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铝及铝合金的阳极氧化法

来源:杭州君实金属材料有限公司| 发布时间:2019-08-09| 浏览数:载入中...


为了克服铝合金表面硬度、耐磨损性等方面的缺陷,扩大应用范围,延长使用寿命,表面处理技术成为铝合金使用中不可缺少的一环,而阳极氧化技术是目前应用普遍且成功的。


铝及铝合金的阳极氧化(anodic oxidation),金属或合金的电化学氧化。铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下,由于外加电流的作用下,在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程。


国内已发展的新工艺有:


01 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℃。


铝及铝合金的阳极氧化法

02 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。


03 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。


铝及铝合金的阳极氧化法

04 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。


05 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。


铝及铝合金的阳极氧化法

06 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。


07 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。


08 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。


09 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:CrO3 4g/l,K4Fe(CN)6·3H2O 0.5g/l,NaF 1g/l,温度20~40℃,时间20~60秒。


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、新技术已普遍应用于工业生产。


比如:高速阳极氧化法、富田式(高速氧化)法、红宝石膜、浅田法电解着色、自然着色法等。

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