氧化工艺说明

1、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5-20v 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

2、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660C.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、膜层厚颜色，作为装饰之用的氧化膜，这种过程称为硬质阳极氧 化处

3、理法或称厚膜阳极氧化处理法， 或简称“硬氧化”操作条 件不同般温度：18-22C,有添加济的可 以达到30C,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 般20%左右。一般温度：0-5C，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 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：HVV300 氧化膜厚度：5m -15m 着色特性：易着各种颜色氧化膜硬度：HV三400 氧化膜厚度：25Mm150Mm 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，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.

4、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515秒，然

5、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) 33.5g/L硼酸(H3B03) 11.2g/L温度 30-36C时间 36 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90-98C，浸渍10分钟，然 后经清洗在=70C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90-98C，浸渍10-15分钟，然后经清洗在70C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1535C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

6、铬酸醉（Or03） L氟化钠（NaF） 5g/L卿酸（H3BOO 2g/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） 4N 6g/L氟化钠（Na-F）lg/L铁氰化钾】K3Fe （CN） 6 L温度 30-35 0C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） 33. 5g/L 氟化钠（NaF） LpH温度2530C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（50C）-紧缩空气吹干-烘烤（70C）-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

7、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 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5温度低于20C ,形成膜层薄，抗蚀能好力差；高于40 C，膜层疏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

8、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： 膜的电化学生成进程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

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