基于铝合金阳极氧化现状的探讨
【摘要】
铝合金由于其比重小, 加工性能好, 导电、导热性能优良, 塑性好, 抗大气腐蚀能力强, 易于成形, 价格便宜等优点而在轻工、建材、航天、电子等领域得到非常广泛的应用。同时。阳极氧化膜除了提高铝及其合金的耐蚀及硬度性能外, 还可以作为很好的功能材料, 有关这方面的研究及应用也已获得相当的成效, 目前常用的阳极氧化方法有铝合金硼酸—硫酸阳极氧化工艺研究、草酸阳极氧化、硫酸阳极氧化、交流电阳极氧化等工艺。
【关键字】
铝合金阳极氧化、硼酸—硫酸阳极氧化、草酸阳极氧化、硫酸阳极氧化、交流电阳极氧化
[Abstract]
Aluminum alloy due to its low density, good processing property, conductivity ,excellent thermal conductivity, good plasticity, atmospheric corrosion resistance ability, easy forming, the advantages of cheap and is widely used in light industry, building materials, aerospace, electronics and other fields. At the same time. In addition
to improve the corrosion resistance and hardness of the anodic oxide film performance of aluminum and its alloys, but also can be used as functional material, the research and application of it have gained considerable achievements, current anodic
oxidation methods are commonly used aluminum alloy boric sulfuric
acid anodizing process research, oxalic acid anodic oxidation , anodic
oxidation, alternating current anode oxidation process.
[keyword]
Aluminum alloy anodic oxide, boric sulfuric acid anodic oxidation, anodic oxidation, anodic oxidation of oxalic acid, AC anodizing
一铝合金硼酸—硫酸阳极氧化工艺研究
硼酸—硫酸阳极氧化是取代铬酸阳极氧化的一种薄层阳极氧化新工艺。该工艺在环保上属“清洁工艺”。研究了槽液成分, 工艺条件及膜层性能。槽液成分中影响膜层重量的主要是硫酸含量, 而硼酸可能主要是影响膜层结构。溶液温度和工作电压的影响都是通过对电流密度的影响而起作用,可用控制电量的方法来控制膜层的厚度。铝合金硫硼酸阳极化具有氧化膜耐蚀性好、疲劳影响小、槽液成分浓度低、不含、槽液处理方便、氧化电压低、氧化时间短优点。该工艺耐
蚀性比铝合金的硫酸阳极化、铬酸阳极化好，还具有对环境污染小，节约能源等优点。1
( 1) 硼酸—硫酸阳极氧化电解液中, 影响膜层重量的主要是硫酸含量, 而
硼酸可能主要是影响膜层结构。3%～ 5% H
2SO
4
+ 015%～ 1% H
3
BO 3 的电解液可
获得较满意的结果。
( 2)象普通硫酸阳极氧化一样, 合金成分对硼酸—硫酸阳极氧化膜重有明显影响。电压和溶液温度对硼酸—硫酸阳极氧化的影响, 都是通过电流密度的影响而起作用。膜层重量与通电量成正比, 可用控制电量的方法来控制膜层厚度。
( 3)硼酸2硫酸阳极氧化膜可通过336 h 连续盐雾试验而不会出现任何腐蚀迹象。硼酸—硫酸阳极氧化膜的疲劳寿命明显高于硫酸阳极氧化膜, 而接近于铬酸阳极氧化膜。
( 4)硫硼酸阳极化只要采用的升压方式得当，其外观和硫酸阳极化一致，与涂层的结合力好，且耐盐雾性能比硫酸阳极化和铬酸阳极化要求的336h具有明显的优势；同时还具有对环境污染小，氧化时间短，节约能源等优点。2
二、草酸阳极氧化新工艺及其应用
草酸阳极氧化又称绝缘阳极氧化, 广泛应用于航天航空领域和电器工业, 其氧化膜层具有优良的绝缘性能、抗蚀性能和耐磨性,，击穿电压大于250V, 浸漆耐压达 500V 以上。常规草酸阳极氧化工艺极易电击穿而出现烧蚀现象, 合格率低, 而且溶液对氯离子敏感。当氯离子含量达40mg/L时, 氧化膜产生小凹点。另外, 常规工艺生成的氧化膜经常有细小的白点产生。目前国内外草酸阳极氧化工艺无法克服烧蚀和细小白点现象。氯离子含量高时只能废弃槽液。为此, 开展了对草酸阳极氧化工艺的研究试验和实际应用表明, 硫酸一草酸阳极氧化法具有如下特点：
( 1)可避免零件烧蚀现象
( 2)外观、绝缘性能等指标与传统工艺一致
( 3)耐氯离子能力提高, 氯离子容量达0.3g/l
( 4)可应用于多种铝合金, 包括硬铝和锻铝
( 5)草酸溶液中加人甲酸, 可避免产生细小白点。3
三、铝合金硫酸阳极氧化工艺
铝合金硫酸阳极氧化膜有较高的硬度和较好的抗蚀防护装饰效果。铝合金阳极氧化处理,一般采用的是硫酸阳极氧化工艺,其电解液成分简单、操作方便、生产成本低,因此得到普遍的应用。硫酸阳极氧化是铝合金加工工艺中十分关键的环节,对其工艺控制、氧化液成分的调控和酸碱性的调节等都会对铝合金的加工质量产生重大影响。对硫酸阳极氧化工艺参数和氧化液成分对铝材质量的影响进行分析,进一步控制和维护其工艺,为提高铝材氧化质量提供参考并得出结论：铝合金硫酸阳极氧化膜性能的影响因素有:溶液成分、杂质、硫酸浓度、温度和电流密度,这些因素对氧化工序的影响程度各不同 4。杂质来源于电解液和铝合金,不同的杂质对阳极氧化膜质量的影响效果不同,消除其影响的方法也不同。硫酸浓度要维持在一定的范围内,太高或太低对氧化膜的膜厚和硬度都有很大的影响,可通过分析测定、添加补充来维持其范围。5其它成分如消泡剂、宽温添加剂等都有不同程度的影响,生产时要注意。温度对氧化膜质量的影响十分关键,除采用宽温添加剂外,还可采用冷却设备来保持就有的温度范围。电流密度通常控制在115 A/ dm2 为宜,此外还要考虑夹具和铝材表面接触是否良好,以保证电流在铝件表面上均匀分布,从而保证氧化膜的质量 6。
四、铝合金交流电阳极氧化膜的制备工艺研究
铝是有色金属中产量最高、应用范围最广的金属材料。铝及其合金具有质量轻、耐腐蚀、导电和导热性能高、易焊接加工等优点,在机械、化工、电子、电气、交通、运输、民用建筑、食品轻工业及人们日常生活的各个领域里都获得了广泛的应用。但铝同时具有硬度和耐磨性较差等缺点,这限制了铝及其合金的应用。为了解决此类问题,许多学者进行了大量的研究 ,研究结果表明:在表面制备性能优异的化学转化膜可以对铝及其合金起到很好的保护效果,从而弥补其缺点。7 而在铝表面的各种转化膜技术中,阳极氧化膜技术是目前研究最深入、应用最广泛的表面处理技术。本文以工业纯铝L2 为实验试样,对其表面进行交流电阳极氧化,并通过氧化膜厚度、硬度等性能测试以及SEM 和EDS 分析确定铝合金交流电阳极氧化膜的制备工艺,对氧化膜着色的后续研究奠定了基础。8
研究表明,电解液中H
2 SO
4
质量浓度为200 g/ L 、Al
2
O
3
质量浓度为1 g/ L ,
交流氧化电压为12 V ,温度为(20 ±1) ℃的条件下,可以获得均匀、与基体结合紧密、膜硬度相对较高的氧化膜。9
五、其他新型的阳极氧化工艺
瓷质阳极氧化瓷质阳极氧化又称仿釉阳极氧化,是在有机酸溶液中阳极氧化后,使铝合金表面生成有色氧化膜。其膜层致密,有较高的硬度和耐磨性,良好的绝热性、电绝缘性,抗蚀性比硫酸阳极氧化膜高。膜有吸附能力,能染各种颜色,色泽美观,具有良好的装饰效果。它可用于各种仪表、电子仪器零件表面的防护,日用品、食品用具的表面装饰。其应用最广的有草酸钛钾法、铬酸法、混酸法、卡尔考拉法、雷诺法以及一些乳白色膜工艺。10该法着色范围窄,操作工艺严格而复杂,膜层颜色受材料成分、加工方法等因素影响很大,在应用上受到一定的限制。
换向电流法阳极氧化技术此技术是采用极性转换特殊脉冲电源,在混合酸+ 添加剂组成的槽液中进行硬质阳极氧化和染色处理,通过对处理过工件的通电极性转换,实现正向电流和反向电流的相互交换,并根据波形变化来控制颜色的深浅,从而使氧化膜层既有较高的硬度,又可染上各种颜色,且工作电压较低,可在室温下操作。11
六、铝合金未来发展动向
(1) 提高氧化速度和硬度我国铝合金建筑型材新标准GB/ T5237 对氧化膜厚度、硬度和耐蚀性提出了更高的要求。为提高氧化速度和综合性能,建议采用带有脉冲波的EOE288 系列氧化电源,以提高氧化速度和硬度。
(2) 研究开发闭合循环式清洁工艺在环境保护意识的作用下,加强添加剂的环境监控和减少排放废弃物是局部的应急措施,研究开发闭合循环式工艺,改善作业环境,减少废渣、废液排放,节约能源和资源,将具有明显的经济和社会效益。目前,欧洲和日本已经开始采用各工序闭合循环回收系统,朝着零排放清洁工艺前进了一大步。
(3) 铝氧化多孔膜的功能化这方面的研究将主要从两个方面入手:一是利用它的多孔结构,研制新型的超精密分离膜,二是通过在其纳米级微孔中沉积各种性质不同的物质,来制备新型的功能材料,并将其应用在光学及光电元件之中。【参考文献】
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铝表面阳极氧化处理方法 一、表面预处理 无论采用何种方法加工的铝材及制品，表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物（天然的或高温下形成的氧化铝薄膜）、残留油污、沥青标志、人工搬运手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物）、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。因此在氧化处理之前，用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗，使其裸露纯净的金属基体，以利氧化着色顺利进行，从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。 （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。几种脱脂方法及主要工艺列于表-1。在这些方法中，以碱性溶液特别是热氢氧化钠溶液的脱脂最为有效。 表-1 脱脂及主要工艺 脱脂方法溶液组成用量g/L 温度/度时间min 后处理备注 有机溶剂汽油、四氯化碳、三氯乙烯等适量常温或蒸汽适当无浸蚀 表面活性剂肥皂、合成洗涤剂适量常温-80 适当. 水清洗无浸蚀 碱性溶液NaOH 50-200 40-80 0.5-3 水洗后用100-500g/L硝酸溶液中和及除挂灰脱脂兼腐蚀除去自然氧化，硝酸可用稀硫酸+铬酸代替 十二水磷酸钠NaOH硅酸钠40-608-1225-30 60-70 3-5 水清洗NaOH可用40-50g/L 碳酸钠代替，总碱度按NaOH计算为1.6%-2.5% 多聚磷酸钠碳酸钠磷酸钠一水硼酸钠葡萄糖酸液体润湿剂15.64.84.84.80.3ml0.1ml 60 12-15 水清洗使用前搅拌4个小时 十二水磷酸钠硅酸钠液体肥皂50-7025-353-5 75-85 3-5 水清洗 碳酸钠磷酸钠25-4025-40 75-85 适当水清洗 磷酸钠碳酸钠NaOH 20106 45-65 3-5 水清洗 强碱阻化除油剂40-60 70 5 水清洗除油不净可延长处理时间 酸性溶液硫酸50-300 60-80 1-3 水清洗 硝酸162-354 常温3-5 水清洗松化处理 磷酸硫酸表面活性剂3075 50-60 5-6 水清洗 磷酸（85%）丁醇异丙醇水100%40%30%20% 常温5-10 水清洗溶液组成以体积记 电解溶液阳极氧化用电解质常温适当交流电或阴极电流电解 NaOH 100-200 常温0.5-3 水清洗后中和铝制品为阴极，电流密度为4-8A/dm2 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
（技术套表）、铝的阳极氧化是一种常用的金属表面处理技术它能使铝的
江苏省江浦高级中学二轮专题训练：原电池、电解原理及其应用测试题1．2007年诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德·埃特尔。埃特尔在表面化学方面的贡献有助于人们理解“铁为什么会生锈”、“燃料电池和汽车中处理尾气的催化剂如何工作”、“南极上空的臭氧层如何被破坏”。下列有关说法正确的是：A．温室效应的加剧是导致南极上层臭氧空洞的主要原因 B．汽车尾气处理是在高温高压催化剂下进行的C．氢氧燃料电池的正 极反应可表示为H2=2H++2e－D．钢铁在空气中的腐蚀主要是电化腐蚀 2．下图为直流电源，为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，为电 镀槽。按下图接通电路后发现上的c点显红色。为实现铁上镀锌，接 通后，使c、d两点短路。下列叙述正确的是 A．a为直流电源的负极B．接通前，c极有H2放出 C．f电极为锌板D．e极发生氧化反应 3．铅蓄电池用途极广，电解液为30%H2SO4溶液，电池的总反应式可表示为： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) 下列有关叙述正确的是 A．放电时电解液的密度不断增大B．放电时电子从Pb通过导线转移到PbO2 C．充电时Pb极与外电源的负极相连D．充电时PbO2电极发生还原反应，Pb电极上发生氧化反应4．用惰性电极电解1L足量KCl的溶液，若通过nmol电子的电量，则溶液的pH与n的关系是（设电解前后溶液的体积不变）：A．pH=lgnB．pH=－lgnC．pH=14+lgnD．pH=lgn－14 5．用电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和硫酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法不正确的是：A．当电池负极消耗mg气体时，电解池阴极有mg气体生成B．电解池的阳极反应式为：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑ C．反应后，电池中c(KOH)不变；电解池中溶液pH变大 D．电解后，c(Na2SO4)不变，且溶液中有晶体析出 6．目前科学家已经开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以烷烃气体为燃料，每填充一次燃料，可连续
铝及铝合金阳极氧化、着色及封闭的现状和发展趋势 1前言 铝及其合金材料由于其高的强度/重量比，易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。然而，铝合金材料硬度低、耐磨性差，常发生磨蚀破损，因此，铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性，减少磨蚀，延长其使用寿命。在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。 阳极氧化是国现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。铝及铝合金电解着色所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热和耐蚀性，广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀。然而，铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蚀介质侵蚀，心须进行封孔处理，以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体。 2铝及铝合金的阳极氧化 2.1普通阳极氧化 铝及其合金经普通阳极氧化可在其表面形成一层Al2O3膜，使用不同的阳极氧化液，得到的Al2O3膜结构不同。阳极氧化时，铝表面的氧化膜的成长包含两个过程：膜的电化学生成和化学溶解过程。只有膜的成长速度大于溶解速度时，氧化膜才能成长、加厚。普通阳极氧化主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化和磷酸阳极氧化等，以下介绍一些普通阳极氧化新工艺。 2.1.1宽温快速阳极氧化[1] 硫酸阳极氧化电解液的温度要求在23℃以下，当溶液的温度高于25℃时，氧化膜变得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差，因此在原硫酸溶液中加入氧化添加剂对原工艺进行改进，改进后的溶液配方为： 硫酸（ρ＝1.84g／cm3）150－200g／L（最佳值160g／L）CK－LY添加剂20－35g／L （最佳值30g／L）铝离子0.5－20g／L（最佳值5g／L） CK－LY氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐，前者能提高电解液的工作温度，抑制阳极氧化膜的化学溶解，在较高的温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增强电解液的导电性，提高电流密度，加快成膜速度。该添加剂溶于硫酸电解液，对电解液中的金属离子有络合作用，使溶液中铝离子的容忍量提高，氧化液的寿命延长，操作温度可达30℃以上，而普通硫酸氧化工艺21℃以上就必须开冷水机；同时减少了氧化时间，并可获得高质量的氧化膜。 2.1.2硼酸－硫酸阳极氧化[2] 硼酸－硫酸阳极氧化是取代铬酸阳极氧化的一种薄层阳极氧化新工艺。硼酸－硫酸阳极氧化溶液的组成为：45g/L H2SO4＋8g/L H3BO3。阳极氧化膜退膜溶液：按ASTMB137(美国实验材料标准)规定溶液，即：20g/L CrO3＋35mL/L H3PO4。 2.1.3其它方面工艺的改进 巩运兰等对铝在铬酸中高电压阳极氧化进行了研究[3]，结果表明，铬酸体系高电压阳极氧化得到的氧化膜多孔，膜孔径极不规整，呈树枝状，浓度对孔径和膜厚都有影响。
铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程(1) 铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程 1、主题内容与适用范围 本规程规定了铝及铝合金阳极氧化、着色、电泳生产的工艺和操作的技术要求及规范。 2、工艺流程（线路图） 基材→装挂→脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→电解着色→封孔→电泳涂漆→固化→卸料包装→入库 3、装挂： 3.1装挂前的准备。 3.1.1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。 3.1.2准备好导电用的铝丝,并打磨导电杆 3.1.3检查传送带及相关设备是否正常。 3.1.4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。 3.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材与型材间3公分左右，白料间距控制在型材与型材间2公分左右。
3.1.6选择合适的导电杆，在保证导电充分的前提下,导电斑痕最小。 3.2 装挂： 3.2.1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. 3.2.2装挂前应打磨净导电杆上的氧化膜，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 3.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 3.2.4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）。 3.2.5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。 3.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 3.2.7选用副导杆时，优先选用截面小的副杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，上紧铝丝防止因料移动而引起大面积的擦伤。 3.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 3.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。
阳极氧化 产品名称：阳极氧化后 产品编号： 备注： 阳极氧化是铝及其合金通过电化学方法在其表面形成转化膜的过程。常规铝氧化膜可以满足顾客对铝表面从外观到性能的绝大多数渴求。 常规铝阳极氧化膜的优势: a、抗（大气）侵蚀能力可与不锈钢相比 b、表面硬度高150～300HV 减少了擦划可能 c、电绝缘性电击穿电位达1000V可与瓷器相比 d、装饰性优良着色膜颜色达数十种，这些被改性的染料，其 耐久性已达到满意。 e、氧化膜的更多优势多孔氧化膜可以进行化学着色、电解着色以及 自然发色工艺获得数十种不同的着色表面，并可以套字、套图案和作画，还可 以吸附、香料、光粉等等，制成各种功能性氧化膜。 阳极氧化膜主要应用领域 国防工业、汽车工业、航空航天工程、制药工业、电子及机电一体化产业、医疗器械、运动器材、装饰与装潢产业、工业标牌、仪表面板等。 阳极氧化膜着色方法分类 1、化学着色法 包括有机染料着色和无机着色两类
有机着色：颜色鲜艳、工艺简单、成本低，可着出几十种至上百种颜色。 缺点：不耐日光，耐老化性能差。 无机着色：着色膜较暗，稳定性好。 缺点：颜色范围窄，除金黄色外其它很少采用。 2、电解着色 颜色牢固性好，适宜户外使用，耐久性可达20年以上。 缺点：色掉单一、多为金黄——青铜——古铜色，成本高。 3、自然发色 色泽牢固，耐候性好，耐久性可达20年以上。 缺点：对合金选择性高，着色一致性差。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 产品名称： 阳极氧化前 产品编号： 编号一 备 注： 铝阳化氧化（综合）生产能力: 槽液的容量
铝型材表面处理工艺类别、解析 铝型材表面处理主要分为：氟碳喷涂、粉沫喷涂、阳极氧化（阴极氧化）、电泳、电镀等。这些表面处理方法间有相同也有不同，相同点就是都是在型材表面增加了保护膜；不同在于氟碳喷涂、粉沫喷涂是靠静电加膜于型材表面，所以也称静电喷涂；阳极氧化、电泳是通过直流电的正负极以及形成膜的分子、原子以及离子的正负相吸移动附着于金属表面而形成的保护膜；电镀和阳极氧化、电泳工艺术有雷同处，所不同的是：被电镀的可以不是金属，电镀液由含有镀覆金属（锌、铬、镍等）的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。1，电镀可以对五金和塑胶进行处理,。2，电泳和阳极只能对导电物体进行处理。3，电镀和电泳均为对被处理物体表面增材料，换句话说,就是厚度增加，4，而阳极则为对物体进行去材料处理,也就是阳极后厚度会减小。 下面就型材表面处理做具体分析 一、氟碳喷涂和粉末喷涂（静电喷涂） （一）粉沫喷涂：粉沫喷涂的原料为：聚氨脂、聚氨树脂、环氧树脂、羟基聚脂树脂以及环氧／聚酯树脂，可配制多种颜色。粉沫喷涂的特点：喷涂设备有手工的，有自动吊挂式、施工简单、涂层厚度为30微米以上，抗冲击，耐磨擦，防腐蚀，耐候性等均好，涂料价格
比氟碳便宜。粉沫喷涂最大弱点是怕太阳紫外线照射，长期照射会造成自然退色，铝板向阳面和非向阳面几年后色差明显，一般为2-5年就产生明显色差。现在市场上出现名子叫彩色铝型材，用于铝门窗，就是用普通铝型材粉沫喷涂而成。使铝门窗颜色品种增加，同时也增强抗腐蚀能力。 粉沫喷涂的原料为：聚氨脂、聚氨树脂、环氧树脂、羟基聚脂树脂以及环氧／聚酯树脂，可配制多种颜色。粉沫喷涂的特点：喷涂设备有手工的，有自动吊挂式、施工简单、涂层厚度为30微米以上，抗冲击，耐磨擦，防腐蚀，耐候性等均好，涂料价格比氟碳便宜。粉沫喷涂最大弱点是怕太阳紫外线照射，长期照射会造成自然退色，铝板向阳面和非向阳面几年后色差明显，一般为2-5年就产生明显色差。现在市场上出现名子叫彩色铝型材，用于铝门窗，就是用普通铝型材粉沫喷涂而成。使铝门窗颜色品种增加，同时也增强抗腐蚀能力。 (二)另一种静电喷涂为液态喷涂，又称氟碳喷涂，属于高档次喷涂价格较高，在国外早已应用。在国内近二年来才大面积用于铝板幕墙，由于其优异的特点，越来越受到建筑业及用户的重视和青睐。氟碳喷涂具有优异的抗退色性、抗起霜性、抗大气污染(酸雨等)的腐蚀性，抗紫外线能力强，抗裂性强以及能够承受恶劣天气环境。是一般涂料所不及的。 1，氟碳喷涂的设备及工艺 氟碳涂料本身性能决定，喷涂设备必须保证有出色的雾化效果，
为什么有些铝材可以阳极氧化着色有些铝材不可以阳极氧化着色？ 一、阳极氧化的原理 阳极氧化处理是利用电化学的方法，在适当的电解液中，以合金零件为阳极，不锈钢、铬、或导电性电解液本身为阴极，在一定电压电流等条件下，使阳极发生氧化，从而使工件表面获得阳极氧化膜的过程。按其电解液的种类及膜层性质可分为硫酸（可以着色）、铬酸、（不需着色）、混酸、硬质（不能着色）和瓷质阳极氧化；根据各种阳极氧化膜的染色性能，只有硫酸阳极氧化获得的氧化膜最适宜染色；其他如草酸、瓷质阳极氧化膜（微弧氧化）虽能上色，但干扰色严重；铬酸阳极氧化膜或硬质氧化膜均不能上色；综合所述，要达到阳极氧化上色的目的，仅有硫酸阳极氧化可行。 二、硫酸阳极氧化对铝合金材质的限制 1、合金元素的存在会使氧化膜质量下降，同样条件下，在纯铝上获得的氧化膜最厚，硬度最高，抗蚀性最佳，均匀度最好。铝合金材料，要想获得好的氧化效果，要确保铝的含量，通常情况下，以不低于95%为佳。 2、在合金中，铜会使氧化膜泛红色，破坏电解液质量，增加氧化缺陷；硅会使氧化膜变灰，特别是当含量超过4.5%时,影响更明显；铁因本身特点，在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。 三、铝合金基础知识 工业中使用的铝合金有两大类，即变形铝合金和铸造铝合金。 1、变形铝合金 不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态，因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。按照铝合金系，从强度最低1xxx系纯铝到强度最高7xxx系铝锌镁合金。 1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。 2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性更差，因此此系列的铝合金不易阳极氧化。 3xxx系铝合金又称“铝锰合金”，不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降，但是由于Al-M n金属间化合物质点，会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。
目录 1.铝及铝合金氧化表面处理制品的表面缺陷 (4) Q001手印腐蚀 (5) Q002擦划伤 (6) Q003 粘连 (7) Q004砂粗 (8) Q005砂轻 (9) Q006脱脂不良 (10) Q007氧化气泡 (11) Q008脱膜不净 (12) Q009雪花状腐蚀 (13) Q010氧化白点 (14) Q011电伤 (15) Q012夹渣 (16) Q013氧化膜剥落 (17) Q014黑点 (18) Q015爆膜 (19) Q016封孔起彩 (20) Q017针孔腐蚀 (21) Q018色差 (22) Q019酸碱水腐蚀 (23) Q020封孔起灰 (24) Q021无漆膜 (25) Q022麻点 (26) Q023电泳气泡 (27) Q024氧化膜粉化 (28) Q025 复合膜发黄 (29) Q026凝胶粘附 (30) Q027漆留痕 (31)
Q028水斑 (32) 2.氧化表面处理制品的外观性能缺陷 (35) Q029封孔不合格 (36) Q030氧化膜厚度不达标 (37) Q031漆膜铅笔硬度不达标 (38) Q032漆膜耐腐蚀性不合格 (39) 3.氧化表面处理制品的尺寸精度 (40) Q033扎线痕超标 (41) Q034返工壁厚薄 (42)
前言 1.在铝及铝合金的氧化生产过程中，产生的各种缺陷，主要可分为三类，即氧 化表面处理制品的表面缺陷、氧化表面处理制品的形位尺寸缺陷、氧化表面处理制品的外观性能缺陷。 2.氧化表面处理制品的表面缺陷，在生产现场产生最多，废品率也最高。最主 要的有手印腐蚀、擦划伤、粘连、砂粗、砂轻、脱脂不良、氧化气泡、脱膜不净、雪花状腐蚀、氧化白点、电伤、夹渣、氧化膜剥落、麻点、爆膜、封孔起彩、针孔腐蚀、色差、酸碱水腐蚀、封孔起灰、无漆膜、麻点、电泳气泡、氧化膜粉化等。 3.氧化表面处理制品的尺寸缺陷，在生产中所占废品率不多，主要有返工壁厚 薄、扎线痕超标等。 4.氧化表面处理制品的外观性能缺陷主要有封孔不合格、氧化膜厚度不达标、 漆膜铅笔硬度不达标、漆膜耐腐蚀性不达标等 5.下面以列表的方式对各种缺陷的名称（英文对照按美国AA标准和数据技术 语篇）、起因、定义、特征及对策进行较为全面的说明，供广大技术人员、生产人员、质检人员作为工作和学习参考。
铝合金阳极氧化前处理工艺是决定产品外观质量的重要环节，型材机械纹的去除、起砂、亚光、增光等多种质量要求均由前处理工艺决定。传统的前处理工艺分为三种：（1）、碱蚀工艺：由除油→水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→氧化组成，即型材经除油后，在碱蚀槽中经碱蚀处理去除机械纹和自然氧化膜、起砂，然后经出光槽除去表面黑灰，即可进行阳极氧化。该工艺的核心工序是碱蚀，型材的表面平整度、起砂的好坏等均由该工序决定。为了达到整平机械纹的目的，一般需碱蚀12-15分钟，铝耗达40-50Kg/T，碱耗达50Kg/T。如此高的铝耗，既浪费资源，又带来严重的环保问题，增加废水处理成本。该工艺已采用了100多年，全球大部分铝材厂沿用至今，直到近两年，才由酸蚀逐渐取代。 （2）、酸蚀工艺：由除油→水洗→酸蚀→水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→氧化组成。型材经除油后先酸蚀，后碱蚀，出光，完成前处理。该工艺的核心工序是酸蚀，去机械纹、起砂等均由酸蚀决定。不同于碱蚀，酸蚀的最大优点是去机械纹能力强、起砂快、铝耗低，一般3-5分钟即可完成，铝耗几乎是碱蚀的1/8-1/6。从工作效率和节约资源的角度看，酸蚀无疑是碱蚀工艺的一大进步。然而，酸蚀的环保问题更加突出：酸槽的有毒气体HF的逸出及水洗槽Fˉ的污染。氟化物一般都有剧毒，处理更加困难。另外，酸蚀处理后，型材外观发黑发暗，尽管不得已延续了碱蚀和出光，可增亮一些，但仍然很暗，既增加了工序，又损失了光泽，这些问题至今还没有有效的解决方案。 （3）、抛光工艺：由除油→水洗→抛光→水洗组成，型材经除油后即放入抛光槽，经2-5分钟抛光后，可形成镜面，水洗后可直接氧化。该工艺的核心工序是抛光，去纹、镜面都在抛光槽完成。抛光具有铝耗低、型材光亮的优点，但抛光槽的NOx的逸出，造成严重的环境污染及操作工的身体伤害，同时，昂贵的化工原料成本等因素也制约了该工艺的推广。通观上述三种工艺，虽各有特点，但缺点也比较突出，如碱蚀铝耗高、碱渣多、工效低；酸蚀氟化物污染、型材发暗；抛光污染严重，成本过高等等。这些工艺要么污染了环境，要么浪费了铝资源，要么降低了铝材表面质量，亟待进行工艺改进。 二、整平光亮工艺所谓整平光亮工艺，是继抛光、碱蚀、酸蚀之后推出的一项 新的表面前处理工艺，是对碱蚀、酸蚀工艺的深刻改造和变革，它既具有酸蚀铝耗低、去机械纹能力强、起砂快的优点，又具有抛光的亮丽，但却根本杜绝了抛光NOx污染、酸蚀氟化物污染、碱蚀碱渣污染等弊端，是一项颇具前途、具有革命性的新工艺。 (一)、工艺流程整平光亮工艺比酸蚀、碱蚀要简单得多，甚至比抛光工艺都简单，主要由下述工序组成：整平光亮→水洗→氧化。本工艺的核心是整平光亮，整平机械纹、起砂、光亮等均由整平光亮槽完成，整平光亮后即可氧化，省去除油、碱蚀、中和等工序。 (二)、型材外观经过整平光亮技术处理过的型材具有三大特点：1、平整：在整平剂作用下，1-5分钟内，可完全去掉机械纹，表面特别平整。2、细砂：在起砂剂的作用下，型材表面起了一层均匀细砂，是喷砂和酸蚀技术很难达到的。3、光亮：在光亮剂的作用下，型材表面非常光亮，几乎可跟抛光材媲美。 (三)、适用范围1、建筑型材：银白料经整平光亮后，表面非常平整、光亮、砂粒细腻均匀；着色、染色与整平光亮技术的结合，使得型材表面象经过打蜡处理后一样鲜艳；电泳与整平光亮技术的结合能大幅度提高型材档次。2、工业用材：汽车轮毂、自行车圈、自行车架等用铝合金制成的各类工业用材都可用整平光亮技术处理，以取代机械抛光，提高生产效率及产品档次。3、家用电器：很多家用电器铝制外壳，都可借助本技术提高外观质量。灯饰及装饰用材也可借用本技术。 (四)、工艺规范1、开槽：整平光亮液(开槽液) 2、生产：温度：95－110℃时间：1-5min 3、添加：当槽液液面不能满足生产要求时，应及时补充添加液。补充添加液时一定要补充到初始液位。添加后，应充分搅拌槽液，然后开始生产。 4、管理：整平光亮槽管理非常
铝表面阳极氧化处理方法(一） 一、表面预处理 无论采用何种方法加工的铝材及制品，表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物（天然的或高温下形成的氧化铝薄膜）、残留油污、沥青标志、人工搬运手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物）、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。因此在氧化处理之前，用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗，使其裸露纯净的金属基体，以利氧化着色顺利进行，从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。 （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。几种脱脂方法及主要工艺 列于表-1。在这些方法中，以碱性溶液特别是热氢氧化钠溶液的脱脂最为有效。 表-1 脱脂及主要工艺 脱脂方法溶液组成用量g/L 温度/度时间min 后处理备注 有机溶剂汽油、四氯化碳、三氯乙烯等适量常温或蒸汽适当无浸蚀 表面活性剂肥皂、合成洗涤剂适量常温-80 适当. 水清洗无浸蚀 碱性溶液 NaOH 50-200 40-80 0.5-3 水洗后用100-500g/L硝酸溶液中和及除挂灰脱脂兼腐蚀除去自然氧化，硝酸可用稀硫酸+铬酸代替 十二水磷酸钠NaOH硅酸钠 40-608-1225-30 60-70 3-5 水清洗 NaOH可用40-50g/L碳酸钠代替，总碱度按NaOH计算为1.6%-2.5% 多聚磷酸钠碳酸钠磷酸钠一水硼酸钠葡萄糖酸液体润湿剂 15.64.84.84.80.3ml0.1ml 60 12-15 水清洗使用前搅拌4个小时 十二水磷酸钠硅酸钠液体肥皂 50-7025-353-5 75-85 3-5 水清洗 碳酸钠磷酸钠 25-4025-40 75-85 适当水清洗 磷酸钠碳酸钠NaOH 20106 45-65 3-5 水清洗
铝合金阳极氧化与表面处理技术第一章引论 1. 铝及铝合金的性能特点密度低；塑性好；易强化；导电好；耐腐蚀；易回收；可 焊接；易表面处理 2. 简述铝合金的腐蚀性及其腐蚀形态 1）腐蚀性：（1）酸性腐蚀：铝在不同的酸中有不同腐蚀行为，一般在氧化 性浓酸中生成钝化膜，具有很好的耐蚀性，而在稀酸中有“点腐 蚀”现象。局部腐蚀；（2）碱性腐蚀：铝在碱性溶液中的腐 蚀，碱能与氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，然后再进一步与铝反应 生成偏铝酸钠和氢气。全面腐蚀；（3）中性腐蚀：在中性盐溶 液中，铝可以是钝态，也可能由于某些阳离子或者阳离子的作用发 生腐蚀。点腐蚀。 2）腐蚀形态：点腐蚀，电偶腐蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀，丝状腐蚀和层状腐蚀等 点腐蚀：最常见的腐蚀形态，程度与介质和合金有关 电偶腐蚀：接触腐蚀，异（双）金属腐蚀，在电解质溶液中，当两种金属或合金相接触（电导通）时，电位较负的金属腐蚀被加速，而电位较正的金属 受到保护的腐蚀现象。 缝隙腐蚀：两个表面接触存在缝隙，该处充气溶解氧形成氧浓差原电池，使缝隙内产生腐蚀。 晶间腐蚀：与热处理不当有关，合金元素或金属间化合物沿晶界沉淀析出，相对于晶粒是阳极，而构成腐蚀电池。 丝状腐蚀：丝状腐蚀是一种膜下腐蚀，呈蠕虫状在膜下发展，这种膜可以是漆膜，或者其他涂层，一般不发生在阳极氧化膜的下面。丝状腐蚀与合金成 分、涂层前预处理和环境因素有关，环境因素有适度、温度、氯化物； 层状腐蚀：剥层腐蚀，也叫剥蚀。 3. 铝合金表面处理技术包括哪几个方面？表面机械预处理（机械抛光或扫纹等） （2）化学预处理或化学处理（化学转化或化学镀等）（3）电化学处理（阳极氧化或电镀等）（4）物理处理（喷涂、搪瓷珐琅化及其物理表面技术改性）等。 搪瓷珐琅：将无机物的混合物熔融成不同熔点玻璃态物质。 4. 铝合金阳极氧化膜的特性有哪些？有：耐蚀性；硬度和耐磨性；装饰性；有机涂 层和电镀层附着性；电绝缘性；透明性；功能性 第二章铝的表面机械预处理 1. 预处理的目的：（1）提高良好的表观条件和表面精饰质量。（2）提高产品品 级。（3）减少焊接的影响。（4）产生装饰效果。（5）获得干净表面。 2. 磨光操作要求 （1）磨料种类和粒度的选择：根据工件材料的软硬程度、表面状况和质量要求等选用；表面越硬或越粗糙则用较硬及较粗的磨料。
铝合金的阳极氧化 摘要：阳极氧化是指在适当的电解液中，以金属作为阳极，在外加电流作用下，使其表面生成氧化膜的方法。铝及铝合金的阳极氧化所用的电解液一般为中等溶解能力的酸性溶液，铅为阴极，仅起导电作用。本文主要介绍铝合金分别在40min 和60min下进行阳极氧化的实验过程及结果分析。 关键词：铝合金阳极氧化氧化膜厚度 前言 铝合金的阳极氧化处理和表面涂覆技术是铝合金扩大应用范围、延长使用期限的关键，表面技术一直受到我国铝合金材料工业特别关注，并且已经取得了巨大的进步和发展。 阳极氧化是现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。铝及其合金材料广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀，它的易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。 铝合金阳极氧化氧化膜的应用： （1）多孔材料：利用氧化膜的多孔性，可在微孔中沉积功能性微粒，得到功能性材料。多孔结构可使膜层表现出良好的吸附能力，可作为涂镀层的底层，也可将氧化膜染色，提高金属的装饰效果。 （2）耐磨材料：铝氧化膜具有很高的强度，可以提高金属表面的耐磨性。（3）耐蚀材料：铝氧化膜在空气中很稳定，具有较好的耐蚀性。 （4）电绝缘材料：用作电解电容器的电介质或电器制品的绝缘层。 （5）绝热材料：铝氧化膜是很好的绝热层，稳定性可达1500℃，且氧化膜的热导率很低，可防止铝的熔化。 （6）阳极氧化膜与基体金属的结合力很强，很难用机械方法将它们分开。 工艺
除油→热水洗→冷水洗→除锈→冷水洗→阳极氧化→取出热水封闭→检测 实验方案 第一步：样品准备 准备铝合金样品，用游标卡尺测其浸入电解液中的大概面积，计算出阳极氧化时需要控制的电流大小。 第二步：实验试剂配制 1、除油液配制：白猫洗涤剂2～3滴磷酸钠：25g/L 氢氧化钠： 5g/L 硅酸钠：10g/L 2、硝酸：250ml/L 3、硫酸：180g/L 第三步：除油 1、水浴锅加热温度：70℃ 铝合金除油时间：1min 2、热水洗 3、冷水洗 第四步：除锈 酸洗：硝酸250ml/L 室温下：30s 取出冷水洗，最好密封在冷水中防止在空气里氧化 第五步;阳极氧化 将试样取出接上电源做为阳极，用铅做阴极，本次实验中电流大致控制在0.4A 左右,最初的电流会很大，后来电流会变小，实验过程中要调节电源控制好电流。铅—阴极电压：10～22V 电流密度：0.5～2.5A/dm2 阳极氧化膜形成机理： 阳极反应： H2O-2e→O+2H+2Al+3O→Al2O3 阴极反应： 2H++2e→H2↑ 氧化膜的生成与溶解同时进行，氧化初期，膜的生成速度大于溶解速度，膜的厚
铝合极氧化与表面处理技术 第一章引论 1.铝及铝合金的性能特点 密度低；塑性好；易强化；导电好；耐腐蚀；易回收；可焊接；易表面处理 2.简述铝合金的腐蚀性及其腐蚀形态 1）腐蚀性：（1）酸性腐蚀：铝在不同的酸中有不同腐蚀行为，一般在氧化性浓酸中生成钝化膜，具有很好的耐蚀性，而在稀酸中有“点腐 蚀”现象。局部腐蚀；（2）碱性腐蚀：铝在碱性溶液中的腐蚀， 碱能与氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，然后再进一步与铝反应生 成偏铝酸钠和氢气。全面腐蚀；（3）中性腐蚀：在中性盐溶液中， 铝可以是钝态，也可能由于某些阳离子或者阳离子的作用发生腐 蚀。点腐蚀。 2）腐蚀形态：点腐蚀，电偶腐蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀，丝状腐蚀和层状腐蚀等 点腐蚀：最常见的腐蚀形态，程度与介质和合金有关 电偶腐蚀：接触腐蚀，异（双）金属腐蚀，在电解质溶液中，当两种金属或合金相接触（电导通）时，电位较负的金属腐蚀被加速，而电位较正的 金属受到保护的腐蚀现象。 缝隙腐蚀：两个表面接触存在缝隙，该处充气溶解氧形成氧浓差原电池，使缝隙产生腐蚀。 晶间腐蚀：与热处理不当有关，合金元素或金属间化合物沿晶界沉淀析出，相对于晶粒是阳极，而构成腐蚀电池。 丝状腐蚀：丝状腐蚀是一种膜下腐蚀，呈蠕虫状在膜下发展，这种膜可以是漆膜，或者其他涂层，一般不发生在阳极氧化膜的下面。丝状腐蚀与合 金成分、涂层前预处理和环境因素有关，环境因素有适度、温度、氯 化物； 层状腐蚀：剥层腐蚀，也叫剥蚀。 3.铝合金表面处理技术包括哪几个方面？ 表面机械预处理（机械抛光或扫纹等）（2）化学预处理或化学处理（化学转化或化学镀等）（3）电化学处理（阳极氧化或电镀等）（4）物理处理（喷涂、搪瓷珐琅化及其物理表面技术改性）等。
铝表面阳极氧化处理方法(一) 一、表面预处理 无论采用何种方法加工得铝材及制品,表面上都会不同程度地存在着污垢与缺陷,如灰尘、金属氧化物(天然得或高温下形成得氧化铝薄膜)、残留油污、沥青标志、人工搬运手印(主要成分就是脂肪酸与含氮得化合物)、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微得划擦伤等。因此在氧化处理之前,用化学与物理得方法对制品表面进行必要得清洗,使其裸露纯净得金属基体,以利氧化着色顺利进行,从而获得与基体结合牢固、色泽与厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能得人工膜、 (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。几种脱脂方法及主要工艺 列于表—１。在这些方法中,以碱性溶液特别就是热氢氧化钠溶液得脱脂最为有效。 表—1 脱脂及主要工艺 脱脂方法溶液组成用量g/L 温度/度时间min 后处理备注 有机溶剂汽油、四氯化碳、三氯乙烯等适量常温或蒸汽适当无浸蚀 表面活性剂肥皂、合成洗涤剂适量常温-８０适当。水清洗无浸蚀 碱性溶液 NaOＨ 50-200 40—80 0。5—３水洗后用100—５０0ｇ／L硝酸溶液中与及除挂灰脱脂兼腐蚀除去自然氧化,硝酸可用稀硫酸+铬酸代替 十二水磷酸钠NaＯH硅酸钠４0—６08-1225—３0 60—7０ 3—５水清洗 NaOH可用4０—5０g/L碳酸钠代替,总碱度按NaOH计算为1.6%—2。５％ 多聚磷酸钠碳酸钠磷酸钠一水硼酸钠葡萄糖酸液体润湿剂１5、64。84、８4、80.3ml0。1ml ６0 12－１5 水清洗使用前搅拌４个小时 十二水磷酸钠硅酸钠液体肥皂 50-7025-３53—５ 75—85 3-5 水清洗 碳酸钠磷酸钠 25－４０2５－４0 75—85 适当水清洗 磷酸钠碳酸钠ＮａOH 20106 ４5－65 ３—5 水清洗
1 前言 铝及其合金材料由于其高的强度/重量比，易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。然而，铝合金材料硬度低、耐磨性差，常发生磨蚀破损，因此，铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性，减少磨蚀，延长其使用寿命。在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。 阳极氧化是国现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。铝及铝合金电解着色所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热和耐蚀性，广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀。然而，铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蚀介质侵蚀，心须进行封孔处理，以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体。 2 铝及铝合金的阳极氧化 2.1 普通阳极氧化 铝及其合金经普通阳极氧化可在其表面形成一层Al2O3膜，使用不同的阳极氧化液，得到的Al2O3膜结构不同。阳极氧化时，铝表面的氧化膜的成长包含两个过程：膜的电化学生成和化学溶解过程。只有膜的成长速度大于溶解速度时，氧化膜才能成长、加厚。普通阳极氧化主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化和磷酸阳极氧化等，以下介绍一些普通阳极氧化新工艺[骐骥导航https://www.doczj.com/doc/bd18748495.html,：机械网址导航]。 2.1.1 宽温快速阳极氧化[1] 硫酸阳极氧化电解液的温度要求在23℃以下，当溶液的温度高于25℃时，氧化膜变得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差，因此在原硫酸溶液中加入氧化添加剂对原工艺进行改进，改进后的溶液配方为： 硫酸（ρ＝1.84g／cm3）150－200g／ L（最佳值160g／L） CK－LY添加剂20－35g ／L （最佳值30g／L） 铝离子 0.5－20g ／L （最佳值5g／L） CK－LY氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐，前者能提高电解液的工作温度，抑制阳极氧化膜的化学溶解，在较高的温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增强电解液的导电性，提高电流密度，加快成膜速度。该添加剂溶于硫酸电解液，对电解液中的金属离子有络合作用，使溶液中铝离子的容忍量提高，氧化液的寿命延长，操作温度可达30℃以上，而普通硫酸氧化工艺21℃以上就必须开冷水机；同时减少了氧化时间，并可获得高质量的氧化膜。 2.1.2 硼酸－硫酸阳极氧化[2] 硼酸－硫酸阳极氧化是取代铬酸阳极氧化的一种薄层阳极氧化新工艺。硼酸－硫酸阳极氧化溶液的组成为：45g/L H2SO4＋8g/L H3BO3。 阳极氧化膜退膜溶液：按ASTMB137(美国实验材料标准)规定溶液，即：20g/L CrO3＋3 5mL/L H3PO4。
铝合金的阳极化处理 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-1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。 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。适用于阳极氧化处理的酸性电解液见表-2。 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。铝及铝合金常用阳极氧化方法和工艺条件见表-3。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
铝合金阳极氧化前处理 工艺 The manuscript was revised on the evening of 2021
铝合金阳极氧化前处理工艺是决定产品外观质量的重要环节，型材机械纹的去除、起砂、亚光、增光等多种质量要求均由前处理工艺决定。传统的前处理工艺分为三种： （1）、碱蚀工艺：由除油→水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→氧化组成，即型材经除油后，在碱蚀槽中经碱蚀处理去除机械纹和自然氧化膜、起砂，然后经出光槽除去表面黑灰，即可进行阳极氧化。该工艺的核心工序是碱蚀，型材的表面平整度、起砂的好坏等均由该工序决定。为了达到整平机械纹的目的，一般需碱蚀12-15分钟，铝耗达40-50Kg/T，碱耗达50Kg/T。如此高的铝耗，既浪费资源，又带来严重的环保问题，增加废水处理成本。该工艺已采用了100多年，全球大部分铝材厂沿用至今，直到近两年，才由酸蚀逐渐取代。 （2）、酸蚀工艺：由除油→水洗→酸蚀→水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→氧化组成。型材经除油后先酸蚀，后碱蚀，出光，完成前处理。该工艺的核心工序是酸蚀，去机械纹、起砂等均由酸蚀决定。不同于碱蚀，酸蚀的最大优点是去机械纹能力强、起砂快、铝耗低，一般3-5分钟即可完成，铝耗几乎是碱蚀的1/8-1/6。从工作效率和节约资源的角度看，酸蚀无疑是碱蚀工艺的一大进步。然而，酸蚀的环保问题更加突出：酸槽的有毒气体HF的逸出及水洗槽Fˉ的污染。氟化物一般都有剧毒，处理更加困难。另外，酸蚀处理后，型材外观发黑发暗，尽管不得已延续了碱蚀和出光，可增亮一些，但仍然很暗，既增加了工序，又损失了光泽，这些问题至今还没有有效的解决方案。 （3）、抛光工艺：由除油→水洗→抛光→水洗组成，型材经除油后即放入抛光槽，经2-5分钟抛光后，可形成镜面，水洗后可直接氧化。该工艺的核心工序是抛光，去纹、镜面都在抛光槽完成。抛光具有铝耗低、型材光亮的优
铝合金阳极氧化膜的封闭及常见问题 1.前言 阳极氧化作为铝及铝合金表面应用最为广泛的一种处理技术，可以显著地改善铝及其合金的耐蚀性能，提高铝及其合金表面硬度和耐磨性．封闭是阳极氧化的一种后处理方法，是提高阳极氧化膜腐蚀性的必需工艺，同时它还可以防止染料褪色，提高染色膜的耐光性。本文简要介绍了常用封闭方法及封闭中常见问题。 2．封闭工艺分类 阳极氧化的封闭工艺常按不同方式分类：根据封闭液的成分，封闭温度以及封闭机理。 （1）按成分分类 按封闭液组成，有传统的封闭工艺，包括热水（沸水）封闭，蒸汽封闭，重铬酸钠或钾盐封闭，硅酸盐封闭，醋酸盐封闭及氟化镍封闭。新的封闭工艺有：醋酸钴封闭，三价铬盐（硫酸铬或醋酸铬），醋酸铈封闭，醋酸锆封闭，三乙醇胺基封闭，锂或镁盐封闭，高锰酸钾封闭，聚合物封闭，氧化型缓蚀剂封闭（钼酸盐，钒酸盐，钨酸盐，过硼酸盐等） （2）按操作温度分类 根据操作温度封闭一般分四类：高温封闭，中温封闭,低温封闭，常温封闭。蒸汽封闭，热水封闭和重铬酸盐封闭均在高温范围进行，其它的大多在中温范围，如硅酸盐封闭，二价或三价醋酸盐，三乙醇胺基封闭，氧化型缓蚀剂封闭。采用特殊配方，一些以金属的醋酸盐为基楚的封闭剂可以在低温下进行。由于节能及可以减少封闭灰，常温封闭正日益得到普及。最典型的为氟化镍盐封闭，通常在30度左右进行。 （3）按机理分类 按封闭机理可分为：热封闭，物理或化学浸渍，电化学封闭，缓蚀型封闭。 热封闭是在高于80度下将氧化铝转化成波姆铝。蒸汽封闭，热水封闭以及在中温下进行的金属醋酸盐型封闭都属此类。 重铬酸盐，硅酸盐，氟化镍冷封，聚合物封闭及其它有机封闭都属于化学或物理浸渍，阳极氧化膜的微孔通常被这些封闭成分填塞。 在电化学封闭过程中，有机成分通过电化学反应沉积到微孔中，或在电场作用下，缓蚀性的阴离子迁移到微孔中。电泳封闭是这类的一个典型例子。