铝及铝合金阳极氧化

一片绿叶编写

0 内容提示

本文简要介绍了铝及铝合金阳极氧化的原理和阳极氧化方法的种类，着重介绍硫酸直流电阳极氧化。对硫酸阳极氧化的工艺规范和操作条件、溶液配制和调整方法、常见估障判断及排除等作了较为详细的介绍。铝合金成分对氧化膜形成及质量的影响、新老涂覆标记的含义等相关内容也结合我所实际情况作了介绍。通过对本文内容的学习，能够正确掌握硫酸直流电阳极氧化的操作技能，准确控制氧化质量，做出符合质量标准的产品。

1 概述

铝是最为丰富的元素之一，地壳内含量仅次于氧和硅。铝的产量仅次于钢铁。铝及其合金具有比强度高、导热和导电性好，反光性强，色泽美观、无磁性、耐热性好，以及塑性和成形性好，无低温脆性等优点，是一种具有优良综合性能的有色金属材料，因此在许多部门得到广泛应用。

铝及铝合金暴露在空气中，其表面会自然行成一层致密的氧化膜，但这层氧化膜的厚度极薄，只有几纳米到几十纳米，不足以防止恶劣环境下的腐蚀，同时，铝的硬度也不高，在使用过程中不能防止磨擦而造成的破坏。因此，铝及铝合金制品需要针对其不同用途采取不同的保护措施。对铝和铝合金进行阳极氧化就是一种十分有效的方法。通过阳极氧化可以获得5～30μm厚的人工氧化膜(在一些特殊条件下氧化膜的厚度可以达到100μm以上)，从而可显著提高铝及铝合金的各种性能，包括耐蚀性、耐磨性、耐候性、绝缘性及吸附性等。

2 铝阳极氧化膜形成的基本原理

铝阳极氧化实际上就是水的电解。电解液通电后在电流的作用下发生水解，在阴极上放出氢，即

H++e 1/2H2↑

在阳极上释放电子，即

4HO—－4e 2H2O+2O↑

其中一部分新生(原子)氧与铝(阳极)反应，生成氧化铝膜，2Al3++3O22—Al2O3+热量。

＋－

产生氧气形成Al2O3 释放氢气H2↑

并产生热量

阳极阴极

电解液

图1 铝阳极氧化示意图

在不同的处理条件下，阳极上可能发生如下几种情况：

a 阳极上的生成物是可溶的，即边生成边溶解，这可理解为不能在阳极上生成氧化膜。

b 反应生成物几乎不溶解，在阳极的表面形成附着性很强的绝缘性薄膜，一般将其称之为阻挡性氧化膜或称密膜层。阻挡性氧化薄膜是在通电后的数秒钟内形成。

c 氧化生成物大部分溶解，电解抛光就是属于这种情况。

d 反应生成物是坚固的氧化膜，而且一部分是可溶的。即在氧化膜生成的同时，有一部分溶解，结果在膜中形成针孔，使电流得以继续通过。随着氧化膜的不断加厚，电阻会不断增大，膜的成长速度亦随之降低。当膜的成长速度与膜的溶解速度相同时，膜的厚度就保持一定而不再增加。这层氧化膜称之为多孔性氧化膜，就是铝阳极氧化膜的主要组成部分，其同阻挡性氧化薄膜一起组成完整的氧化膜。

多孔层倒园椎形孔溶解后变成针尖状氧化膜增长到极限

密膜层

铝基体 a

b c d

图2 阳极氧化膜随电解时间的延长发生变化的情况

当铝通电时，首先在其表面形成密膜层(图2a)，随后密膜层变为多孔层(图2b)，多孔层的厚度随着电解时间的延长几乎成直线变厚，但随着电解时间的进一步增加，由于上层部分的氧化膜是在电解初期形成的，长时间浸在电解液中，使多孔层的针孔溶解变薄，而中心部分的氧化层，在电解液中浸渍的时间较短，孔壁溶解较少，结果形成了外大内小的倒园椎形孔(图2c)，电解时间继续延长时，氧化膜的最上部孔壁进一步溶解而变为针尖状(图2d)，电解时间再增加，则图2d上层因溶解而消失，而靠近最上层再次形成针尖(图2e)，下部生长上部溶解，周而复始，达到膜的成长速度与溶解速度相同时，即使电解时间再长，氧化膜的厚度亦不会再增加。

氧化膜的生成过程还可以用图3所示的电压—时间曲线来说明，图3曲线大致可以分为

三段：

ab段形成密膜层这层密膜层在通电开始的几秒到几十秒时间内形成。

12 b c

10 d

2 a

0 10 20 30 40 50 时间s

图3 铝阳极氧化特性曲线

bc 段膜孔的出现阳极电压达到最大值后开始有所下降，这时由于密膜层膨胀而变得凹凸不平，凹处电阻较小而电流较大，结果发生电化学溶解和溶液浸蚀的化学溶解，使凹处不断加深而出现孔穴，这就出现电阻减小而电压下降。

cd 段多孔层增厚大约在20s后，电压趋向平稳，阻挡层的厚度不再增加。随着氧化的继续进行，电压稍有增加，氧化反应仍在阻挡层与基体的界面上继续进行，最后达到膜的行成和膜的溶解平衡。该平衡到来的时间愈长，则氧化膜愈厚。

3 阳极氧化方法的分类

铝的阳极氧化可以在多种电解液中进行。如硫酸、铬酸盐、锰酸盐、硅酸盐、草酸、草酸盐等各种各样，但在现代工业中应用的主要有硫酸、铬酸、磷酸和草酸等四种酸。硫酸法是1937年美国首先公布的专利，铬酸是法是英国人发个明的，草酸法则是日本和德国首先

在工业上应用。

表1 阳极氧化处理按用途分类法

用途阳极氧化方法的种类

防蚀耐磨装饰光学涂料底层电镀底层建材硫酸法、草酸法、铬酸法，其它有机酸法硬质阳极氧化法(草酸、硫酸)电解抛光、硫酸法电解抛光、硫酸法硫酸渐、铬酸法磷酸法自然发色法、电解着色法

用各种不同阳极氧化方法生产的氧化膜，在外观、性质、色调上都有很大的差异。通常都根据用途来选择适当的氧化方法。阳极氧化的种类及用途如表1所示。

从表1所列可以看出，在众多的阳极氧化方法中，硫酸法是应用最普遍的一种方法。

4 硫酸法阳极氧化工艺

4.1 硫酸阳极氧化的特点铝及铝合金在10%～20%硫酸电解液中获得的氧化膜具有许多特点：有极强的吸附能力(即着色和封闭性能好)，较高的硬度(150～400HV左右)，比未氧化的钝铝高出5～10倍(钝铝的硬度为30～40HV)，良好的耐磨性和抗蚀性。纯铝的膜层厚度可达40μm，一般防护-装饰性氧化膜厚度为5μm～25μm。氧化处理后的制件尺寸会有所增大,表面粗糙度亦会相应增加。纯铝和铝镁合金上所得膜层透明，染色后色彩鲜艳，经过抛光的铝制件，进行阳极氧化后，可得到镜面的光洁光亮表面。几乎所有的铝及铝合金都可以采用硫酸阳极氧化，但不适用于搭接、铆接、点焊及有焊缝隙的零组件，较疏松的铸件亦不宜采用。硫酸阳极化电解液具有成分十分简单、允许杂质含量范围大、操作简便极易掌握和生产成本低等优点，因而被广泛应用于各个工业领域。

4.2 硫酸阳极氧化的工艺流程(略)

4.3 硫酸阳极氧化的配方及工艺规范硫酸阳极化的配方及规范见表2。从表2可以看

表2 硫酸阳极氧化配方及工艺规范

成分及条件应用范围最佳条件

硫酸(比重)1.84) 100～300g/L 150 g/L5g/L

铝离子20 g/L以下

槽液温度15～20±2℃21±1℃

电流密度0.6～3 A/dm21.3±5%A/

时间按厚度确定6063铝合金10μm30min，18μm60min

L5工业纯铝3.8μm10min，23μm60min

槽电压10～20V 16V

到硫酸阳极化电解液(硫酸)的浓度范围相当大，但最佳条件规定得十分严格，范围非常狭窄，其目的是确保生产的产品质量稳定，一致性好。

表3是国内常采用的配方和操作规范。

成分及操作规范配方

1 2 3 4

硫酸(d=1.84)草酸甘油180～200g/L 150～160 150～2005～6 150～16050

温度阳极电流密度电压15～25℃0.8～1.5A/dm212～22V 20±1℃1.1～1.5 A/dm218～20 V 15～25℃0. 8～1.2 A/dm218～24 V 20℃1～3 A/dm216～18 V

表3是国内最常用的几个配方。配方1为通用型配方；配2适用于建筑用铝合金；配方3、4为有添加剂的溶液。

我所采用的硫酸阳极氧化配方及规范如表4。

表4 我所采用的阳极氧化配方及工艺规范

成分及操作规范配方

硫酸(d=1.84) 160～180 g/L

温度阳极电流密度电压时间13～20℃0.8～1.0A/dm212～14V50～60min

这一配方及相应的工作规范应该是结合我所产品要求的特点制定的，但氧化时间规定为50～60min，似不合适，因为不同用途的氧化膜都已经规定了厚度范围(见6.2表8)，那么，氧化时间就应根据近要求膜的厚度来确定。

4.4 影响氧化膜质量的因素

4.4.1 硫酸浓度的影响能否获得较厚的氧化膜，取决于膜的溶解与生长速度之比。随着硫酸浓度增加，氧化膜的溶解速度增大，成长速度减慢。因此，采用较稀硫酸溶液有利于膜

的增厚。在浓电解液中形成的氧化膜，其孔隙率较高，着色性能较好，但膜的硬度和耐磨性

较低。硫酸浓度过高，膜的溶解速度就大，此时所得到的氧化膜薄而软，且容易起粉。在较

低浓度溶液中得到的氧化膜，其耐磨性较好，但浓度也不能太低。当硫酸浓度过低时，因为电解液的溶解作用小，阻挡层变厚，电阻会增大，电压就会升高，氧化时间亦须要加长，所得到的膜光亮度降低，颜色变深且硬而脆，孔隙率亦低，不易着色，一般硫酸浓度控制在15%左右为佳。

电压LF2 LD31 LF21

(V) 25 25 25 1

20 1 20 20

15 2 15 2 15

3 3 3

10 5 10 5 10 5

10 20 30 40 10 20 30 40 10 20 30 40

时间(min) 时间(min) 时间(min)

图4 溶液中硫酸浓度与电压的关系

1—5%浓度 2—10%浓度 3—15%浓度4—20%浓度5—25%浓度 6—30%浓度

4.4.2 溶液温度的影响温度是决定氧化膜质量的重要因素。温度变化对氧化膜的影响同

硫酸浓度变化对氧化膜的影响基本相同。电解液温度升高，氧化膜的溶解速度加大，成膜速度就减小，氧化膜的厚度必然随着减小。图4、5、6分别列出了温度对氧化膜性能的影响。温度对膜的硬度和耐蚀性也会产生很大影响。

最氧60

初40 化

溶膜

解30 重40

率量

20 1

2 20

0 10 20 30 40 50 0 20 30 40 50 0

温度℃温度℃温度℃

1-30%H2SO4；2-15%H2SO4

3-5%H2SO4

图5 温度对膜成长的影响图6 温度对膜溶解速度的影响图7 温度对膜耐磨性的影响

一般将温度控制在18～20℃时获得的氧化膜多孔，吸附性好，但耐磨性较差。温度高于26℃，膜的质量会明显下降，超过3 0℃有出现过腐蚀的危险。

在装饰性氧化工艺中，温度控制在0～3℃，温度波动±1℃，硬度可以达到400HV以上，缺点是当制件受力发生变形或弯曲时，氧化膜会发生脆裂，对于易变形的制件宜将电解液温度控制在8～10℃范围内。

由于阳极氧化过程伴随着放热反应，膜的生成热相当大，氧化膜的形成加大了电解液的电阻，将大量电能转变成热能，促使溶液温度上升，加速膜的溶解，使膜表面起粉。温度更高时，氧化膜甚至会变得不连续。因此，需要及时启动降温系统，严

格控制电解液的温度在规定的工艺范围内。

为了防止阳极氧化过程中溶液升温过快，给氧化槽的体积电流密度，提出了要求，即体积电流密度不应大于0.3A/L，即以现有的1000L槽，其最大工作电流强度不应超过300A。

4.4.3 电压和阳极电流密度的影响电压和阳极电流密度在阳极氧化过程中，有密切的

关系(见图8)，随着电流密度的增加电压也缓缓上升。

0 1 2 3 4 5 电流密度Adm2

电流密度Adm2 图9 电流密度对膜成长速度的影响

图8 电流密度与电压的关系

阳极氧化的初始电压对膜的结构影响很大。电压较高生成的膜孔较大，但孔隙率低；

电压过高电流也会很大，致使膜层十分粗糙。且制件的棱角边缘处易被严重击穿。氧化开始时，电压应逐步升高，此操作对提高氧化膜的外观质量有一定作用。在氧化过程中，电压的波动应很小，一般只允许1～2V的波动。

腐25

蚀20

试15

验10 20%H2SO4，20℃

时 5

间

min 0 1 2 3 4 5

电流密度A/dm2

图10 阳极电流密度与氧化膜防护性能的关系

在一定限度内，提高电流密度，可以加快氧化膜的成长速度，但继续增大到一个限值时

氧化膜的成长速度非但不能加速，有时反而处于停止。这是因为在高电流密度下，氧化膜内的热效应加大，促使氧化膜加速溶解。氧化膜的质量还随电流密度的不同而有所区别。当电流密度超过一定范围时，氧化膜的防护性能会有所降低(图10)。通常阳极电流密度应控制在1～1.5A/dm2，电压在15～20V范围内为宜。具体操作中，在刚开始通电时，应先以所需电流密度的一半，氧化30s左右，然后逐步提高到规定电流密度范围，以提高氧化膜的外观质量。

4.4.4 阳极氧化时间的影响在正常情况下，电流一定时，氧化膜的成长速度与氧化时间

成正比。而氧化时间与电解液温度有密切关系，温度低氧化时间要长，温度高时间应相应缩短。当然，氧化时间亦不能过长，随着时间的增加，膜的成长速度逐渐减缓，膜的表面层被溶解，孔会逐步扩大，膜层变粗，硬度降低。而在较低的温度下，氧化时间过长膜的厚度虽略有增加，但内应力增大，易产生裂纹，特别是易发生在制件的尖锐部位。所以通常氧化时间应为30～60mmin。也可以按40A·min/dm2, 即当采用1A/dm2电流密度时，氧化时间为40min来控制。当然，对氧化膜层明确规定了厚度要求时又当别论。

氧化膜的厚度亦可参照下式计算：

氧化膜厚度(μm)=K×电流密度(A/dm2)×氧化时间(min)

式中K为常数=0.26～0.31。

4.4.5 铝含量的影响硫酸阳极氧化电解液中有没有铝，有多少铝常不为人重视，其实不含铝的电解液是得不到合格的氧化膜的。因此，在配制新溶液时应添加12～13g/L硫酸铝。

没有铝得不到好的氧化膜，但铝浓度过高同样得不到好氧化膜。一般电解液中铝的含量超过10g/L时，随着铝浓度的继续增加，氧化膜的耐磨性和耐蚀性能均会下降，透明度也不好，所以铝浓度应有极限值。溶液中铝的含量，美国最高为12 g/L，德国定为12 g/L。铝的浓度小于0.1g/L时，膜的性能也会急剧下降。因此新配电解液时加入一些硫酸铝，使铝的浓度超过0. 1g/L，一般以1 g/L左右为宜。

4.4.6 杂质的影响电解液中可能存在的杂质是Cl-、F-、NO2-、Al3+、Cu2+和Si2+等离子。当Cl-、F-、NO2-等杂质高时，氧化膜不仅孔隙率大大增加，表面亦会变得十分粗糙和

疏松。这些杂质在电解液中的允许含量为Cl-＜0.05 g/L, F-＜0.01 g/L。这些杂质主要来源于

自来水，因此必须严格控制水质，配制电解液应该使用去离子水。

铝、铜、和硅等离子主要会影膜层的色泽、透明性和耐蚀性，这些杂质主要从铝合金氧化时溶解后进入电解液。阴极挂钩和极棒使用不当，亦是导致溶液中铜增加的原因之一。当铜的含量达到0.2 g/L时氧化膜会出现暗色条纹或黑色斑点。硅是以悬浮状态存在于电解液中，使电解液变得混浊。

4.4.7 电解液的混浊度电解液的混浊度对氧化膜光亮性的影响极大。前已讲到铝氧化膜的主要成分是Al2O3，这层膜透明而多孔，吸附性能很好，封闭和着色就是利用这个特性，

一旦溶液混浊，溶液中的固体物就会同样吸附，导致膜的质量下降。

4.4.8 搅拌的影响在氧化过程中会产生大量的生成热和焦耳热，如得不到及时排除会导致膜的质量下降。因此必须采取措施排除电解液中的热量，采用空气搅拌或阳极移动可加

速工件表面的热量散发，以防止局部过热。当然为了降低电解液的温度仅靠搅拌是不够的，

在温度较高的情况下，必须启动冷却降温系统，以确保溶液温度控制在工艺范围内。

4.4.9 电源的影响电源对氧化膜的质量影响很大，直流电所得膜层硬度好、耐磨性高，成

膜速度快；交流电氧化，膜层透明度高，设备简单，膜层的硬度和耐磨性均较低，但生产效率比直流氧化高；脉冲电源可以采用较高的电流密度，缩短氧化时间，膜层性能亦高于直流电阳极氧化。

4.4.10 不同铝合金同时氧化的影响当不同种类铝合金同时在一个槽中氧化时，膜层的厚度会有较大差异，因为当电流密度一定时，通过各合金的电压很难相等。而在恒电压时，

通过各种合金的电流密度又各不相同，这样氧化膜的形成速度就会有较大差异。

不同合金单独氧化不同合金同时氧化

20 LF-!

LF-! LF-2 LF-2

LD30 LD30

0 25 50 0 25 50

氧化时间min

图11 不同铝合金同槽和不同槽氧化时膜厚的差异

图11列举了三种不同铝合金在同槽和不同槽中阳极氧化时，膜层厚度差异的比较，从图中看到在同槽氧化时LD30铝合金的膜厚仅为LF-1的膜厚的一半左右。表五列出了各种工艺因素对硫酸阳极氧化性能的影响。

表五硫酸阳极氧化工艺条件对氧化膜性能的影响

工作条件的变化氧化膜厚度氧化膜硬度结合力耐蚀性铝的溶解量气孔率电压

提高温度提高电流密度减少氧化时间降低硫酸浓度采用交流电提高合金均匀性↓↑→↑↓↑ ↓↑↑↑↓↑ →→↓→↓↓ →→↓→↓↓ ↑↓↓↓↑↓ ↑↓↑↓↑↓ ↓↑↑↑↓↑

注：表中↑为增加，↓为降低，→为通过最大值。

电镀是将其它抗锈的金属物质通过电解作用覆盖到产品上；而阳极氧化只是产品本身表面的预先氧化，但两者都能起到防锈作用；电镀外观都是电镀层金属本色，而阳极氧化可以做到金色、红色等多种颜色。

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电镀是一种阴极处理,就是零件作为阴极,吸附阳极的金属离子,覆盖表面,形成镀层,有增加硬度,防腐蚀,增加耐磨等.阳极处理是零件作为阳极,使得自身氧化,形成氧化层,起到防腐蚀作用,另外,氧化以后,根据不同的要求和金属,可以做不同的颜色,也可以硬化和耐磨,

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电镀是通过直流电作用在电镀药水上使得电极上发生电化学变化。在阴极上物质得到电子被还原，生成阴极上的覆盖层：如铬，镍，金，铜，银等等；阳极上物质失去电子被氧化，阳极上物质进入电镀液中，如：镍，铜，锡等等。在阳极上产生氧气，在阴极上产生氢气。

阳极氧化是在阳极氧化液中加上高压直流电使得阳极表面产生的氧气等氧化性物质氧化阳极本身，产生致密的氧化物表面，因而产生具有耐腐蚀，具有一定硬度的表面。如铝阳极氧化。

两者的区别是理论上电镀可以无限制的加厚覆盖层，而阳极氧化只有几百微米的厚度；

电镀可以任意电镀金属，阳极氧化只能是阳极本身材料的氧化。

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铝表面阳极氧化处理方法

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

铝及铝合金阳极氧化性能介绍

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

铝及铝合金阳极氧化

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

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。

铝合金阳极氧化

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

铝合金阳极氧化缺陷明细表

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。

铝合金表面处理

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

铝合金阳极氧化及着色

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.360docs.net/doc/7b11235.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。

铝合金阳极氧化前处理工艺

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

铝合金阳极氧化与表面处理技术

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。

铝表面阳极氧化处理方法

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

铝合金的阳极氧化

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

铝合金阳极氧化与表面处理技术

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

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

铝合金的阳极化处理

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

铝及铝合金阳极氧化性能介绍

铝及铝合金阳极氧化性能介绍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-Mn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6061和6082合金的阳极氧化膜不能超过10μm，否则会使阳极氧化膜呈现浅灰色或黄灰色，其耐腐蚀性也明显低于6063和6463。 2、铸造铝合金铸造铝合金和压铸件一般含有较高的硅含量，阳极氧化膜都是呈深色的，不可能得到无色透明的氧化膜，随着硅含量的增加，阳极氧化膜的颜色从浅灰色到深灰色直至黑灰色。因此铸造铝合金不适合于阳极氧化。常用压铸铝合金的主要分类及成分构成：常用的压铸铝合金，主要可以分为三大类；一是铝硅合金，主要包含YL102（ADC1、A413.0等)、YL104（ADC3、A360）；二是铝硅铜合金，主要包含YL112（A380、ADC10）、YL113（A383、ADC12）、YL117（B390、ADC14）；三是铝镁合金，主要包含302（5180、ADC5、ADC6）。对于铝硅合金、铝硅铜合金，顾名思义，其成分除铝之外，硅与铜是主要构成；通常情况下，硅含量在6-12%之间，主要起到提高合金液流动性的作用；铜含量仅次之，主要起到增强强度及拉伸力的作用；铁含量通常在0.7-1.2%之

铝合金阳极氧化前处理工艺

铝合金阳极氧化前处理工艺 The manuscript was revised on the evening of 2021

铝及铝合金硫酸阳极氧化工艺故障分析与处理

氧化膜染色不均匀故障的预防措施下面结合硫酸阳极氧化过程中出现的膜层染色不均匀现象。分析这些现象产生的原因并采取有效预防措施。实际上铝合金氧化膜膜层颜色不均会呈现出多种现象(如前面介绍的一些故障)。如何保证氧化膜层染色的均匀性，由于铝合金硫酸阳极氧化膜颜色均匀性主要取决于铝合金的成分以及阳极氧化处理工艺条件，如温度、电流密度、夹具、使用水质、工序间的防护等。要从实际工艺中的微细处着手，才能有效采取措施，获得色泽均匀、性能优良的氧化膜层。 1．选取合适的前处理方法对不同铝合金，如铸造、压延或机械加工成型或经热处理焊接等工序加工的铝合金零件，要根据实际情况选择适宜的前处理方法(包括除油、出光等)。如浇铸成型的铝合金零件表面，其非机加工表面一般应采用喷砂或喷丸除净其原始氧化膜、粘砂等。对含硅量较高的铝合金(铸铝)，应在含5％左右的氢氟酸和硝酸的混合溶液中浸蚀活化，目的是保持良好的活化表面，确保阳极氧化膜层质量。不同材质的铝合金、裸铝和纯铝零件，或大小规格不同的铝及铝合金零件，一般不宜在同槽进行氧化处理。 2．选用合适的工装夹具装挂夹具材料必须确保导电良好，一般选用规格较高的纯铝丝或铝筋，要保证有一定弹性和强度。并根据需要确定是否需要进行热处理。已使用过的专用或通用工夹具如阳极氧化处理时再次使用，须退除其表面氧化膜层，确保良好接触。工夹具既要保证足够导电接触面积，又要尽量减小夹具印痕，同时还要保证氧化过程中气体的顺利排出，避免某些氧化部位形成气囊，造成氧化膜层太薄或没有氧化膜层。 3．严格控制阳极化过程的溶液温度从阳极氧化的成膜过程知道，随着阳极氧化温度的升高，膜层的颜色逐渐变深，膜层的厚度也逐渐变薄，主要原因是阳极氧化膜有绝缘性，当氧化膜形成后相应加大了电阻。这些电阻通电后，产生电压降。这样会使大量的电能转变成热能，使氧化溶液温度的升高，加速了对膜层的溶解。氧化溶液温度愈高，溶解作用愈强，因此随着氧化溶液温度的升高膜层的厚度会逐渐变薄。氧化溶液温度较低时，形成的氧化膜致密，孔隙率小，不易着色，随着氧化温度的升高，氧化膜逐渐变得疏松，膜层孔隙率逐步变大，膜层的颜色随温度的升高逐渐变深。因此氧化溶液温度是决定氧化膜致密程度的重要因素，也是决定氧化膜颜色均匀性的重要因素。硫酸阳极化溶液温度必须严格控制，根据不同的铝合金选用不同的温度范围，对于硬铝、超硬铝及纯铝等来说，最佳的溶液温度范围为15℃～25℃；对于防锈铝合金零件来说，最佳的温度范围为l0℃～l8℃。在硫酸阳极氧化工艺中，需采用压缩空气搅拌，并配备制冷装置。在无冷却装置的情况下，可在硫酸溶液中加入1．5％～2％的丙三醇或草酸、乳酸等有机羧酸，可使阳极氧化溶浓温度超过30℃而避免或减少氧化膜的疏松或粉化。一些氧化工艺和生产实跋证明，在硫酸阳极氧化溶液中加入适量的有机羧酸或丙三醇可有效减少反应热效应的影响，在不降低氧化膜厚度和硬度的条件下提高阳极氧化溶液的温度允许上限。另外，控制氧化溶液温度恒定的条件下，也要注意有效控制阳极电流密度。 4．严格控制阳极电流密度随着阳极电流密度的升高，氧化膜层的颜色逐渐变深，膜层的厚度先变厚而后又变薄。其原因是随着阳极电流密度的增加，氧化膜孔隙加大，易于着色；而随着阳极电流密度减小，膜膜层颜色