铝及铝合金阳极氧化法综述

广东江门铝材阳极氧化

近十年来，我国的铝氧化着色工艺技术开展较快，很多工厂已采用了新的工艺技术，并且在实践消费中积聚了丰厚的经历。曾经成熟和正在开展的铝及其合金阳极氧化工艺办法很多，能够依据实践消费需求，从当选取适宜的工艺。

在选取氧化工艺之前，应对铝或铝合金材质状况有所理解，由于，资料质量的优劣、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、范济同志已有特地阐述(参看《电镀与涂饰》1982年第2期P.27)。比方，铝材外表如有气泡、划痕、起皮、粗糙等缺陷，经阳极氧化后，一切疵病仍然会显显露来。而合金成份，对阳极氧化后的外表外观，也产生直接的影响。比方，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，氧化后的外表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平均色彩，含镍的呈淡黄色。普通而言，只要含镁和含钛量大于5%的铝含金，经氧化后能够得到无色透明且光亮、光亮的外观。

在选择好铝及铝合金资料后，自然就要思索到选取适宜的阳极氧化工艺。目前，我国普遍应用的硫酸氧化法、草酸氧化法及铬酸氧化法，均在手册、书刊上有过细致的引见，不用赘述。本文谨就目前在国内正在开展中的一些新工艺，以及国外的一些办法，作扼要的引见。

一、国内已开展的新工艺

(一)草酸-甲酸混合液交流快速氧化

采用草酸-甲酸混合液，是由于思索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(阻挠层和障壁层)加速溶解，从而使成为多孔层(即氧化膜外层)的作用。这种槽液的导电率能够得到进步(即可进步电流密度)，使氧化膜能快速生成。与纯草酸氧化法相比，这种溶液能使消费率进步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年正式归入日本国度规范，并为日本北星日轻家庭用品株式会社所采用。其特性是成膜快，膜的硬度、耐磨、耐腐蚀性能都比普通的硫酸氧化法高，膜层呈雪白色，适用于印花、着色产品。我国铝制操行业赴日调查后，于1979年开端引荐运用。其引荐工艺配方为: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置。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，很受大众喜欢。

(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，因此请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:首先停止草酸氧化，生成金黄色膜层后，再用高锰酸钾20g/l、H2SO41g/l的溶液停止阳极氧化处置而成。沈阳铝制品厂曾应用此工艺消费军用水壶及炊具用品。

(五)多色氧化

将已染色而未封锁的阳极氧化层，用铬酸或草酸润湿，使CrO3铺展，已染色的制品的部份外表在被CrO3润湿后褪色，按需求在恣意部份用水将草酸或铬酸洗去，普通能够中止与图象反响。然后再染第二次色或重复停止CrO3揩拭、冲水、染色等程序，就能够依据需求呈现花朵、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，经枯燥，再浸入外表浮有油脂的水中，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彩，构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，枯燥后停止化学刻蚀(氟化物或铁盐类的浸蚀剂)，构成凹凸图案。再经电化学抛光及阳极氧化，呈现出主体感很强的外表图案，能与不锈钢的外表外观相媲美。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，因此消耗大量电力。参加α-羟基丙酸、丙三醇后，能抑止氧化膜的溶解，从而可在常温下停止氧化。与普通的硫酸氧化法相比，膜层厚度可进步2倍。引荐的工艺配方为:

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。缺陷是膜层上不能锡焊，只可作点焊。引荐工艺配方为:CrO34g/l，K4Fe(CN)6·3H2O0.5g/l，NaF1g/l，温度20～40℃，时间20～60秒。

广东江门铝材阳极氧化

二、国外新工艺引见

近几年来，国外在铝材外表处置方面开展得很快，原来的一些费人力、费电力和资源的老工艺已得到变革，一些新工艺、新技术已普遍应用于工业消费。

(一)高速阳极氧化法

高速阳极氧化工艺主要是经过改动电解溶液的组成，降低电解液的阻抗，从而使能采用较高的电流密度停止高速阳极氧化。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，即便仍用1A/d㎡的电流密度，成膜速度亦可增至0.4～0.5μ/分，大大缩短了处置时间，进步了消费效率。其工艺与普通的处置办法比照如表1。

表1

(二)富田式(高速氧化)法

富田式法比旧工艺处置时间要短得多，消费效率可进步33%以上。本法不但适用于普通阳极氧化膜，也适用于硬膜氧化。工艺见表2。

表2

如要产僵硬质膜，则用降低溶液温度的办法来完成，其成膜速度大致与上表所列相同。膜层硬度与溶液温度的关系如下:

10℃——硬度500H，20℃——400H，30℃——30H

(三)红宝石膜

铝材外表生成红宝石膜的工艺是一种新颖的工艺，其膜层色泽能够与人造红宝石的色泽媲美，因此装饰性效果极佳，抗腐蚀性能和耐磨性能也良好。还可经过溶液中所含金属氧化物之品种不同来制备出颜色各异的外观。该工艺办法是:首先用15%的硫酸停止阳极氧化，采用的电流密度为1A/d㎡，时间80分钟。取出后可依据颜色深浅水平请求，把工件浸入不同浓度的(NH4)2CrO4溶液中，温度40℃，时间为30分钟，主要是让金属离子进入多孔性的阳极氧化膜孔源中去。然后再放入硫酸氢钠(1克分子量)、硫酸氢铵(1.5克分子量)，温度170℃，电流密度1A/d㎡，经过上述处置后，可取得紫红色并闪烁着萤光的红宝石膜。假如浸的是Fe2(CrO4)3、Na2CrO4，则生成的膜呈蓝色带深紫色萤光。

(四)浅田法电解着色

浅田法电解着色是在阳极氧化之后，经过电流电解，使金属阳离子(镍盐、铜盐、钴盐等)穿入氧化膜的针孔底部，从而着出颜色。这一工艺近年来开展得较快，主要是它能取得青铜色系和黑色，受建筑行业的欢送。所着色泽有很稳定的耐光性，也能耐恶劣气候条件。本工艺比自然着色法能俭省电能。日本的建筑用铝型材简直都已采用此法着色。我国天津、营口、广东等地亦已引进了此种技术及全套设备。广东有些单位亦已实验胜利，应用于消费。

(五)自然着色法

自然着色法是一次电解完成着色的。溶液品种也有好几种，有用磺基水杨酸和硫酸的，有用磺基钛酸和硫酸的，也有用磺基水杨酸和马来酸的。由于自然着色法大部份都采用有机酸，所以氧化膜比拟致密，膜层有优秀的耐光性、耐磨性和耐蚀性。但此法的缺陷是:要得到优秀的颜色，必需严厉控制铝合金资料的成份才行。

广东江门铝材阳极氧化

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