铝与铝合金的氧化处理
铝及铝合金彩色导电氧化工艺介绍
铝及铝合金彩色导电氧化工艺介绍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。
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。
铝及其合金的氧化着色介绍
化学氧化膜较薄。一本不宜单独使用。在汽车工业级一些装饰材料上，已铝合 金的本色氧化，然后进行喷漆或电泳，可有效的提高漆层与本基的结合力。由于 化学氧化具有工艺简单操作方便污染性小，在工业上已经得到较大的推广。
透明至灰色
与时间有关， 膜层生成快
高
NSS330h （高于硫酸
体系）
好
优于硫酸体系
液 类 型
草酸体系
与基材有关 系
可得到高厚 度氧化膜， 及硬质氧化
膜
高
好，有很强 的耐压性能
好，主用运 用于航空行
业
结合力好，对 CL的含量要求 严格，易产生
颜色干涉。
混和酸体系
与混酸类型 有关
厚度可以通 过时间控制
各有优缺点
高
性 质氧化时 间及工艺
有关
低
磷酸盐膜
与氧化时
间及工艺 有关
低
一般
结合力好
好
好
结合力好
一般
结合力好
化学氧化膜一般不单独使用，由于去具有较强的吸附能力，可用做涂层的前处 理工艺进行使用，可提高涂层与基材的结合力。因化学氧化膜层薄（0.5-4微米） 通过特殊工艺 可使厚度提高到5微米以上，但是氧化膜出现粉末及白点状。
铝合金表面处理原理讲解
铝合金表面处理原理第一章概述一、铝及铝合金表面处理的目的：（主要指阳极氧化）1、防腐蚀天然氧化膜→薄，阳极氧化膜→厚≥10μm漆膜→耐磨、耐蚀、耐光、耐候2、防护—装饰形成微孔人工氧化膜后，可染成各种颜色和图案。
3、功能作用绝缘性≥100μm微孔渗渍硫化钼润滑剂→摩擦系数↓电沉积磁性金属→磁性录音盘、记忆元件等等。
二、铝及其合金表面处理的分类机械法、化学法、电化学法、阳极化膜后处理（见后面附录）三、铝型材表面处理产品种类目前市场上常见的有：1）阳极氧化（银白、砂白料）2）阳极氧化+ 电解着色（浅古铜、古铜、黑色等）3）电泳涂漆4）静电喷漆、氟碳喷漆5）静电粉末喷涂第二章铝材阳极氧化前的处理铝合金建筑型材生产工艺流程：铝材装架→脱脂→水洗→碱蚀→水洗（二道）→中和（出光）→水洗→阳极氧化（DC法）→水洗→封孔水洗→着色（AC→水洗→卸架第一节装架一、方式：横吊式、竖吊式纵吊式特点：1、适合大批量生产：每批可装载大量铝材2、减少装卸工人：减轻了装卸时的劳动力3、降低生产成本：溶液带出量少，减少化学品消耗量，夹具不浸入处理液中，减少夹具消耗量。
4、减少用水量：带出水量减少，耗水量及废水处理量减少。
适于生产能力在600吨/月以上。
目前，一般采用横吊式为多。
二、注意事项：（横吊式）1）铝材要有一定倾角（3º~ 5º）→便于氧化时气泡逸出。
2）扎料要紧，导电杆脱模要干净→保证导电良好。
3）每根料之间间距应保证→防止色差。
4）避免不同型号、长度的料扎在一起着色→防止色差。
5）每次上料面积要一定，最好是对极面积的80%，最大100%。
第二节脱脂处理一、目的：除去制品表面的工艺润滑油、防锈油及其他污物，以保证在碱洗工序中，制品表面腐蚀均匀和碱洗槽的清洁，从面提高氧化制品质量。
二、油脂种类：动物油、植物油→属皂化油，可与苛性碱发生皂化反应矿物油→属非皂化油，不与苛性碱发生皂化反应锯切液三、脱脂方法与原理1）有机溶剂：酒精、煤油、汽油、丙酮、甲苯、三氯乙烯、四氯化碳等。
铝和铝合金的阳极氧化标准
铝和铝合金的阳极氧化标准
铝和铝合金的阳极氧化标准通常按照以下步骤进行：
1. 材料要求：材料应符合适用的铝合金标准，并满足各种机械和物理性能的要求。
2. 表面预处理：在阳极氧化之前，表面应进行适当的清洗和预处理，以确保镀膜附着力。
3. 氧化电流密度：氧化时应适当控制氧化电流密度，以确保获得预期的氧化膜厚度。
4. 酸洗和封孔：氧化后，通常需要进行酸洗和封孔处理，以进一步提高氧化膜的耐腐蚀性能。
5. 镀膜厚度和颜色：对于不同的应用，有不同的要求，氧化膜的颜色和厚度也有相应的要求。
常见的颜色有黑色、透明、带色等。
以上步骤完成后，还需要根据具体的应用场景和要求进行后续处理，例如电泳表面处理、粉末喷涂等。
需要注意的是，具体的阳极氧化标准可能因不同的应用领域和产品类型而有所不同。
因此，在实际操作中，建议参考相关行业标准和具体产品要求进行操作。
铝及铝合金的电化学氧化
铝及铝合金的电化学氧化(导电氧化):在电解质溶液中,具有导电表面的制件置于阳极,在外电流的作用下,在制作表面形成氧化膜的过程称为阳极氧化,所产生的膜为阳极氧化膜或电化学转化膜.电化学氧化膜与天然氧化膜不同,氧化膜为堆积细胞结构,每个细胞为一个六角柱体,其顶端为一个圆弧形且具六角星形的细孔截断面.氧化膜有两层结构.靠近基体金属的是一层致密且薄,厚度为0.01~0.05μm的纯AL2O3膜,硬度高,此层即为阻挡层;外层为多孔氧化膜层,由带结晶水的AL2O3组成,硬度较低.电化学氧化按电解液的主要成分可分为:硫酸阳极氧化,草酸阳极氧化,铬酸阳极氧化;按氧化膜的功能可分为:耐磨膜层,耐腐蚀膜层,胶接膜层,绝缘膜层,瓷质膜层及装饰氧化.另外铝的表面处理可以用电镀的方式,提高硬度先镀底铜再镀硬铬,装饰可以镀装饰铬,另外阳极氧化也可进行着色处理《材料工程丛书-表面处理手册》1 氧化染色原理众所周知，阳极氧化膜是由大量垂直于金属表面的六边形晶胞组成，每个晶胞中心有一个膜孔，并具有极强的吸附力，当氧化过的铝制品浸入染料溶液中，染料分子通过扩散作用进入氧化膜的膜孔中，同时与氧化膜形成难以分离的共价键和离子键。
这种键结合是可逆的，在一定条件下会发生解吸附作用。
因此，染色之后，必须经过封孔处理，将染料固定在膜孔中，同进增加氧化膜的耐蚀、耐磨等性能。
2 阳极氧化工艺对染色的影响在氧化染色整个流程中，因为氧化工艺原因造成染色不良是比较普遍的。
氧化膜的膜厚和孔隙均匀一致是染色时获得均匀一致颜色的前提和基础，为获得均匀一致的氧化膜，保证足够的循环量，冷却量，保证良好的导电性是举足轻重的，此外就是氧化工艺的稳定性。
硫酸浓度，控制在180—200g／l。
稍高的硫酸浓度可促进氧化膜的溶解反应加快，利于孔隙的扩张，更易于染色；铝离子浓度，控制在5—15 g／l。
铝离子小于5g／l，生成的氧化膜吸附能力降低，影响上色速度，铝离子大于15g／l时，氧化膜的均匀性受到影响，容易出现不规则的膜层。
1.铝合金阳极氧化实用工艺及全参数理论指导
铝及铝合金的阳极氧化工艺与参数指导1 铝及铝合金阳极氧化处理的起因铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40 ~ 50 A薄的氧化膜。
虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。
经过阳极氧化处理，可以使铝及其合金表面获得一层比自然氧化膜厚得多的致密膜层(从几十微米甚至到几百微米)。
这层人工氧化膜再经过封闭处理，无晶型的氧化膜转变成结晶型的氧化膜，孔隙也被封闭，因此使金属表面光泽能长久不变，抗蚀性能、机械强度都有所提高，经染色还可获得装饰性的外观。
由于铝及其合金制品经过阳极氧化后具有许多特点，所以铝阳极氧化工艺在铝制品表面处理中广为应用。
经过阳极氧化后的铝制品耐蚀能力很好。
硫酸阳极氧化法所得的氧化膜厚度可在5 - 20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。
而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。
2 铝及铝合金阳极氧化上膜原理当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应：阴极上 2H+ + 2e → H2 ↑阳极上 Al-3e → Al3+6OH- → 3H2O+3O2-2Al3+ + 3O2- → Al2O3 + 399 (卡)硫酸还可以与Al、Al2O3 发生反应2Al + 2H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑Al2O3 + H2SO4 → AL2(SO4)3 + 3H3O铝阳极氧化膜的生长是在“生长”和“溶解”这对矛盾中产生和发展的。
通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层(叫无孔层，或阻挡层)，它虽只有0.01 ~ 0.015Am，可是具有很高的绝缘性。
硫酸对膜产生腐蚀溶解。
由于溶解的不均匀性，薄的地方(孔穴)电阻小，离子可通过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。
循环往复。
控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。
2.1 铝及铝合金阳极氧化过程机理：a.膜的电化学生成过程b.膜的化学溶解过程。
铝及铝合金的阳极氧化
H2O －2e → [O] + 2H+ 2Al + 3[O] → A12O3 ＋ 1670kJ
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通过电子显微镜、示踪原于等现代测试方法，对氧化膜形 成过程提出了新的观点，在阳极上铝原子失去电子而氧化：
还提出有三层结构模型和胶体结构模型。
除磷酸氧化膜外，硫酸、铬酸和草酸阳极氧化膜也都具有 相似的结构，仅孔径、孔隙串等具体数值不同而已。不同类 型溶液取得的氧化膜性质，如表26—1所列。
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溶液
15% 硫酸 4％磷酸 3％铬酸 2％草酸
Al － 3e → Al3＋ 2Al3＋ ＋ 3O2－ → Al2O3 与铝结合的氧离子来自哪个原子团或离子尚不得而知，实 际上阳极反应过程是相当复杂的，一些问题仍在探索中。 在氧化膜／溶液界面上还发生氧化膜的化学溶解： Al2O3 ＋ 3H2SO4 → Al2(SO4)3 ＋ 3H2O
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表26－1 不同溶液所得氧化膜的性质
温度 形成电压 阻挡层厚度 孔径
/℃
/V
/nm·V－1
/nm
孔壁厚
孔数
孔体积
/nm·V-1 /×109·cm-2
％
10
15
25
60
40
40
25
60
1.00
12
0.80
77.0
7.5
1.19
33
1.10
4.1
铝及铝合金的阳极氧化
铝及铝合金的阳极(yángjí)氧化
•（2）氧化膜的耐磨性，纯氧化铝的硬度非常高，
HV=1960,普通阳极氧化铝的氧化膜硬度大约在196－
490HV，（因为氧化膜带有孔隙，所以硬度要低很 多），采用硬质阳极氧化工艺，氧化膜的硬度可达 1176－1470HV，因为硬度高，所以氧化膜的耐磨 性非常好，如果膜层吸附润滑剂，还能进一步提高 它的耐磨性。
•氯离子的浓度不能超过(chāoguò)0.4g/L，超过(chāoguò) 膜层就会出现腐蚀点。三价铝离子的浓度不能超 过(chāoguò)3g/L。
•阴极材料用炭精棒。
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铝及铝合金的阳极(yángjí)氧化
•按电流型式分有：直流电阳极(yángjí)氧化；交流电阳极(yángjí)氧 化；以及可缩短达到要求厚度的生产时间，膜层既厚又均匀致
•三、铝及铝合金的阳极氧化(yǎnghuà)工艺
•1、硫酸阳极氧化
•以稀硫酸作电解液，对铝及铝合金进行阳极氧化，膜的厚度可达 5um—20um，膜的吸附性好，无色透明，工艺简单，操作方便。
•硫酸阳极氧化的工艺规范
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铝及铝合金的阳极(yángjí)氧化
•2、影响因素
•（1）硫酸浓度，氧化(yǎnghuà)膜生长的过程，也是它溶解的 过程，硫酸浓度提高，溶解速度也会加快，这样生成的膜 就会比较薄，防护能力下降，但是膜的孔隙率高，吸附力 强，染色能力好，为了兼顾膜层的染色和防护，硫酸的浓 度应控制在170－20g/L，通常采用15％～20％ 。 •（2）温度的影响，膜的形成速度和溶解速度达到平衡时， 膜就不再增厚。如果提高温度，就会使膜的溶解速度加快， 膜层就会变薄，而且疏松多孔，硬度低。温度过低，膜的厚 度增大，硬度高，耐磨性好，但是孔隙率低，脆性较大。
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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.。