阳极氧化新工艺

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。

在选择好铝及铝合金材料后，自然就要考虑到选取合适的阳极氧化工艺。目前，我国广泛应用的硫酸氧化法、草酸氧化法及铬酸氧化法，均在手册、书刊上有过详细的介绍，不必赘述。本文谨就目前在国内正在发展中的一些新工艺，以及国外的一些方法，作扼要的介绍。

一、国内已发展的新工艺

(一)草酸-甲酸混合液交流快速氧化

采用草酸-甲酸混合液，是因为考虑到甲酸是一种强氧化剂，在这样的槽液中，甲酸起到对氧化膜内层(阻挡层和障壁层)加速溶解，从而使成为多孔层(即氧化膜外层)的作用。这种槽液的导电率可以得到提高(即可提高电流密度)，使氧化膜能快速生成。与纯草酸氧化法相比，这种溶液能使生产率提高37.5%，减少电耗量(草酸氧化法耗电量为3.32度/平方米，此法为2度/平方米)，节约电力40%。

工艺配方为:草酸4～5%、甲酸0.55%，三相交流44士2伏，电流密度2～2.5A/d㎡，温度30±2℃。

(二)混合酸氧化

此法于1976年正式纳入日本国家标准，并为日本北星日轻家庭用品株式会社所采用。其特点是成膜快，膜的硬度、耐磨、耐腐蚀性能都比普通的硫酸氧化法高，膜层呈银白色，适用于印花、着色产品。我国铝制品行业赴日考察后，于1979年开始推荐使用。其推荐工艺配方为:H2SO4 10～20%，COOHCOOH·2H2O 1～2%，电压10～20V，电流密度1～3A/d ㎡，温度15～30℃，时间30分钟。

(三)瓷质氧化

瓷质氧化主要以铬酸、硼酸、草酸钛钾为电解质，用高电压和较高温度作电解处理。其膜层外观像瓷器上的釉，有高度的抗腐蚀性能，耐磨性能良好，膜层可用有机或无机的染料染色，使外观有特殊的光泽和色泽。目前多应用于铝炊具、打火机、金笔等产品上，很受群众喜爱。

(四)国防色氧化

国防色氧化主要应用在军用铝制品的装饰上，因而要求有特殊的防护作用。氧化膜呈军绿色、无光泽、耐磨耐用，防护性能良好。工艺是:首先进行草酸氧化，生成金黄色膜层后，再用高锰酸钾20g/l、H2SO41g/l的溶液进行阳极氧化处理而成。沈阳铝制品厂曾应用此工艺生产军用水壶及炊具用品。

(五)多色氧化

将已染色而未封闭的阳极氧化层，用铬酸或草酸润湿，使CrO3铺展，已染色的制品的

部份表面在被CrO3润湿后褪色，按需要在任意部份用水将草酸或铬酸洗去，一般可以停止与图象反应。然后再染第二次色或反复进行CrO3揩拭、冲水、染色等程序，就可以根据需要出现花朵、云彩等图案。目前多应用在金杯、水杯、茶盒、打火机等产品。

(六)大理石花纹染色工艺

把氧化后的制品先染第一道底色后，经干燥，再浸入表面浮有油脂的水中，再提起或浸入时，油脂和水分别自然流挂，使膜层呈不规则的条纹状的油脂所沾污。当再染第二道色时，氧化膜受油脂沾污处就染不上色，没有油脂的部位则染上第二种色调，形成如大理石花纹状的不规则图案。此法可见诸广东国营阳江小刀厂周守禹同志的文章(《电镀与涂饰》1982年第2期)。

(七)化学蚀刻氧化

铝制品经机械抛光及脱脂后，涂复掩蔽剂或感光，干燥后进行化学刻蚀(氟化物或铁盐类的浸蚀剂)，形成凹凸图案。再经电化学抛光及阳极氧化，呈现出主体感很强的表面图案，能与不锈钢的表面外观相媲美。现多应用于金笔、茶盒及屏风等。

(八)常温快速阳极氧化

通常H2SO4氧化均需用降温设备，因而耗费大量电力。加入α-羟基丙酸、丙三醇后，能抑制氧化膜的溶解，从而可在常温下进行氧化。与普通的硫酸氧化法相比，膜层厚度可提高2倍。推荐的工艺配方为:

H2SO4150～160g/l

CH3CH(OH)COOH18ml/l

CH2OHCHOHCH2OH12ml/l

电流密度0.8～12A/d㎡

电压12～18伏

温度18～22℃

(九)化学氧化法(又称导电氧化膜)

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:CrO34g/l，K4Fe(CN)6·3H2O0.5g/l，NaF1g/l，温度20～40℃，时间20～60秒。

二、国外新工艺介绍

近几年来，国外在铝材表面处理方面发展得很快，原来的一些费人力、费电力和资源的老工艺已得到改革，一些新工艺、新技术已广泛应用于工业生产。

(一)高速阳极氧化法

高速阳极氧化工艺主要是通过改变电解溶液的组成，降低电解液的阻抗，从而使能采用较高的电流密度进行高速阳极氧化。原来旧工艺的溶液，采用1A/d㎡的电流密度的成膜速度为0.2～0.25μ/分，采用这种新工艺溶液后，即使仍用1A/d㎡的电流密度，成膜速度亦可增至0.4～0.5μ/分，大大缩短了处理时间，提高了生产效率。其工艺与一般的处理方法对比如表1。

表1

(二)富田式(高速氧化)法