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阳极氧化技术研究进展

传统的铝及铝合金阳极氧化方法根据电解液类型不同可分为两大类:(1)酸性溶液阳极氧化法，例如硫酸法、草酸法、铬酸法和磷酸法等。上述方法处理的铝制品表面为多孔型氧化物薄膜，其外观良好，且有优良的防腐蚀性能和耐磨性能，是工业生产中的主要阳极氧化方法。(2)中性溶液(pH值5～7)，如硼酸-硼酸钠混合水溶液或酒石酸铵、柠蒙酸水溶液中的阳极氧化法，这类方法得到的一般为阻挡型氧化物薄膜。近年来对硫酸法氧化液中添加卤化胺类-金属(半金属)卤化物的络合物，可提高铝表面氧化层的沉积速度，并可使用更高的阳极电流密度而不烧损氧化膜，所得到的氧化膜均匀致密，有更好的光泽性、耐磨性和抗腐蚀性，且易于着色。铝合金尤其是.    Al-Si    ，铝材氧化厂，由于硅组元偏析，氧化膜溶解速度大及铝制件边角氧化膜易烧损等，很难形成优质的氧化膜，因此，目前探索将木质素、木质素酸或其他盐类添加到酸性阳极氧化电解液中，可以提高铝表面氧化层的厚度与硬度，并发展了铝合金(如ZL102、LD2-CS等)硬质阳极氧化工艺，其厚度 可达35～40 μm，甚至能达到95～111μm，硬度也提高很多。木质素添加剂之所以能显著提高氧化膜的厚度和硬度，主要由于它是一种阴离子表面活性剂，同时也是Al3+的络合剂，它能优先吸附在高电流密度处并放电使电场分布均匀，而且也能起到缓冲作用，抑制氧化膜的溶解。为了进一步提高氧化效果，Creffield等人研究开发了双阶段阳极氧化处理新工艺。该工艺特点是一阶段用硼酸盐水溶液，第二阶段则使用稀硫酸等普通电解液。此外，氧化厂，脉冲法阳极氧化工艺作为改善铝表面氧化膜耐磨、耐蚀性、增加外观色泽等已得到应用。

　　建立在上述阳极氧化技术基础上发展起来的铝合金表面微弧氧化新技术，阳极氧化厂，可在铝合金表面生成α-Al2O3相的陶瓷氧化层，厚度可达200 μm以上，显微硬度高达HV3000，耐磨性、耐蚀性、耐高温冲击、电绝缘等性能均优于阳极氧化层。

铝合金阳极氧化故障的预防

　铝合金硫酸阳极氧化氧化膜质量好坏，抗蚀防护性能的优劣主要取决于铝合金的成分，膜层厚度以及阳极氧化处理工艺条件，如温度、电流密度、使用水质及阳极氧化后的填充封闭工艺等。要减少或避免阳极氧化故障提高产品质量要从微细处着手，采取有效措施。

硫酸溶液在阳极氧化工艺过程中，会产生油污泡沫及悬浮杂质，应定期排除。硫酸阳板氧化溶液中常见的其他有害杂质还有Cu2+，Fe3+，Al3+等。如果杂质含量超过允许含量，会产生有害影响，可部分或全部更换硫酸溶液，才能有效保证铝合金硫酸阳极氧化质量。

　　铝合金硫酸阳极氧化处理是广泛应用且成熟的抗蚀防护装饰处理工艺，只要严格执行工艺条件，认真操作，硫酸阳极氧化氧化膜质量是完全可以保证的。

　

1　夹具的设计与制作

1.1　夹具的特点

阳极氧化用的夹具与电镀用的挂具是截然不同的，若采用电镀用类似挂勾的挂具作阳极化夹具是不适宜的，因为阳极氧化时夹具与工件表面都会很快生成氧化膜，在此过程中夹具与工件稍有松动即会变更触点位置，氧化处理厂，阻碍电流流通，为此，必须采用具有弹性的夹具夹紧工件。只有这样才能使阳极氧化过程正常进行。

1.2　夹具的结构形式

夹具结构以个体式为宜，若采用组装式的，则经几次使用后铆接或焊接处会因腐蚀而松动，阻碍阳极氧化过程中电流的正常流通。同时，夹具要有一定的横截面积。一定截面的夹具也就有足够的弹力和夹紧力，使工件与夹具保持良好的接触，保证所夹工件阳极氧化时所需电流正常流通。避免因接触不良产生热量而烧毁工件。

1.3　夹具材料的选择

制作夹具以选择硬质铝材为好，硬质铝材弹性好，紧固耐用。

2　工件的装夹

2.1　给夹具清洗去膜

在阳极氧化过程中夹具也会产生氧化膜。为此，使用过的夹具再次使用之前一定要退除氧化膜。退膜可在铝的除油溶液中进行。也可将夹具与工件接触部位的氧化膜用锉刀锉去，此法对某些夹具来说还可延长夹具的使用寿命。

2.2　装夹位置的选择

装夹工件的位置要选择得当，一般应装夹在工件的副面（即非装饰的部位）。否则工件与夹具的接触部位因被夹具遮盖而无法生成氧化膜，当然也就无法染上颜色，此处即会显现出明显的白涩班点，影响外观质量。此外，工件装夹后悬挂在溶液中的凹入部位会否产生窝气等问题也要予以考虑。

2.3　防止工件装夹变形

夹具非同挂具，夹具有一定的弹性。装夹变形的工件时尤需注意，应避免用力过猛导致工件变形。

2.4　防止装夹过松

当工件装夹过松时，夹具与工件之间的电流会时通时断，在这种情况下很可能把工件烧毁。

2.5　逐一装夹需染色的阳极化件

有些单位对某些小件采用纱窗布包扎或用其它方法包扎后作阳极氧化处理。这种方法虽在一定场合下可节省工时和提高效率，但只可用于某些质量要求不高的本色阳极氧化，即使少量工件在相互遮盖处无法生成氧化膜，也不易被识别出来。但对于需要染黑色的工件，采用此种装夹方法显然是不可取的。必须逐一装夹，保证阳极氧化质量。

3　阳极氧化工艺条件的控制

3.1　溶液的温度与电压的关系

在额定的范围内溶液的温度越低，所需的电压应越高，因为溶液温度较低时氧化膜生成速度较缓慢，膜层较为致密，为获得一定厚度的氧化膜，阳极氧化过程需升高电压。当溶液的温度较高时，氧化膜的溶解速度加块，且生成的氧化膜是疏松的，此时降低电压能适当改善氧化膜的质量。

3.2　阳极氧化溶液的温度与时间的关系

溶液的温度越低，所需的阳极氧化时间应越长。因为溶液温度较低时氧化膜的生成速度缓慢。溶液的温度升高时则氧化膜的生成速度加快。此时要缩短阳极氧化时间，否则由于氧化氧化厂氧化厂膜的外层电阻加大而导致膜层溶解，出现工件尺寸的改变、表面粗糙掉膜的现象。

以上措施只是在既无降温设备，又无加温装置的条件下采取的应急措施。

4　染黑色溶液的配方与配制过程

4.1　配方及工艺条件

酸性毛元 ATT　　　　　　　　　20～30g/L酸性湖蓝　　　　　　　　　　　　　   2～3g/L温度　　　　　　　　　　50～70℃时间　　　　　　　　　　　　　　  10～15minpH　　　　　　　　　   3～3。5（或4。5～5。5）

4.2煮沸溶液，促使染料溶解完全，保证无疙瘩。待溶液冷却后用滤纸过滤，滤去不溶物微粒及液面上漂浮的油状物质。较后测量pH值，用冷醋酸或氨水调整至工艺要求。

5　染色过程应注意事项

5.1　加强染色前的冲洗

工件由阳极氧化槽中取出后要充分冲洗，特别是工件的狭缝，盲孔等处，否则残余的酸、碱在染色过程中会缓慢流出来，使染色溶液的pH值偏离正常范围，并使残留酸碱部位表面的色泽与洁净部位有明显差别，甚至腐蚀氧化膜而显示白色。

5.2　阳极氧化后即染色

工件经阳极氧化后要立即染色。若工件阳极氧化后在空气中暴露时间过久膜层孔隙即会缩小，并有可能沾上污物，导致染色困难。若因染色槽过小，需分批染色时，应把待染色件浸泡在干净的水中。

5.3　染色时工件不可重叠

染色时工件不可重叠，尤其是平面部位，否则由于重叠部位被遮盖而形成阴阳面。

5.4　加强染色后的冲洗

工件表面若不冲洗干净，留有残余颜料将会污染组合件。

6　清理工作注意事项

6.1　小心拆卸工件

拆卸夹具时严防工件被划伤，否则会出现道道白痕，应松动夹具让工件自由脱落，不可以在夹具未松开之前硬拉工件。

6.2　工件干燥方法

先将工件孔眼内的水份甩干净，以免残余水份污染工件表面。干燥方法以毛巾擦干为好，楷擦过程中还能把因铝材材质或操作工艺问题引起的表面浮霜一起楷擦干净。

6.3　包装要求

包装选用软质，干净纸为好，且逐个包装以防互相擦毛。

7　染黑色溶液的维护与保养

染黑色溶液的维护与保养工作主要是维护溶液的pH值。据有关资料介绍，酸性ATT染料是由不同扩散性能的酸性蓝黑10B 和酸性橙Ⅱ组成。当染色液的pH值在5～6或3～3。5范围时，酸性橙Ⅱ和酸性蓝黑10B的吸收作用都比较好，被氧化膜吸收的量也较大，膜层中两种染料的量符合配比要求，所获色泽呈正常的黑色。而当pH 值在4左右时，氧化膜层吸收酸性橙Ⅱ的作用增大，吸收量也就自然增加，膜层中的酸性橙Ⅱ大于正常配比，因而色泽显现带红色。当pH值回复到3～3。5或5～5。5范围后，则氧化膜层对酸性橙Ⅱ的吸收量又会回落，染色工件又呈正常的黑色，据此，染黑色液的pH值的准确控制是很重要的。

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