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氧化工艺说明
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、不均匀也不持续的膜层,不能作为靠得住的防护一装饰性膜层.
随着铝制品加工工业的不断发展,在工业上愈来愈普遍地采用阳极氧化或化学氧化的方式,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。
经化学氧化杜理取得的氧化膜,厚度一般为~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,很少单独利用.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。
、经阳极氧化处置取得的氧化膜,厚度一般在5-20vm,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工艺条件有关.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.这是由于合金成份夹杂或形成金属化合物不能被氧化或被溶解,而使氧化膜不持续或产生间隙,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需进行封锁处置,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,所以给孔内填充各类颜料、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,已不具有金属的导电性质,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15001C左右,而纯铝只能耐660℃.
综上所述,铝和铝合金经化学氧化处置,特别是阳极氧化处置后,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,被普遍应用于航空、电气、电子、机械制造和轻等方面。
普通阳极氧化与硬质阳极氧化区别
普通阳极氧化
硬质阳极氧化
定义
以铝为阳极置于硫酸电解液中,利用电解作用,使铝表面形成阳极氧化膜的过程,然后染色各种颜色,作为装饰之用
铝及电化学氧化处理方法中较新的一种方法。
它是在冷却的稀硫酸氧化溶液条件下而获得硬度高、膜层厚的氧化膜,这种过程称为硬质阳极氧化处理法或称厚膜阳极氧化处理法,或简称“硬氧化”。
操作条件不同
一般温度:
18-22℃,有添加济的可以达到30℃,温度过高容易出现粉末或裂纹;
电压:
15-20V
电流密度:
;
硫酸:
浓度一般20%左右。
一般温度:
0-5℃,温度越低,硬质越好;
电压:
23-120V;
电流密度:
一般用2-5A/dm2;
硫酸:
浓度一般15%左右或更低。
整流器操作方式不同
普氧不需要特殊操作
采用逐步递增电压
挂具材质不同
用钛较多
采用硬铝作挂具
操作时间不同
时间短,所耗成本低
时间长,所耗成本高
氧化膜层的性能不同
氧化膜硬度:
HV<300
氧化膜厚度:
5μm-15μm
着色特性:
易着各种颜色
氧化膜硬度:
HV≧400
氧化膜厚度:
>25μm-150μm
着色特性:
最适宜着黑色
表面状态不同
表面较平整
表面较粗糙
孔隙率不同
孔隙率高
孔隙率低
适用场合不同
适用于装饰为主
以功能为主,一般用于耐磨、耐电的场合
优缺点
1.生产成本低
2.膜的透明度高。
3.耐蚀性和耐磨性好。
4.电解着色和化学染色容易。
5.
1.氧化膜表面粗糙,均匀性变差。
2.硬度和耐磨性好,
3.耐腐蚀性强
4.热学性能与耐热性,
5.电学性能与电绝缘性。
6.力学性能
第一节装饰性氧化
铝和铝合金装饰性氧化工艺种类很多,一般可分为化学氧化法和电化学氧化法即阳极氧化法两大类.其中,阳极氧化处置的应用较为普遍.这是因为阳极氧化法所取得的氧化膜比一切化学氧化法所取得的氧化膜性能更为优良。
通过化学或电化学抛光后的铝及铝合金制件,进行阳极氧化处置后,可取得光洁、光亮、透明度较高的氧化膜层,再经染色,可取得各类色彩鲜艳夺目的表面.如在某种特定的工艺条件下加以氧化处置,在其表面还可形成仿釉膜层,从而使铝制品表面取得特殊的装饰效果.据不完全统计,我国目前铝和铝合金的装饰性氧化工艺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.
一、化学氧化
铝及铝合金的化学氧化处置,按其溶液的性质,可分为碱性和酸性溶液氧化处置两类,按其膜层的性质则可分为氧化物膜层、磷酸盐膜层、铬酸盐膜和铬酸~磷酸盐膜等.
(一)工艺规范.
1.碱液化学氧化工艺规范.无水碳酸钠(Na2C03)50g/L铬酸钠(Na2Cr04)15g/L氢氧化钠(NaOH)25g/L温度80--100'c时间10--20min氧化后,制件应当即清洗干净,在20g/L的铬酸溶液中和室温下钝化处置5~15秒,然后清洗,干工操.颜色为金黄色.膜厚为~1um,适用于纯铝、铝镁、铝锰合金.
2.磷酸盐一铬酸盐氧化工艺规范配方1:
磷酸(H3P04)50--60mL/L铬酸酐(Cr03)20-25g/L氟化氢铵(NHOHF2)3~3.5g/L硼酸(H3B03)1~1.2g/L温度30-36'C时间3~6分钟此法利用磷酸较多,故又称磷化法.氧化膜颜色为无色到浅蓝色,膜厚约3-49m.膜层致密,抗蚀性较高,氧化后零件尺寸无转变,适用于各类铝及其合金·为了进一步提高抗蚀能力,还可进行填充处置.招制件经氧化清洗后可在40-45g/L的重铬酸钾溶液中,温度为90--98℃,浸渍10分钟,然后经清洗在<=70℃的烘箱内干燥即可.适用于一般零件.也可在20-30g/L的硼酸溶液中,温度为90-98℃,浸渍10-15分钟,然后经清洗在70℃烘箱内干燥即可.适用于铝铆钉等.
配方2:
磷酸(H3P04)45g/L铬酸醉(Cr03)6g/L氟化钠(NaF)3g/L温度15~35℃时间10-15min膜层较薄,韧性好,抗蚀能力较高,适用于氧化后需变形的铝和铝合金制件.’配方3:
磷酸(H3P04)22g/L铬酸醉(Or03)L氟化钠(NaF)5g/L卿酸(H3BOO2g/L温度室温时间15-60s
此法又名化学导电氧化.氧化膜无色透明;膜层较薄,幻为,导电性能良好,主要用于易变形的铝制电气零件。
3.铬酸盐法氧化工艺规范
配方1:
铬酸酐(Cr03)4N6g/L氟化钠(Na-F)lg/L铁氰化钾[K3Fe(CN)6]L温度30-350C时间20-60s氧化膜颜色为彩虹色,膜薄,导电性能良好,主要用于对导电性能有必然要求的铝制电气零件.配方2:
铬酸醉(Cr03)~6g/L重铬酸钠(NaZCrZO7)3~3.5g/L氟化钠(NaF)LpH温度25~30℃时间3min
膜层无色透明,具有良好导电性能和抗蚀性能,与有机涂层有良好的结合力.普遍用于航空、电气和各类机械制造业、日用品生产等方面.
(二)工艺流程
铝制件--机械抛光--化学除油及侵蚀--清洗--中和--清洗--化学氧化--清洗--热水烫(50℃)--紧缩空气吹干--烘烤(70℃)--成品查验。
(三)溶液配制方式(以磷酸盐一铬酸盐氧化的配方1为例)
按照容积计算好所需的化学试剂用量,除磷酸外,先别离用少量水溶解(硼酸需加热溶解)后加入槽中,然后加磷酸,加水至工作液面,搅拌均匀,经调试氧化合格后即可进行生产.
(四)各类因索的影晌(以磷酸盐一铬酸盐氧化的配方1为例)
1.磷酸成膜的主要成份,含量低于5OmL/L或大于80mL/L,膜层薄、抗蚀能力较低.
2.铬酸酐溶液中的氧化剂,是促使氧化膜形成的必要成份.如不含铬酸酐,溶液的侵蚀性增强,很难形成膜层,当含量超过30g/L时,膜层变坏.
3.氟化氢铵溶液中的活化剂,与磷酸,铬酸一路作用,能生成致密的氧化膜层几含量低于1.5g/L时,不能生成膜层;含量达到3g/L时,取得的膜层抗蚀性能最佳;太高,则氧化膜疏松.
4.硼酸控制溶液的氧化反映速度和改善膜层的外观,使膜层致密.
5.温度低于20C,形成膜层薄,抗蚀能好力差;高于40C,膜层疏松.
6.时间氧化时间可按照溶液的氧化能力和温度来肯定.温度低、氧化能力弱时,可适当延长氧化时间;温度高、氧化能力强时,可适当缩短氧化时间.
二.电化学氧化
(一)阳极氧化进程机理
1.阳极反映阳极氧化时,由于电解质是强酸性的:
阳极电位较高,因此阳极反映首先是水的电解,产生初生态的[o],氧原子当即在阳极对铝制件表面发生化学氧化反映,生成氧化铝,即薄而致密的阳极氧化膜.这一进程与初始电压、电流密度的大小有密切关系.生成的氧化膜在酸性一电解液中,产生化学溶解作用.部份氧化膜在电解液中的溶解又是必需的,不然由于膜的电绝缘性,将阻止电流的继续通过而影响氧化膜的继续生成.
2.阴极反映阴极只是起导电作用和析氢反映.当铝合金的其它合金元素在阳极进程中溶解后,有可能在阴极上沉积析出.
3.氧化膜的成长进程成长进程包括着二个相辅相成的方面:
①膜的电化学生成进程.
②膜的化学溶解进程.二者缺一不可,而且必需使膜层的生成速度恒大于溶解速度,这样才能取得较厚的氧化膜.为此,所选择的电解液性质及工艺规范都必需具有这些条件。
在阳极氧化进程中,由于电位差的作用,带电质点相对于固体壁发生电渗液流.电渗液流的存在,是阳极氧化膜得以增加的一个必要条件.
(二)阳极氧化工艺
铝和铝合金的装饰性阳极氧化工艺种类很多,应用最广的是硫酸阳极氧化工艺,其次是草酸阳极氧化和铬酸阳极氧化工艺。
1.硫酸阳极氧化工艺
(1)硫酸阳极氧化工艺特点铝及铝合金在10--20%的硫酸电解液中通电进行阳极氧化处置,所取得的氧化膜具有强吸附能力(孔隙率平均为10-15%)、较高的硬度(HV400左右)、良好耐磨性和抗蚀性能,膜层无色透明,极易染成各类美丽的色泽.特别经化学或电化学抛光的铝制件,通过硫酸阳极氧化,可取得镜面状的光洁光亮表面。
如氧化后进行妥帖的封锁处置.还能进一先提高膜层的抗蚀性和绝缘性。
硫酸阳极氧化还具有溶液稳定、允许杂质含量范围较大的特点.与铬酸、草酸法比较,电能消耗少,操作方便,本钱低.该工艺几平适用于所有铝及铝合金的阳极氧化处置.
(2)硫酸阳极氧化工艺流程铝制件--机械抛光--除油--清洗--中和--清洗--化学抛光或电解抛光--清洗--阳极氧化--清洗--中和--清洗--染色--清洗--封锁--机械光亮--成品查验.
(3)硫酸阳极氧化电解液配制方式
按照电解槽的容积计算所需的硫酸量,在槽内先加入3/4容积的蒸馏水或去离子水,然后启动搅拌机,将硫酸在强烈的搅拌下缓缓加入,最后加水至规定容积,冷却至工艺要求,取样分析,试样合格后,即可生产.硫酸最好用试剂级的或电池硫酸,如用工业硫酸配制,则配制后需加双氧水1mL/L.也可先进行24小时以上电解处置,并在处置中将浮于液面的有色泡沫和杂物除去,直到溶液呈无色透明后即可投入生产。
注意切勿将水加入硫酸中.
(4)影响氧化膜质量的诸因素
1)硫酸浓度氧化膜的成长速度与电解液中硫酸浓度有密切关系.膜的增厚进程取决于膜的溶解和生长速度比,通常随着硫酸浓度的增高,氧化膜的溶解速度也增大;反之,浓度降低,溶解速度也减小·因此,采用稀硫酸有利于膜的成长.在氧化开始时,氧化膜的成长速度是浓溶液比稀溶液大,可是随着氧化时间的增加,在浓溶液中成长速度就比在稀溶液中的速度小.实践证阴。
当利用浓度较高的硫酸溶液进行氧化时,初始阶段由于氧化膜的成长速度较大,氧化膜的孔隙率高,因此容易染色,但膜的硬度、耐磨性能等均较差。
而在稀硫酸溶液中所取得的阳极氧化膜,坚硬而耐磨,反光性能好,但孔隙率较低,适宜于染成各类较浅的淡色.综上所述,应按照对氧化膜的要求来选择硫酸浓度,要想取得吸附能力强而富有弹性的氧化膜,可用硫酸浓度的上限值,要获取硬而厚的耐磨性好的氧化膜,可采用硫酸浓度的下限值.
2)温度电解液的温度转变对氧化膜的影响
与硫酸浓度的转变的影响大体相同。
溶液温度升高,氧化膜的溶解速度升高,膜的生长速度减少,氧化膜的厚度必然减少。
同时,温度的转变对氧化膜的厚度和耐磨性也会产生严重的影响。
一般温度控制在18--20℃时取得的氧化膜多孔、吸附性能好、富有弹性、抗蚀能力较好,但耐磨性能较差.在装饰性硫酸阳极氧化工艺中,温度控制在。
~3℃,温度波动土1℃,硬度可达HV400以上.缺点是当制件受力发生形变或弯曲时,氧化膜易碎裂.溶液温度太低,氧化膜发脆易裂.对于易变形的零件宜在8--10摄氏度氧化.
3)电压和阳极电流密度在阳极氧化进程中,阳极电流密度和电压有关铝制件通电氧化时,开始很快在铝制件表面生成一层薄而致密的氧化膜,随之电阻增加电压急剧升高,阳极电流密度逐渐减小.电压继续升高至必然值时,氧化膜因受电解液的溶解作用在较薄弱部位开始被电击穿,促使电流通过,氧化进程继续进行.电解液中可能存在的杂质是Cl-、F-,N03-和Al3+,Cu2+、Fe2+等离子.当Cl-,F-、N03-等阴离子杂质含量高时,氧化膜的孔隙率大大增加,氧化膜表面变得粗糙和疏松.这些杂质在电解液中的允许含量为Cl-<0.05g/L,F-<0.01g/L.当超过这极限值,制品表面会发生穿孔而报废。
这些阴离子杂质来自配制电解液和清洗工序中的水源.因此必需严格控制水质.一般要求用去离子水或蒸馏水配制电解液。
溶浓中,当铝、铜、硅等阳离子杂质含量高时,主要会影响氧化膜的色泽、透明度和抗蚀性.A13+杂质来自铝制件本身在阳极的溶解,使电解液中A13+含量逐渐升高.当A13+含量小于20g/L时,氧化膜表面质量没有显着影响(若在1~l0g/L:
范围内,反而对阳极氧化的速度和膜层表面质量起有利作用),当A13+含量超过20g/L后,使铝制件表面呈现出白点或块状白斑,氧化膜的吸附性能卞降,造成染色困难。
(5)杂质
合金中含铜、硅等元素时,随着氧化进程的进行,一样由于在电解液中的阳极溶解作用,使合金元素Cu2+,Si2+不断集聚.当Cu2+含量达L时,氧化膜上会出现暗色条纹或黑色斑点.要排除Cu2+,可以用铝电极通直流电处置,阳极电流密度控制在--0.2A/dm2左右,金属铜便在阴极上析出.当Cu2+含量很高时,可先用铅板直接放入电解液中。
这时铅板上会很快置换上一层金属铜.用此祛可去除含量较高的铜离子,而后再通电处置,可完全去除Cu2+.Si2+常以悬浮状态存在于电解液中,使电解液的混浊度大为提高,它往往以褐色粉状物吸附在阳极上.将电解液仔细过滤可以排除Si2+.一般用滤纸或微孔管过滤机过滤排除.
(6)电源
在硫酸电解液中进行阳极氧化时,其电源可用直流电源,也可利用交流电.
(7)搅拌和移动阳极
在阳极氧化进程中产生大量的生成热和焦耳热会致使氧化膜质量下降.因此,必需采取办法将热量排除.在生产中通常常利用蛇形管通冷却剂冷却电解液或以阳极移动和空气搅拌的方式,加速热量的扩散,以避免局部过热.紧缩空气搅拌时,空气必需通过油水分离器净化,或用泵持续快速循环过滤、冷却等组合方式。
(8)电解液混浊度
阳极氧化时,电解液的混浊度对氧化膜表面光亮度影响极大.通常,硫酸氧化膜是透明的,它的主要成份是A1203.多孔状的氧化膜具有极大的吸附性能,利用这一特点将铝和铝合金表面进行各类色彩图案花纹的装饰.若在电解液中含有各类不透明的固态混浊物,也被吸附填充到膜孔中去,会使氧化膜透明度下降,膜层的反光率受到阻挡,从而影响氧化膜的光亮度。
混浊物来源于铝制件前处置不良和清洗水质不净,或由于阴阳极反映猛烈与溶液的对流作用使杂质不易沉淀于缸底,被分散悬浮在电解液中,电解液透明度较差,乃至不透明并带有必然的色泽.因此对那些外观要求较高的铝制品,在氧化进程中,必需对电解液进行持续过滤.用烧结微孔管过滤机过滤,可使电解液达到极高的透明度.
2.铬酸阳极氧化工艺
(1)铬酸阳极氧化特点
用3~10%的铬酸电解液,通以直流电,在必然的工作条件下进行铝和铝合金的阳极氧化处置,所得的铬酸氧化膜比硫酸氧化膜和草酸氧化膜要薄得多,一般厚度只有2-5um,能维持原来零件的精度和表面粗糙度.膜层质软、弹性高,大体上不降低原材料的疲劳强度.但耐磨性不如硫酸阳极氧化膜.膜层不透明,颜色由灰白色到深灰色或彩虹色.由于铬酸氧化膜几乎没有孔穴,一般不易染色.膜层不需要封锁就可利用,在一样厚度情况下它的耐蚀能力要比不封锁的硫酸氧化膜高.铬酸氧化膜与有机物的结合力良好,是油漆的良好底层.由于铬酸对铝的溶解度比在其它电解液中小,所以该工艺适用于机械加工件、板金件,适用于硫酸法难以加工的松孔度较大的铸件、铆接件、点焊件和尺寸允差小和表面粗糙度低的铝制件.铬酸阳极氧化可用来检查铝材的晶粒度、纤维方向裂纹等冶金缺点.因铬酸对铜的溶解度较大,所以含铜量大于4%的铝合金一般不适用铬酸阳极氧化.铬酸阳极氧化,无论溶液本钱或是电能悄耗都比硫酸阳极氧化贵,因此,利用上受到必然的限制.
(2)铬酸阳极氧化工艺流程
铝制件--机械抛光分除油--清洗--出光叶碱侵蚀--出光--铬酸阳极氧化--清洗--干燥--成品.
(3)铬酸阳极氧化工艺规范〔直流电源)
配方1:
铬酸酐Cr0330--35g/L
温度40士2℃
氧化时间60min
阴被材料铅板或石墨
阳极电流密度dm2
电压0-40V
pH值.8
阴阳极面积比3:
1
配方2:
铬酸酐Cr0350-55g/L
温度39士2℃
氧化时间60min
阴极材料铅板或石墨
阳极电流密度电压0--40V
pH值<
配方3:
铬酸酐Cr0395-100g/L
温度37土2℃
氧化时间35min
阴极材料铅板或石墨
阳极电流密度电压0--40V
pH值<
说明:
配方1.适用于尺寸允差小的抛光零件的阳极氧化处置;
配方2.适用于一般机加工件、板金件的阳极氧化处置;
配方3.适用于一般零件、焊接件或作油漆底层的表面氧化处置.
(4)电解液配制方式
计算槽的容积和所需的铬酸醉,全数加入槽内,然后加4/5容积的蒸馏水或去离子水,猛烈搅拌,侯铬酸醉全数溶解后,最后加蒸馏水至工作液面.经分析、调试合格后,即可利用.
(5)有害杂质的影响及排除
电解液中常有的有害杂质为S042-,Cl-,Cr3+等离子,S042一含量大于L,Cl-大于L;时,氧化膜变粗糙.另外,由于在氧化进程中六价铬还原成三价铬,Cr3+增多,会使氧化膜变暗无光,抗蚀能力降低.溶液中的三价铬可采用电解法除去.用铅制阳极、钢制阴极,其阳极电流密度为dm2,阴极电流密度为l0A/dm2,使Cr3+在阳极氧化成Crb+.溶液中S042含量太高时,可添加的Ba(OH)2或BaC03,通过化学沉淀法除去.溶液中C1一含量太高时,必需稀释或改换溶液.
(6)电解液的保护和调整
主要由于在氧化进程中铝的溶解,使溶液中铬酸铝[A12(Cr04)3]及碱性铬酸铝[A1(OH)Cr04]的量逐渐增多,而游离铬酸含量减少,使电解液的氧化能力降低,因此要对电解液作按期分析,适时地添加铬酸酐.也可以用测量电解液的单位导电度或pH值的方式来调整电解液.另外,在生产进程中,由于不断向溶液中添加铬酸醉,使电解液中含铬量增高.在3~5如的铬酸旧极氧化溶液中,铬的总含量(换算成CrOs)超过70g/L时,溶液氧化能力反而降低,应稀释或改换溶液.
(7)工艺操作须知在开始氧化的15分钟内,电压控制在25V左右,随后将电压慢慢伐整到40V,持续45分钟,断电‘掏出铝制件.随着氧化进程的进行,电流有下降现象,为了维持必然的电流密度,必需常常调整电压,并严格控制pH值在规定范围内.
第二节硬质阳极氧化
一、硬质阳极氧化的特点、用途和类型铝及其合金经硬质阳极氧化后,所获的膜层具有以下的特点:
(1)色泽膜层的外观有褐色、深褐色、灰色到黑色,一般是随铝材和采用工艺的不同而有所区别,膜层愈厚,电解温度愈低,颜色愈深.
(2)厚度膜层厚度可达250um左右,因此硬质阳极氧化又称为厚膜阳极氧化.
(3)硬度氧化膜的硬度超级高,在铝合金上可达HV400--600,在纯铝上可达HV1500;其氧化膜内层硬度比外层高.不仅硬度高,而且耐磨性能极好.由于膜层具有大量的微小孔隙可吸附各类润滑剂,故还可进一步提高减摩能力.
(4)抗热硬质阳极氧化膜的熔点高达.2050℃,导热系数低至67kW/(m·K),是极好的耐热材料.
(5)绝缘硬质阳极氧化膜的电阻率极大,特别经封锁处置(浸绝缘漆或石蜡)后,它的击穿电住可高达2000V,
(6)耐蚀膜层在大气中,具有较高的抗蚀能力.在3%NaCI盐雾气氛中,能经受数千小时而不侵蚀。
(7)结合力膜层与基体金属具有牢固的结合力。
这是由于基体金属本身在电场作用下发生氧化进程而形成的,利用一般机械方式难以从基体金属表面除去.
按照上述特点,说明硬质阳极氧化工艺的重要性,在国防工业和机械零件的制造工业方面应用极为普遍。
主要用于制造对耐磨、耐热、绝缘等性能要求高的铝及铝合金零件.如各类罐筒的内壁、活塞座、活塞、汽缸、轴承、飞机货仓的地板、滚棒和导轨,水力设备的叶轮、齿轮、缓冲垫等零件.在必然条件下,可用来修复受磨损的铝合金零件.还可用来代替传统的镀硬铬工艺.此工艺与镀硬铬工艺相较较,具有本钱低,膜层结合力牢固和电解液、清洗废液处留力,便等长处,取得硬质阳极氧化膜的溶液很多.如硫酸、多种有机酸(如草酸、丙二酸、苹果酸、磺基水杨酸等)的混合溶液。
所用电源,有直流电、交流电、交直流叠加和各类脉冲电流.
目前应用较广的有下列两种类型:
硫酸硬质阳极氧化直流法和混合酸硬质阳极氧化交直流叠加法.
一、硬质阳极氧化工艺
(一)硫酸硬质阳极氧化工艺
1.硫酸硬质阳极氧化工艺流程铝制件--化学除油--清洗--中和--清洗--硬质阳极氧化--清洗--封锁--成品查验.
2.各类因素的影响
(1)电解液浓度用硫酸电解液进行硬质阳极氧化时,一般用10--30%的浓度范围.浓度低时,膜层硬度高。
特别对纯铝,更为明显,但对含铜量高的铝合金(LY12)例外.因为含铜量较高的铝合金中的CuAl,化合物在氧化进程中溶解速度较快,易使这部位成为电流聚集中心而被烧毁击穿,所以一般用高浓度(200-300g/L)的硫酸电解液进行氧化处置.
(2)温度电解液的温度对膜层的硬度和耐磨性影响极大.通常,温度下降,硬度和耐磨性能增强.为了取得较高的硬度和耐磨性能;电解液的温差应控制在低温并以t2℃为宜。
(3)阳极电流密度提高电流密度氧化膜生成速度加速,氧化时间缩短,膜层受到硫酸化学溶解的时间相应减少,膜层硬度和耐磨性也相应提高.但超过了极眼电流密度时由干氧化时发烧量大为增快。
阳极铝制件的界面温度太高,膜层溶解速度加速,膜层硬度也低。
因此,要取得理想硬度的氧化膜层,应该按照不同材料来选择适当的电流密度。
(4)合金成份合金元素和杂质对铝合金硬质阳极氧化膜的质量有很大影响,它影响膜层的均匀性和完整性等。
例如,合金元素硅易使膜层颜色变灰。
当硅的含量超过%时,采用直流电氧化取得的膜层,薄而多孔,硬度低,耐磨性差,抗蚀能力也低.因此,对于高组分的铝铜、铝硅、铝锰合金的硬质阳极氧化困难较大.一般不适合用直流电进行硬质阳极氧化.采用交直流电叠加法,或脉冲电流法进行氧化,可取得较为满意的膜层.
3.硫酸硬质阳极氧化工艺要求
为了取得质量好的硬质阳极氧化膜,并能保证工件所需要的尺寸,必需按照下列要求进行.
(1)锐角倒圆工件如有尖角,锐边和毛刺,这些部份易使电流集中,产生大量热,致使工件烧焦.当膜层较厚时,这些部份会产生大量微裂纹,并出现灰白色疏松易脱落的膜层.因此,工件上的锐角均应倒圆,半径
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- 氧化 工艺 说明
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