铝和铝合金导电氧化工艺的研究与应用
摘要：铝及铝合金化学氧化后涂漆，可大大提高基体与涂层的结合力，并增强铝材的抗蚀能力。常规的铝阳极氧化膜由于表面电阻大而无法满足产品的电磁屏蔽性能要求。
为提高铝氧化膜的电磁屏蔽性和耐蚀性，提出了一种铝合金导电氧化工艺。介绍了其原理、工艺流程及工艺维护，测量了所得膜层的外观、导电性和耐蚀性。结果表明，该工艺所得氧化膜无色透明、导电性好，且具有一定的耐蚀性。
关键词: 铝铝合金氧化导电
一、前言：
铝及铝合金具有质量轻、易于加工、装饰性好等优良性能。但未经防护处理的裸
铝耐蚀性差、表面硬度低，磨损后表面产生一层黑灰，所以通常采用阳极氧化对铝材进行防护处理。阳极氧化是在通电的情况下，把铝制零件放入电解槽中，零件作阳极，不锈钢作阴极，在零件表面产生一层较致密的氧化铝膜层。阳极氧化膜虽然防护性好、耐磨损，但其电阻高，不导电。科技的快速发展使集成电路广泛用于各个领域中，集成电路与晶体管相比虽然有体积小、效率高等优点，但却存在抗干扰性差的致命缺点，这种缺点使得产品的稳定性和可靠性严重下降。因此在电子产品设计中，往往要求盛装集成电路的外壳机箱整体有良好的导电性。铝及铝合金经导电氧化工艺后所获的氧化膜具有导电性能，这是其特有的性能，而且膜层的防护与装饰性能良好。铝及铝合金导电氧化工艺操作简便，无需专用设备。近年来，有关导电氧化膜层易于吸附有机涂料结合力良好得到进一步认识，因而在油漆和电泳涂料基底的应用也逐步开展。下面简述工艺全过程。
二、原理
铝及铝合金的表面处理工艺有阳极氧化和化学氧化，化学氧化膜导电，但通常呈彩虹色，影响产品美观。我们在化学氧化工艺的基础上进行摸索，成功研制出导电氧化处理工艺。该工艺是将铝件放在含有铬酐、磷酸的酸性溶液中化学处理，获得一层导电性良好又有一定防护性能的透明保护膜。铝成膜反应式为:
Al + CrO3 + 2H3PO4 →AlPO4 + CrPO4 +3H2O
三、前处理
（1）除油
铝在空气中极不稳定，易生成用肉眼也难以识别的氧化膜。由于铝件加工工艺的不同铸造成型，或是由延压板材直接剪切而成，或是机械精细加工成型，或是经不同工艺成型后又经热处理或焊接等等，经上述不同的加工工艺，工件表面会留下不同状态、不同程度的污物或痕迹，在前处理工序中必须根据工件表面的实际情况选择前处理的工艺方法。精细加工件在前
处理工序中需要注意的问题:精细加工件虽然表面的自然氧化膜才初生成、较易清除，但细腻重，特别是孔眼内及其周围(因机加工过程中润滑需要而添加的) ，这类工件必须先经有机溶剂清洗，若直接用碱洗不但油腻重难以除净，且精细加工面承受不了长时间的强碱腐蚀，结果还会影响到工件表面的粗糙程度和公差的配合，最终成为废品。铸造成型件在前处理工序中需要注意的问题:铸造成型件并非所有表面都经过机械加工的，未经机加工的表面留有浇铸过程中形成的过厚氧化层，有的还夹有砂层，一般情况下，机加工或喷砂方法先除去这一部位的原始氧化膜，或是经碱洗后再加工，只有这样才能既除净未加工部位的原始氧化层，又避免机加工部位公差尺寸的改变。经过热处理或焊接工艺的工件在前处理工序中需要注意的问题，按工艺要求，工件转入热处理或焊接工序之前需经有机溶剂清洗，除净表面油污，但目前一般做不到这一点，故工件表面形成一层油污烧结的焦化物，这层焦化物在有机溶剂中难以除净，若浸泡在碱液中会引起局部腐蚀，产生麻点或造成凹凸不平，严重影响产品质量。用浓硝酸浸泡的方法来松软这层焦化物，待焦化物松软后在碱液中稍加清洗即能彻底除净。有机溶剂除油油污不太严重的可采取在溶剂中短时间浸泡;油污严重的应采取用棉纱蘸溶剂揩擦，或用鬃刷刷洗。操作中要注意安全，用后剩余溶剂要妥善保管好。
（2）晾干
无论采用何种有机溶剂的清洗方式，晾干工序决不可省略，否则将会失去清洗意义。
（3）绑扎
①绑扎用的材料宜选用铝线，禁用铜线和镀锌铁线，可用退去锌层的铁线。
②稍大件的单件绑扎为好，尽可能绑在离零件边沿最近的孔眼中，以减少对工件表面的影响。
③不同种工件不宜同绑于一串中，因不同成分(牌号) 的铝材氧化处理时间是有所区别的。
④注意所绑扎的工件悬空时的方向，要避免凹入部位因朝下而产生窝气
四、工艺流程
工艺流程如下：铝合金零件→常温除油→水洗→碱液腐蚀→精蚀→水洗→硝酸(1∶1) 酸洗→水洗→化学导电氧化→水洗→封闭→水洗→纯净水洗→干燥。
经前处理后要立即转入氧化工序，以防因工件在大气中搁置过久而又生成自然氧化膜而影响氧化层的质量。再度浸泡在清水中虽优于曝露在大气中，但也不宜浸泡过久。氧化过程中溶液的温度是至关重要的工艺条件，溶液温度过高，成膜速度加快，氧化膜容易出现粉化; 溶
液温度过低，成膜速度缓慢，所生成的膜色调偏淡，附着力差。在同一型号铅材为求得表面基本一致的色彩，应在同一溶液温度下处理同样时间。在一定的范围内温度与时间成反比，即溶液温度越高，所需时间越短，反之所需时间越长。铝材纯度越高所需的氧化处理时间越长。氧化处理时间不足，生成的氧化膜过于浅淡;铝材纯度低，氧化时间缩短，否则氧化膜显陈旧，甚至影响膜层的导电性能。为了获得均匀的氧化膜色彩，小件氧化时可在溶液中多晃动，大件可采取搅拌溶液或静处理(不搅拌溶液、不晃动工件) ，以防工件的边缘部位与溶液的交换机会比工件的中心部位增多而产生不均匀的氧化膜色彩。
五、后处理
（1）循环水冲洗
对于有盲孔、狭缝的工件要加强对这些部位的冲洗，并甩净里面的残留溶液，以防氧化溶液流出来氧化面受破坏。
（2）热水冲洗
热水洗目的是老化膜层。但水温和时间要严格控制，水温过高膜层减薄，颜色变淡。处理时间过长也会出现上述类似问题，适宜的温度和时间是:温度40～50 ℃时间015～1 min （3）干燥
干燥方法以自然晾干为好，经热水冲洗过的工件斜挂于架子上，让工作表面的游离水以垂直方向向下流。流至下端角边的水珠用毛巾吸去，按此法晾干的膜层色彩不受干扰，显得自然。（4）老化
老化方法可根据气候条件来决定，有日光的夏季可在日光下曝晒，阴雨天或是冬季可用烘箱烘烤，工艺条件是:温度40～50 ℃时间10～15 min
（5）自检
工件经循环水冲洗后宜即自检质量，如发现有缺陷的可在碱液中退除，出光后重新氧化。不合格导电氧化膜件宜在干燥、老化工序之前先挑出来。若干燥、老化后膜层较难退除并会影响工件表面的粗糙度，经多种方法试验，发现采用下列方法效果很好，方法简单。又不影响工件表面质量，具体过程如下:首先将不合格的工件夹在铝阳极氧化用的夹具上，然后按铝在硫酸溶液中的阳极氧化方法进行阳极处理2～3 min ，待膜层松软、脱落，再经碱液稍加清洗及硝酸出光后即可重新进行导电阳极化。。对于膜层形成时间超过3 h 或经烘干过
的膜层，可先在碱性化学除油槽中浸泡100 min 左右，再于1∶ 1 硝酸中退除。对于已老化后处理过的不合格膜层，在退除时为了不影响工件的表面质量，郑瑞庭推荐的具体过程如下:首先，将不合格的工件夹在铝阳极氧化用的夹具上，然后按铝件在硫酸溶液中的阳极氧化方法进行阳极处理2～3 min ，待膜层松软、脱落，再经碱液稍加清洗及硝酸出光后，即可重新进行导电化学氧化，铝及铝合金导电氧化是一项很有应用前景的工艺，该工艺操作简便，生产成本低廉，所获膜层除特有的导电性能之外，还可用于工件的防护与装饰，色彩比锌层彩色钝化膜雅致，具有较浅且均匀的细纹彩虹，是有推广价值而尚未被广泛认识的涂覆工艺。不合格件的返修：
工件经化学导电氧化和流动水清洗后，宜即自检质量，如发现有缺陷的工件可在碱性化学除油槽中退除，出光后重新氧化。对于有精度尺寸要求的，可在下列溶液中退除:
CrO3 12～20 g/ L
H3PO4 (85 %) 35～40 mL/ L
温度70～90 ℃
时间除尽为止
六、工艺维护
①氧化时，若零件表面有油污，则油污处不能产生氧化膜，因此除油很重要，轻度油污可浸泡除去，油污较重时应用刷子刷除。每班操作结束后要把槽液表面的油污清掉。
②绑扎用的材料应选用铝线，稍大的工件应尽可能绑在离零件边沿最近的孔眼中，以减小对工件表面的影响。注意所绑扎的工件悬空时的方向，要避免凹入部位因朝下而产生窝气。
③有盲孔或狭缝的工件要加强各道水洗，彻底洗净其中的残留溶液，以免污染下道工序。
④铝及铝合金工件一般可采用1∶1 的硝酸水溶液进行漂光处理，对于含硅铝合金工件应采用硝酸∶氢氟酸为3∶1 的溶液，尽量不要带入水分。
⑤工件经前处理后，要立即转入氧化工序，以防在大气中搁置过久产生自然氧化膜而影响氧化膜的质量。
⑥氧化过程中，溶液温度的控制至关重要，温度过高，成膜速度加快，氧化膜容易出现粉化;溶液温度过低，成膜速度缓慢，附着力差。
⑦不合格零件可用（1∶1）体积比硫酸或硝酸浸泡去除氧化膜，时间为1～2 min。
⑧带有丝孔的工件，碱蚀和精饰的时间要严格控制在工艺范围内，以免时间过长引起过腐蚀，损坏丝扣。
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铝及铝合金材料表面氧化膜原理研究 1铝及铝合金化学氧化膜成膜原理 (1) 1.1铝及铝合金表面的化学氧化理论 (1) 1.2铝及铝合金化学氧化原理 (1) 2 铝及铝合金传统含铬导电氧化膜 (2) 2.1传统导电氧化膜工艺 (2) 2.2导电氧化液中各因素的作用 (3) 3导电氧化液中含铬酸盐的替代 (4) 1铝及铝合金化学氧化膜成膜原理 1.1铝及铝合金表面的化学氧化理论 化学氧化处理是在一定温度下，金属铝和氧化溶液发生化学反应，在表面生成不溶性氧化膜的工艺。一般形成氧化膜必须具备两个条件:一是在溶液中含有使铝表面生成氧化膜的氧化剂；二是在溶液中含有活化剂，使铝表面在氧化成膜过程中，不断地被溶解，在氧化膜中形成孔隙，保证氧化膜不断地成长、增厚。氧化膜的形成包括下列三个历程： 1）表面金属溶解到处理液中； 2）溶解产物在处理液中同化学氧化所用的介质发生反应，生成某种中间产物；3）氧化物从过饱和溶液中结晶析出，沉积于金属表面。 1.2铝及铝合金化学氧化原理 铝及铝合金的化学氧化是在一定温度条件下，通过化学作用使清洁的铝合金表面与氧化液中的氧相互作用，形成一层致密的氧化膜的一种涂覆方法。这种氧化膜具有一定的耐蚀性，通常作为油漆或有机涂层的底层。化学氧化膜层的颜色随氧化液的组成、操作条件及膜层厚度的变化而变化。 铝及铝合金的化学氧化方法较多，按其溶液性质可分为碱性和酸性两种，按膜层的性质可分为磷酸盐膜、铬酸盐膜以及铬酸-磷酸盐膜、无铬氧化膜等。从理论上讲，化学氧化存在着金属的溶解和成膜反应，溶解过快膜层不能生成，反之，则膜层疏松。当膜层达到一定厚度的时候，膜层阻碍金属和溶液的接触，氧化过程自行停止。除应选择合适的氧化剂和成膜剂之外，为确保氧化膜质量还应加入一些添加剂，有的还加入一些稳定剂。 按功能分氧化液组成主要有两类：其一是氧化剂如重铬酸钾或铬酐、锰酸盐、
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。
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。 4xxx 系铝合金又称“铝硅合金”，由于此合金含有硅成分，会使阳极氧化膜呈灰色，硅含量越高，颜色越深。因此也不易阳极氧化。 5xxx 系铝合金又称“铝美合金”，是一种用途较广的铝合金系，耐蚀性也好，可焊性也好。此系列铝合金可以阳极氧化，如果镁含量偏高时，其光亮度不够。典型的铝合金牌号：5052。 6xxx 系铝合金又称“铝镁硅合金”，在工程应用尤为重要，主要用于挤压型材，此系列合金可以做阳极氧化，典型的牌号：6063，6463（主要适用于光亮阳极氧化）。强度高的
铝及铝合金的化学导电氧化 1 工艺流程 零件验收→初步准备→装挂→化学除油→温水洗→冷水洗→出光→冷水洗→碱腐蚀→温水洗→冷水洗→出光→冷水洗→导电氧化→冷水洗→温水洗→干燥→拆卸→检验→包装。 2 工艺流程说明 2.1 验收 零件的表面质量应符合设计图纸规定。点焊组合件应无焊点发黑的现象。板料应无用砂纸打磨包铝层被破坏的现象。如有碰伤及划伤等的情况应事先提出，协调完毕才可进行下道工序。碰伤或划伤的痕迹在氧化后的彩虹色膜层中会显得很清晰。 2.2 初步准备 用汽油、酒精、丙酮或硝基稀料擦洗零件表面的油脂及标记。清除保护胶纸或胶膜。 2.3 装挂 零件装挂可采用铝丝、钛材、尼龙或PVC等制成的挂具。形状复杂零件应注意，凹部向上，以避免形成气袋，夹具与零件接点应尽量小，防止出现大的夹具印。处理过程中可利用改变装夹点来使夹具印完全消失。 2.4 化学除油 磷酸钠Na3PO4·12H2O(工业级) 50~70 g/L 硅酸钠Na2SiO3(工业级) 25~35 g/L 十二烷基磺酸钠8~12 g/L T 75~85 ℃ t 8~12 min 2.5 温水洗 水温为35~60℃之间。 2.6 出光 硝酸HNO3(d=1.42)(工业级) 300~500 g/L 铬酐CrO3(化学级) 5~15 g/L T 室温 t 出光为止 2.7 碱腐蚀 氢氧化钠NaOH(工业级) 20~35 g/L 碳酸钠Na2CO3(工业级) 20~30 g/L T 50~60 ℃ t <2min 2.8 导电氧化 ⑴配方一： 铬酐CrO3(化学级) 3.5~4.0 g/L 重铬酸钠Na2Cr2O7(化学级) 3.0~3.5 g/L 氟化钠NaF(化学级) 1 g/L T 35~50 ℃ t 3~8 min 此配方中铬酐和重铬酸钠是生成氧化膜的主要成分.应随着使用过程的消耗,按分析结果不断添加。如果含量过低则影响膜的颜色，而且结合力不牢。氟化钠是活性剂，在氧化中起催化作用。其含量高时氧化时间短，膜的颜色深；含量低时氧化时间长，膜的颜色浅。氟化钠的
北京瑞升昌合金铝板公司https://www.doczj.com/doc/5616677170.html, 浅谈铝合金的化学氧化 合金铝板等铝合金型材的新鲜表面在大气中会立即生成自然氧化膜，这层氧化膜虽然非常薄，一般说来在0.005-0.015um的范围内。然而这个厚度范围不足以保护合金铝板等铝合金型材免遭腐蚀，也不足以作为有机涂层的可靠底层。通过适当的化学处理，氧化膜的厚度可以增加100—200倍，从自然氧化膜成为化学氧化膜。广义的化学氧化膜可以包括重铬酸盐或高锰酸盐等氧化剂参与的化学氧化膜。化学氧化膜只包含铝与水反应生成勃姆体膜(Boehmite)或拜耳体膜(Bayerite)的情形，按我国习惯也称之为水合氧化膜。 化学氧化膜的用途 合金铝板等铝合金型材与水的相互作用在沸腾纯水中可以得到致密的保护性化学氧化膜，也称勃姆体膜。但水的纯度和反应温度必须严格控制，因为它们对于膜的结构和厚度具有明显影响。水中微量杂质对膜有明显影响，氯化物和硅酸盐必须从水中彻底去除。水中二氧化硅含量即使少到1ug/g，生成的膜就不稳定而且厚度只有原来的一半，电解溶液在pH=5～6的水中成膜的质量最好，PH值大于6之后漏电电流迅速上升，这样就不适于电解电容器的生产。 勃姆体膜的另一个工业用途是铝片氧化和染色。合金铝板等铝合金型材在沸腾的乙醇与水的混合液中化学氧化。反应速度和膜厚与混合液的水含量有关，在35％水中生成无水氧化物，含20％水的溶液形成膜的水合程度相当于勃姆膜。研究表明，在70℃以下的水中生成的膜只含有拜耳体，而温度在100~：时生成的氧化膜含有勃姆体与拜耳体的混合物。水中含三乙醇胺时，化学氧化膜的生成速度的温度敏感性提高，在60—90℃时生成的膜是非晶态的，而100℃时生成的膜中则只含有勃姆体。 化学氧化膜的结构与成分 从室温90℃，化学氧化膜是双层结构，靠近金属基体是假勃姆体膜，外表面是拜耳体膜。这种拜耳体膜可以用机械方法或胶带除去。假勃姆体是铝的羟基氢氧化物，类似于勃姆体，但含水较多。然 而，拜耳体实际上是一种氢氧化铝，即Al(OH)3。在90～100'~条件下，化学氧化膜是具有一定结晶度的假勃姆体膜。在1atm(101.325kPa)时未观测到拜耳体，当压力增加时发现了拜耳体。但是在100℃以 上正常大气压时。据报道勃姆体是惟一的氧化物。 北京瑞升昌合金铝板公司https://www.doczj.com/doc/5616677170.html,
铝合金导电氧化 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
铝和铝合金导电氧化工艺的研究与应用摘要：铝及铝合金化学氧化后涂漆，可大大提高基体与涂层的结合力，并增强铝材的抗蚀能力。常规的铝阳极氧化膜由于表面电阻大而无法满足产品的电磁屏蔽性能要求。 为提高铝氧化膜的电磁屏蔽性和耐蚀性，提出了一种铝合金导电氧化工艺。介绍了其原理、工艺流程及工艺维护，测量了所得膜层的外观、导电性和耐蚀性。结果表明，该工艺所得氧化膜无色透明、导电性好，且具有一定的耐蚀性。 关键词: 铝铝合金氧化导电 一、前言： 铝及铝合金具有质量轻、易于加工、装饰性好等优良性能。但未经防护处理的裸铝耐蚀性差、表面硬度低，磨损后表面产生一层黑灰，所以通常采用阳极氧化对铝材进行防护处理。阳极氧化是在通电的情况下，把铝制零件放入电解槽中，零件作阳极，不锈钢作阴极，在零件表面产生一层较致密的氧化铝膜 层。阳极氧化膜虽然防护性好、耐磨损，但其电阻高，不导电。科技的快速发展使集成电路广泛用于各个领域中，集成电路与晶体管相比虽然有体积小、效率高等优点，但却存在抗干扰性差的致命缺点，这种缺点使得产品的稳定性和可靠性严重下降。因此在电子产品设计中，往往要求盛装集成电路的外壳机箱整体有良好的导电性。铝及铝合金经导电氧化工艺后所获的氧化膜具有导电性能，这是其特有的性能，而且膜层的防护与装饰性能良好。铝及铝合金导电氧化工艺操作简便，无需专用设备。近年来，有关导电氧化膜层易于吸附有机涂料结合力良好得到进一步认识，因而在油漆和电泳涂料基底的应用也逐步开展。下面简述工艺全过程。 二、原理 铝及铝合金的表面处理工艺有阳极氧化和化学氧化，化学氧化膜导电，但通常呈彩虹色，影响产品美观。我们在化学氧化工艺的基础上进行摸索，成功研制出导电氧化处理工艺。该工艺是将铝件放在含有铬酐、磷酸的酸性溶液中化学处理，获得一层导电性良好又有一定防护性能的透明保护膜。铝成膜反应式为: Al + CrO3 + 2H3PO4 →AlPO4 + CrPO4 +3H2O 三、前处理 （1）除油 铝在空气中极不稳定，易生成用肉眼也难以识别的氧化膜。由于铝件加工工艺的不同铸造成型，或是由延压板材直接剪切而成，或是机械精细加工成型，或是经不同工艺成型后又经热处理或焊接等等，经上述不同的加工工艺，工件表面会留下不同状态、不同程度的污物或痕迹，在前处理工序中必须根据工件表面的实际情况选择前处理的工艺方法。精细加工件在前处理工序中需要注意的问题:精细加工件虽然表面 的自然氧化膜才初生成、较易清除，但细腻重，特别是孔眼内及其周围(因机加工过程中润滑需要而添加的) ，这类工件必须先经有机溶剂清洗，若直接用碱洗不但油腻重难以除净，且精细加工面承受不了长时 间的强碱腐蚀，结果还会影响到工件表面的粗糙程度和公差的配合，最终成为废品。铸造成型件在前处理工序中需要注意的问题:铸造成型件并非所有表面都经过机械加工的，未经机加工的表面留有浇铸过程中 形成的过厚氧化层，有的还夹有砂层，一般情况下，机加工或喷砂方法先除去这一部位的原始氧化膜，或是经碱洗后再加工，只有这样才能既除净未加工部位的原始氧化层，又避免机加工部位公差尺寸的改变。经过热处理或焊接工艺的工件在前处理工序中需要注意的问题，按工艺要求，工件转入热处理或焊接工 序之前需经有机溶剂清洗，除净表面油污，但目前一般做不到这一点，故工件表面形成一层油污烧结的焦化物，这层焦化物在有机溶剂中难以除净，若浸泡在碱液中会引起局部腐蚀，产生麻点或造成凹凸不平，严重影响产品质量。用浓硝酸浸泡的方法来松软这层焦化物，待焦化物松软后在碱液中稍加清洗即能彻底除净。有机溶剂除油油污不太严重的可采取在溶剂中短时间浸泡;油污严重的应采取用棉纱蘸溶剂揩擦， 或用鬃刷刷洗。操作中要注意安全，用后剩余溶剂要妥善保管好。 （2）晾干 无论采用何种有机溶剂的清洗方式，晾干工序决不可省略，否则将会失去清洗意义。 （3）绑扎 ①绑扎用的材料宜选用铝线，禁用铜线和镀锌铁线，可用退去锌层的铁线。 ②稍大件的单件绑扎为好，尽可能绑在离零件边沿最近的孔眼中，以减少对工件表面的影响。 ③不同种工件不宜同绑于一串中，因不同成分(牌号) 的铝材氧化处理时间是有所区别的。 ④注意所绑扎的工件悬空时的方向，要避免凹入部位因朝下而产生窝气 四、工艺流程 工艺流程如下：铝合金零件→常温除油→水洗→碱液腐蚀→精蚀→水洗→硝酸(1∶1) 酸洗→水洗→化 学导电氧化→水洗→封闭→水洗→纯净水洗→干燥。
铝与铝合金的氧化处理 铝及铝合金在大气中虽能自然形成一层氧化膜,但膜薄（40- 50A）而疏松多孔,为非晶态的、不均匀也不连续的膜层,不能作为可靠的防护一装饰性膜层.随着铝制品加工工业的不断发展,在工业上越来越广泛地采用阳极氧化或化学氧化的方法,在铝及铝合金制件表面生成一层氧化膜,以达到防护一装饰的目的. 经过化学或电化学抛光后的铝及铝合金制件,进行阳极氧化处理后,可得到光洁、光亮、透明度较高的氧化膜层,再经染色,可得到各种色彩鲜艳夺目的表面.如在某种特定的技术条件下加以氧化处理,在其表面还可形成仿釉膜层,从而使铝制品表面获得特殊的装饰效果.据不完全统计,我国目前铝和铝合金的装饰性氧化技术已发展到几十种之多,使我国铝制品加工工业的发展日新月异. 所以：铝合金氧化的作用是防护和装饰性. 一、\x09化学氧化： 经化学氧化处理获得的氧化膜,厚度一般为0.4um,质软、耐磨和抗蚀性能均低于阳极氧化膜.所以,除有特殊用途外,很少单独使用.但它有较好的吸附能力,在其表面再涂漆,可有效地提高铝制品的耐蚀性和装饰性. 铝及铝合金的化学氧化处理,按其溶液的性质,可分为碱性和酸性溶液氧化处理两类,按其膜层的性质则可分为氧化物膜层、磷酸盐膜层、铬酸盐膜以及铬酸～磷酸盐膜等. 二、阳极氧化： 经阳极氧化处理获得的氧化膜,厚度一般在5-20v m,硬质阳极氧化膜厚度可达60- 2500m.其膜层还具有似下特性： （1）硬度较高.纯铝氧化膜的硬度比铝合金氧化膜的硬度高.通常,它的硬度大小与铝的合金成份、阳极氧化时电解液的技术条件有关.阳极氧化膜不仅硬度较高,而且有较好的耐磨性.尤其是表面层多孔的氧化膜具有吸附润滑剂的能力,还可进一步改善表面的耐磨性能. (2)有较高的耐蚀性.这是由于阳极氧化膜有较高的化学稳定性.经测试,纯铝的阳极氧化膜比铝合金的阳极氧化膜耐蚀性好.这是由于合金成分夹杂或形成金属化合物不能被氧化或被溶解,而使氧化膜不连续或产生空隙,从而使氧化膜的耐蚀性大为降低.所以,一般经阳极氧化后所得的膜必须进行封闭处理,才能提高其耐蚀性能. (3)有较强的吸附能力.铝及铝合金的阳极氧化膜为多孔结构,具有很强的吸附能力,所以给孔内填充各种颜料、润滑剂、树脂等可进一步提高铝制品的防护、绝缘、耐磨和装饰性能. （4）有很好的绝缘性能.铝及铝合金的阳极氧化膜,已不具备金属的导电性质,而成为良好的绝缘材料. (5)绝热抗热性能强.这是因为阳极氧化膜的导热系数大大低于纯铝?阳极氧化膜可耐温1500℃左右,而纯铝只能耐660℃.好综上所述,铝和铝合金经化学氧化处理,特别是阳极氧化处理后,在其表面形成的氧化膜具有良好的防护一装饰等特性.因此,被广泛应用于航空、电气、电子、机械制造和轻工工业等方面.
铝材阳极氧化工艺技术特点、方法及发展现状分析 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5～20微米，硬质阳极氧化膜可达60～200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2 在现实工艺中，针对铝合金的阳极氧化，比较多，可以应用在日常生活中，以为这种工艺的特性，使铝件表面产生坚硬的保护层，可用于生产厨具等日用品。但铸造铝的阳极氧化效果不好，表面不光良，还只能是黑色。铝合金型材就要好一点。 近十年来，我国的铝氧化着色工艺技术发展较快，很多工厂已采用了新的工艺技术，并且在实际生产中积累了丰富的经验。已经成熟和正在发展的铝及其合金阳极氧化工艺方法很多，可以根据实际生产需要，从中选取合适的工艺。 在选取氧化工艺之前，应对铝或铝合金材质情况有所了解，因为，材料质量的优劣、所含成份的不同，是会直接影响到铝制品阳极氧化后的质量的。关于这一点，洪九德、范济同志已有专门论述(参看《电镀与涂饰》1982年第2期P.27)。比如，铝材表面如有气泡、划痕、起皮、粗糙等缺陷，经阳极氧化后，所有疵病依然会显露出来。而合金成份，对阳极氧化后的表面外观，也产生直接的影响。比如，含1～2%锰的铝合金，氧化后呈棕蓝色，随铝材中含锰量的增加，氧化后的表面色泽从棕蓝色到深棕色转化。含硅0.6～1.5%的铝合金，氧化后呈灰色，含硅3～6%时，呈白灰色。含锌的呈乳浊色，含铬的呈金黄至灰色的不均匀色调，含镍的呈淡黄色。一般而言，只有含镁和含钛量大于5%的铝含金，经氧化后可以得到无色透明且光亮、光洁的外观。
基于铝合金阳极氧化现状的调查 王伟伟崔田江训练潘文海 南昌航空大学江西南昌 330063 【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。随着铝制品工业的不断完善发展,人们开始采用各种方法以达到工艺上的要求, 阳极氧化法就是其中最为常用的一种。阳极氧化膜不仅具有良好的力学性能、很高的耐蚀性, 同时还具有较强的吸附性, 采用各种着色方法处理后, 能获得诱人的装饰外观。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、硬质阳极氧化等工艺。 【关键字】 铝合金阳极氧化、铬酸中高电压、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、硬质阳极氧化 一、铝在铬酸中高电压阳极氧化的研究 金属铝经阳极氧化可在其表面形成一层Al 2O 3 膜, 使用不同的阳极氧化液, 所得到的Al 2O 3 膜结构不同。对金属铝在铬酸中经高电压阳极氧化所得到的多孔 膜结构采用扫描电镜( SEM)和透射电镜( TEM)进行观察和分析, 并讨论了各参数对多孔膜结构的影响。借助X 射线衍射技术分析了多孔膜的晶体结构得出：( 1) 在25℃, 2 w t%的铬酸体系中电解电压不能超过110 V。 ( 2) 铬酸体系高电压阳极氧化得到的多孔膜孔径极不规整, 且呈树枝状。浓度对孔径和膜厚都有影响。 ( 3) 铬酸体系高电压得到的多孔膜中含有少量晶态的 - Al 2O 3。 二、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
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) Q029着色气泡 (33) 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
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/5616677170.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。
铝及铝合金的钝化 深圳雷邦磷化液工程部编辑 摘要：铝及铝合金工件，无论是化学氧化或阳极氧化得到的氧化膜都是多孔的，易污染的，抗蚀性亦差，即令膜染色后亦应进行钝化戍封闭处理，以提高其耐蚀性。 一、铝及铝合金化学氧化后钝化 铝及铝合金工件化学氧化膜钝化处理见表1。 表1 铝及铝合金化学氧化后钝化液配方及工艺条件 铝及铝合金阳极氧化后钝化膜处理见表2 三、铝及铝合金氧化膜封闭处理 1. 热水封闭 (1)原理 氧化膜表面和孔壁的Al2O3在热水(温度大于80℃)中发生水合反应，生成水合氧化铝，令氧化膜体积膨胀(膨胀率33%～100%)，由于膜膨胀而使孔径变小最终封闭。反应式为: Al2O3 + H2O →2AlO(OH) →Al2O3 ·H2O 热水用蒸馏水或去离子水，不用自来水，因自来水易生水垢吸附于孔中令膜透明度下降。普通自来水中的Cl-、SO42+、PO43-、Cu2+均有封孔，因而有害。 (2)工艺 温度：95～100℃。 pH值：5. 5～6 (用乙酸调节)。 时间：10～30min。 2. 蒸汽封闭 (1)原理与热水封闭相同。 (2)特点封闭速度快，不受pH值影响，膜的耐蚀性高。在着色孔封闭时，染料损失比热水封闭时少。缺点是:压力容器费用高;大型工件封闭，不能连续操作，厚氧化膜处理时易破裂，成本较高。 (3)工艺
温度:100～110℃。 压力:0. 05～0. 1 MPa。 时间(按膜厚度计):4～5min/μm。 3金属盐封闭 将阳极氧化膜浸在金属盐溶液中进行封闭，称为金属盐封闭。所用金属盐有铁、钻、镍、辐、锌、铜、铝等醋酸盐，硝酸盐，硫酸盐。其封孔机理是:金属盐水溶液进人阳极氧化膜微细孔发生水解，产生氢氧化物沉淀，将孔封闭，目前常用有重铬酸盐封闭及水解盐封闭。 (1)重铬酸盐封闭 ①原理在重铬酸盐水溶液中，氧化吸附了重铬酸盐后发生化学反应，生成碱式铬酸铝[Al(OH)CrO4]和重铬酸铝[Al(OH)Cr2O7]，这些生成物填充进膜孔隙，从而起到封孔作用。 ②溶液配方及工艺条件见表3. a. 工件要求封闭处理前，工件一定要清洗干净，以免将酸带入封闭槽中。此外，应防止工件与槽接触，以免破坏氧化膜。 b. 二对封闭液中杂质进行限制当SO42+ > 0. 2g/L时，可加人适量铬酸钙(CaCrO4)沉淀过滤排除，否则会令封闭工件色变淡且发白;当SO42+ > 0.02g/L时，可添加硫酸铝钾[K2Al2(SO4)4.24H2O]0.1～0.15g/L，否则会令封闭工件发白，耐蚀性下降。当C l- > 1.5 g/L时，封闭液需稀释或更换，否则会对工件氧化膜产生腐蚀。 (2)水解盐类封闭 ①原理利用金属盐被氧化膜吸附后，发生水解作用，生成氢氧化物沉淀，填充在孔隙内，达到封闭目的。常用金属盐有Co、Ni盐类，反应式为： NiSO4 + 2H2O →Ni(OH)2↓+ H2SO4 封孔过程如下。 a. 水合过程产物(透明物)将孔封住。 b. 加水分解。在微孔中产生氢氧化物沉淀。 c. 这些沉淀物与染料分子发生化学反应，形成金属铬合物。 ②水解盐封闭溶液配方及工艺条件见表4。
铝材表面处理工艺介绍 对铝材来说，阳极氧化所能做到的色彩的确比较局限，通常就是银白、古铜、钛金、K金色或者黑色。至于有时看到有很多他色彩是通过另外的工艺方法加工出来的： 1 、电泳涂层 在阳极氧化的基础上，通过电泳的作用，在氧化膜上均匀覆盖上一层水溶性丙烯酸漆膜，使型材表面形成阳极氧化膜和丙烯酸漆膜复合膜。手感光滑细腻，外观鲜艳亮丽，除能生产原氧化着色的颜色的基础上，能做出更多如白色及绿色等鲜艳色彩。 2、彩色粉末喷涂 共200多种颜色选择，给设计师一个广阔空间，性能稳定，漆膜附着力强，不易剥落、耐酸、耐盐雾、耐灰浆、耐候性、耐老化等性能优异。涂层在空气中不挥发、不氧化、无污染毒害，环保性能好。表面污物水洗后焕然一新。 3、彩色氟碳喷涂 通过静电作用在铝合金基体表面喷上聚偏二氟乙烯漆涂层。氟碳涂料为偏聚二氟乙烯，氟碳涂料。所以能具有持久保色度、抗老化、抗腐蚀、抗大气污染，其氟碳键是最强的分子键之一优越于其聚合休的分子结构。氟碳喷涂作为高档表面涂装工艺手段。160多种丰富色彩足以为建筑师和设计师提供无穷无尽的设计空间。它具有颜色均匀一致，且抗褪色和沾污的能力优越的优点。 另外，铝或者铝合金很适合做拉丝处理 拉丝与表面氧化的确是无关的，拉丝要在氧化之前做才行；另外氧化是肯定不能用自然氧化的方法，自然氧化得到的表面应该叫质量缺陷，它的氧化膜与专门处理的氧化膜成份、外观都是截然不同的。 另外还有一点，着色并非是氧化的后处理，是在氧化的同时进行的，常用的有下面几种氧化着色处理方法： 着色阳极氧化膜 铝的阳极氧化膜，靠吸附染料而着色。 自发色阳极氧化膜 这种阳极氧化膜是某种特定铝材在某种合适的电解液（通常以有机酸为基）中在电解作用下，由合金本身自发地生成一种带色的阳极氧化膜。 电解着色 阳极氧化膜的着色，通过氧化膜的空隙被金属或金属氧化物电沉积而着色。 着色确实是与氧化同时进行的，但也确实称其为该工艺的后处理，其意思是之其附加在该工艺中进行的（不进行也可以）。
铝及铝合金彩色导电氧化 铝及铝合金经导电氧化工艺处理之后，所获的氧化膜仍有优良的导电性能，这是其特有的性能，而且膜层的防护及装饰性能也很好，纯铝表面的膜层色彩比锌层彩虹色钝化膜更雅致，具有较浅且均匀的细纹色彩，是很有应用前景和推广价值的工艺。 铝及铝合金导电氧化工艺操作简便，无需专用设备，近年来有关导电氧化膜层易于吸附有机涂料，结合力良好的认识得到进一步的提高，因而用作涂装(电泳、喷漆)基底的应用范围也得到逐步扩大。 657.预处理工艺中需要注意的具体细节 铝质材料在空气中是极不稳定的，容易生成用肉眼也难以识别的氧化膜。由于铝件加工工艺方法的不同，如铸造成型，或是由延压板材直接剪切而成，或是机械精细加工成型，或是经不同工艺成型后又经热处理或焊接等，工件表面都会呈现不同状态，不同程度的污物或痕迹，为此在前处理工序中必须根据工件表面的实际情况选择前处理的工艺方法。 (1)精细加工件在前处理工序中需要注意的问题：精细加工件虽然表面的自然氧化膜才初生成，较易清除，但油腻重，特别是孔眼内及其周围(因机加工过程中润滑需要而添加的)，这类工件必须先经有机溶剂清洗，若直接用碱洗不但油腻重难以除净，且精细加工面承受不了长时间的强碱腐蚀，结果还会影响到工件表面的粗糙程度和公差的配合，最终有可能成为废品。 (2)铸造成型件在前处理工序中需要注意的问题。铸造成型件并非所有表面都经过机械加工，未经机加工的表面留有浇铸过程中形成的过厚氧化层，有的还夹有砂层，此时应先用机加工或喷砂方法先除去这一部位的原始氧化膜，或是经碱洗后再加工，只有这样才能既除净未加工部位的原始氧化层，又可避免机加工部位公差尺寸的改变。 (3)经过热处理或焊接工艺的工件在前处理工序中需要注意的问题：按工艺要求，工件转入热处理或焊接工序之前需经有机溶剂清洗，除净表面油污，但目前一般做不到这一点，故工件表面形成一层油污烧结的焦化物，这层焦化物在有机溶剂中是难以除净的，若浸泡在碱液中会引起局部腐蚀，产生麻点或造成凹凸不平，严重影响产品质量。笔者用浓硝酸浸泡的方法来泡软这层焦化物，待焦化物松软后再在碱液中稍加清洗即能彻底除净。 预处理的一些具体方法如下。 ①有机溶剂除油。油污不太严重的可在溶剂中短时间浸泡;油污严重的应用棉纱蘸溶剂揩擦，或用鬃刷刷洗。操作中要注意安全，用后剩余溶剂要妥善保管好。 ②晾干。无论采用何种有机溶剂的清洗方式，晾干工序决不可省略，否则将会失去清洗意义。 ③绑扎。绑扎用的材料宜选用铝丝，禁用铜丝和镀锌铁丝，可用退去锌层的铁丝。 稍大的单件绑扎要考虑绑扎位置，并尽可能绑在离零件边沿最近的孔眼中，以减少对工件表面的影响。
表面工程技术 铝合金表面处理国内外研究应用现状Aluminum alloy surface treatment of domestic and foreignresearch and application status 学院名称：材料科学与工程学院 专业班级：复合材料1101 学生姓名：曹成成 学号：3110706055 指导教师：张松立 2014 年6 月
【摘要】综述了近年来铝合金表面改性技术取得的研究进展，介绍了镀层技术，转化膜处理技术、高能束表面处理技术等方法制备铝合金表面层的原理、特点及研究成果简要介绍了铝合金表面处理技术的新进展,重点介绍了铝合 金的阳极氧化、电镀、化学镀和微弧氧化、激光熔覆等工艺。 关键词:铝合金;表面处理;阳极氧化;电镀;化学镀;微弧氧化;激光熔覆 前言 铝是元素周期表中第三周期主族元素,为面心立方晶格,无同素异构转变,延展性好、塑性高,可进行各种机械加工。铝的化学性质活泼,在干燥空气中铝的表面立即形成厚约1～3 nm 的致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水;铝是两性的,既易溶于强碱,也能溶于稀酸。铝在大气中具有良好的耐蚀性。纯铝的强度低,只有通过合金化才能得到可作结构材料使用的各种铝合金。铝合金的突出特点是密度小、强度高。铝中加入Mn、Mg 形成的Al-Mn、Al-Mg 合金具有很好的塑性和较高的强度,称为防锈铝合金,如3A21 ,5A05。硬铝合金的强度较防锈铝合金高,但防蚀性能有所下降,这类合金有Al-Cu-Mg 系如 2A11 ,2A12。Al-Cu-Mg- Zn 系为超硬铝,如7A04 ,7A09。新近开发的高强度硬铝,强度进一步提高,而密度比普通硬铝降低15 % ,且能挤压成型,可用作摩托车骨架和轮圈等构件。Al-Li 合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材。通过在铝中加入3 %～5 %(质量分数) 的比铝更轻的金属锂,就可以制造出强度比纯铝高20 %～25 % ,密度仅2. 5 t/ m3 的铝锂合金。这种合金用在大型客机上,可以使飞机的重量减少5 t 多,而载客人数不减。 尽管铝合金材料具有密度小、热膨胀系数低、比刚度和比强度高等优点，但
铝合金氧化
铝阳极氧化染黑色工作经验介绍 夹具的设计与制作 1.1夹具的特点 阳极氧化用的夹具与电镀用的挂具是截然不同的，若采用电镀用类似挂勾的挂具作阳极化夹具是不适宜的，因为阳极氧化时夹具与工件表面都会很快生成氧化膜，在此过程中夹具与工件稍有松动即会变更触点位置，阻碍电流流通，为此，必须采用具有弹性的夹具夹紧工件。只有这样才能使阳极氧化过程正常进行。 1.2夹具的结构形式 夹具结构以个体式为宜，若采用组装式的，则经几次使用后铆接或焊接处会因腐蚀而松动，阻碍阳极氧化过程中电流的正常流通。同时，夹具要有一定的横截面积。一定截面的夹具也就有足够的弹力和夹紧力，使工件与夹具保持良好的接触，保证所夹工件阳极氧化时所需电流正常流通。避免因接触不良产生热量而烧毁工件。 1.3夹具材料的选择 制作夹具以选择硬质铝材为好，硬质铝材弹性好，紧固耐用。 2工件的装夹 2.1给夹具清洗去膜 在阳极氧化过程中夹具也会产生氧化膜。为此，使用过的夹具再次使用之前一定要退除氧化膜。退膜可在铝的除油溶液中进行。也可将夹具与工件接触部位的氧化膜用锉刀锉去，此法对某些夹具来说还可延长夹具的使用寿命。 2.2装夹位置的选择 装夹工件的位置要选择得当，一般应装夹在工件的副面(即非装饰的部位)。否则工件与夹具的接触部位因被夹具遮盖而无法生成氧化膜，当然也就无法染上颜色，此处即会显现出明显的白色斑点，影响外观质量。此外，工件装夹后悬挂在溶液中的凹入部位会否产生窝气等问题也要予以考虑。 2.3防止工件装夹变形 夹具非同挂具，夹具有一定的弹性。装夹变形的工件时尤需注意，应避免用力过猛导致工件变形。 2.4防止装夹过松 当工件装夹过松时，夹具与工件之间的电流会时通时断，在这种情况下很可能把工件烧毁。 2.5逐一装夹需染色的阳极化件 有些单位对某些小件采用纱窗布包扎或用其它方法包扎后作阳极氧化处理。这种方法虽在一定场合下可节省工时和提高效率，但只可用于某些质量要求不高的本色阳极氧化，即使少量工件在相互遮盖处无法生成氧化膜，也不易被识别出来。但对于需要染黑色的工件，采用此种装夹方法显然是不可取的。必须逐一装夹，保证阳极氧化质量。 3阳极氧化工艺条件的控制 3.1溶液的温度与电压的关系 在额定的范围内溶液的温度越低，所需的电压应越高，因为溶液温度较低时氧化膜生成速度较缓慢，膜层较为致密，为获得一定厚度的氧化膜，阳极氧化过程需升高电压。当溶液的温度较高时，氧化膜的溶解速度加块，且生成的氧化膜是疏松的，此时降低电压能适当改善氧化膜的质量。 3.2阳极氧化溶液的温度与时间的关系 溶液的温度越低，所需的阳极氧化时间应越长。因为溶液温度较低时氧化膜的生成速度缓慢。溶液的温度升高时则氧化膜的生成速度加快。此时要缩短阳极氧化时间，否则由于氧化膜的外层电阻加大而导致膜层溶解，出现工件尺寸的改变、表面粗糙掉膜的现象。 以上措施只是在既无降温设备，又无加温装置的条件下采取的应急措施。 4染黑色溶液的配方与配制过程 4.1配方及工艺条件