而出現大量孔隙，即原生氧化中心，使基體金屬能與進入孔隙的電解液接觸，電流也因此得以繼續傳導，新生成的氧離子那么用來氧化新的金屬，并以孔底為中心而展開，最后集合，在舊膜與金屬之間形成一層新膜，使得局部溶解的舊膜如同得到“修補似的。隨著氧化時間的延長，膜的不斷溶解或修補，氧化反響得以向縱深開展，從而使制品外表

20、生成又薄而致密的內層和厚而多孔的外層所組成的氧化膜。其內層阻擋層、介電層、活性層厚度至氧化完畢根本都不變，位置卻不斷向深處推移；而外早一定的氧化時間內隨時間而增厚。 2、氧化膜厚度計算 陽極氧化生成的氧化膜厚度從理論上可按法拉第第二定律推導的公式進展計算。 = Kit 式中為陽極氧化膜厚度m，I為電流密度A/dm2，t 為氧化時間min，K為系數當氧化鋁密度=kg/立方米那么K=0.309。上述公式計算的前提是以認為通過的電量全用于氧化鋁析出，同時也把氧化鋁及膜的密度視為純潔的氧化鋁密集的值。但實際情況并非完全如此，為了使K值更切合實際，應將電流效率和在這種工藝條件下所生成膜的密度或孔隙度考慮

21、在內，即： K = 1.57/ 式中為電流效率電極上實際析出的物質量與又總電量換算出的析出物質量之比。K實值各國取值大小各異，美國有取0.328、0.285-0.355，日本有取0.352、0.364、0.25，中國、俄羅斯取0.25。鋁外表陽極氧化處理方法四三其他陽極氧化 1、草酸陽極氧化 對硫酸陽極氧化影響的大局部因素也適用于草酸陽極氧化，草酸陽極氧化可采用直流電、交流電或者交直流電迭加。用交流電氧化比直流電在一樣條件下獲得膜層軟、彈性較小；用直流電氧化易出現孔蝕，采用交流電氧化那么可防止，隨著交流成分的增加，膜的抗蝕性提高，但顏色加深，著色性比硫酸膜差。電解液中游離草酸濃度為3%-10%

22、，一般為3%-5%，在氧化過程中每Ah約消耗0.13-0.14g，同時每Ah有0.08-0.09g的鋁溶于電解液生成草酸鋁，需要消耗5倍于鋁量的草酸。溶液中的鋁離子濃度控制在20g/L以下，當含30g/L鋁時，溶液那么失效。草酸電解液對氯化物十分敏感，陽極氧化純鋁或鋁合金時，氯化物的含量分別不應超過0.04-0.02g/L，溶液最好用純水配制。電解液溫度升高，膜層減薄。為得到厚的膜，那么應提高溶液的pH值。直流電陽極氧化用鉛、石墨或不銹鋼做陰極，其與陽極的面積比為1：2-1：1之間。草酸是弱酸，溶解能力低，鋁氧化時，必須冷卻制品及電解液。草酸膜層的厚度及顏色依合金成分而不同，純鋁的膜厚呈淡黃或

23、銀白色，合金那么膜薄色深如黃色、黃銅色。氧化后膜層經清洗，假設不染色可用3.4310的4次方Pa壓力的蒸汽封孔30-60分鐘。 2、鉻酸陽極氧化 鉻酸陽極氧化工藝見表-4。氧化過程中應經常進展濃度分析，適時添加鉻酐。電解的陰極材料可用鉛、鐵、不銹鋼，最好的陽陰面積比為5：1-10：1。當溶液中三價鉻離子多時，可用電解的方法使其氧化成六價鉻離子。溶液中的硫酸鹽含量超過0.5%，陽極氧化效果不好，硫酸根離子多時可參加氫氧化鋇或者碳酸鋇使其生成硫酸鋇沉淀。溶液中氯化物含量不應超過0.2g/L。溶液中鉻含量超過70g/L時就應稀釋或更換溶液。鉻酸陽極氧化有電壓周期變化的陽極氧化方法或恒電壓陽極氧化法快速鉻酸法兩種。 3、硬質厚膜陽極氧化 硬質陽極氧化是鋁及鋁合金外表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250m ，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