陽極氧化基本介紹課件

鋁材陽極氧化的基本介紹一.鋁合金基本常識

第一位數(shù)：主要添加合金元素(如1050、5052、6063等)。

1000：純鋁

2000：主要添加合金元素為銅

3000：主要添加合金元素為錳或錳與鎂

4000：主要添加合金元素為硅

5000：主要添加合金元素為鎂

6000：主要添加合金元素為硅與鎂

7000：主要添加合金元素為鋅與鎂

8000：不屬於上列合金系的新合金二.鋁的物理特性

（1）、鋁合金的突出特點是密度小、強(qiáng)度高。鋁的密度為2.7g/cm3。

（2）、塑性高：鋁及鋁合金延展性好，可以通過擠壓、軋制成各種型狀的材料；

（3）、導(dǎo)電好。僅次于金、銀、銅。

（4）、耐腐蝕。易生成氧化膜后具有很好的耐腐蝕性，一般在空氣中不反應(yīng)。

（5）、易表面處理。如陽極氧化、電鍍、電泳、噴涂等，提高了鋁的裝飾性和保護(hù)效果。陽極氧化的原理：將金屬或合金的制件作為陽極，采用電解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金屬氧化物薄膜改變了表面狀態(tài)和性能，如表面著色，提高耐腐蝕性、增強(qiáng)耐磨性及硬度，保護(hù)金屬表面等。例如鋁陽極氧化，將鋁及其合金置于相應(yīng)電解液(如硫酸、鉻酸、草酸等)中作為陽極，在特定條件和外加電流作用下，進(jìn)行電解。陽極的鋁或其合金氧化，表面上形成氧化鋁薄層，陽極氧化后的鋁或其合金，提高了其硬度和耐磨性，良好的耐熱性，優(yōu)良的絕緣性，耐擊穿電壓，增強(qiáng)了抗腐蝕性能，氧化膜薄層中具有大量的微孔，可吸附各種潤滑劑，適合制造發(fā)動機(jī)氣缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力強(qiáng)可著色成各種美觀艷麗的色彩。四.什么是陽極氧化五.鋁陽極氧化作用使產(chǎn)品增加：（1）、耐蝕性；（2）、硬度和耐磨性，鋁基體的硬度為HV100，普通陽極氧化膜的硬度約HV300，硬質(zhì)氧化膜可達(dá)HV500。（3）、裝飾性，不盡可保護(hù)拋光表面的光澤，也可染色、著色，獲得和保持豐富多彩的外觀。（4）、電絕緣性。（5）、透明性。（6）、功能性六.陽極氧化的原理鋁陽極氧化的原理實質(zhì)上就是水電解的原理。當(dāng)電流通過時，在陰極上，放出氫氣；在陽極上，析出的氧不僅是分子態(tài)的氧，還包括原子氧（O）和離子氧，通常在反應(yīng)中以分子氧表示。作為陽極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無水的氧化鋁膜，生成的氧并不是全部與鋁作用，一部分以氣態(tài)的形式析出。電極反應(yīng)：陽極：H2O—2E→2H++[O]2AL+3[3O]→AL2O3+1670.5J

陰極:

2H++2E→H2↑膜的溶解：

AL2O3+3H2SO4=AL2（SO4）3+3H2O七.陽極氧化的種類按電流形式分為：

1.直流電陽極氧化2.交流電陽極氧化，3.脈沖電流陽極氧化。按電解液分有：1.硫酸陽極氧化

2.草酸陽極氧化

3.鉻酸陽極氧化

4.磷酸陽極氧化

5.瓷質(zhì)陽極氧化

6.硬質(zhì)陽極氧化

7.微弧陽極氧化按膜層性子分有：1.普通膜2.硬質(zhì)膜（厚膜）3.瓷質(zhì)膜4.光亮修飾層5.半導(dǎo)體作用的阻擋層九.氧化膜成長機(jī)理在硫酸電解液中陽極氧化，作為陽極的鋁制品，在陽極化初始的短暫時間內(nèi)，其表面受到均勻氧化，生成極薄而有非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱點（如晶界，雜質(zhì)密集點，晶格缺陷或結(jié)構(gòu)變形處）發(fā)生局部溶解，而出現(xiàn)大量孔隙，即原生氧化中心，使基體金屬能與進(jìn)入孔隙的電解液接觸，電流也因此得以繼續(xù)傳導(dǎo)，新生成的氧離子則用來氧化新的金屬，并以孔底為中心而展開，最后匯合，在舊膜與金屬之間形成一層新膜，使得局部溶解的舊膜如同得到“修補(bǔ)”似的。隨著氧化時間的延長，膜的不斷溶解或修補(bǔ)，氧化反應(yīng)得以向縱深發(fā)展，從而使制品表面生成又薄而致密的內(nèi)層和厚而多孔的外層所組成的氧化膜。其內(nèi)層（阻擋層、介電層、活性層）厚度至氧化結(jié)束基本都不變，位置卻不斷向深處推移；而外層在一定的氧化時間內(nèi)隨時間而增厚。十.陽極氧化制程鋁材脫脂水洗化拋活化染色封孔鋁原材脫脂后鋁材表面化拋后鋁材表面陽極氧化多孔層鋁表面去一次膜多孔層鋁表面去二次膜多孔層鋁表面十.二.一化拋的目的和方法步驟

化拋目的是在磷酸基溶液浸泡工件，以消除工件表面的機(jī)械缺陷，減小表面粗糙度，并提高其表面光澤。影響因素：

a.化拋液成分；

b.化拋液濃度；c.化拋溫度；d.化拋時間；操作步驟：a.將工件置于化拋槽中浸泡;b.將工件在化拋槽中輕輕旋轉(zhuǎn);c.將工件從化拋槽中快速取出，并用熱水洗;d.水洗十.二.二中和的目的和方法步驟中和的目的是作為制品經(jīng)某些脫脂方法脫脂后的補(bǔ)充處理，以便進(jìn)一步清理表面附著的油污臟物；清除制品表面的自然氧化膜及輕微的劃擦傷。從而使制品露出純凈的金屬基體，利于陽極膜的生成并獲得較高質(zhì)量的膜層。此外，通過改變?nèi)芤旱慕M成、溫度、處理時間及其它操作條件，可得到平滑或緞面無光或光澤等不同狀態(tài)的蝕洗表面。Al2O3+NaOHAl3++other;Al+NaOHNaAlO2+

H2化學(xué)反應(yīng)公式

影響因素：

a.堿液濃度；b.鋁離子濃度；c.操作溫度；d.操作時間；操作方法：

a.將待處理的工件置于中和槽上方；b.將工件放入中和槽；c.設(shè)定中和時間；d.中和時間到時迅速將工件移出中和槽并轉(zhuǎn)入水洗槽十.三陽極氧化的目的和方法步驟陽極氧化工藝獲得的鋁氧化膜外觀無色透明，厚硬度高，孔隙多，吸附型強(qiáng)，有利于染色，經(jīng)封閉處理后，具有較高的抗腐蝕能力。

陰半極反應(yīng)：2H++2eH2

陽半極反應(yīng)：4OH–4e2H2O;Al+O2Al2O3;Al2O3+H22Al3++3H2O影響因素：

a.電解液濃度;b.電解液溫度;c.電壓;電流密度；

d：氧化時間

成膜過程：2Al+3H2OAl2O3+6H++6e膜溶解過程：Al2O3+6H+

2Al3++3H2O

◎陽極→氧化

◎陰極→還原

整流器傳感器

陽極

(產(chǎn)品）陽極電解液VA吹風(fēng)機(jī)冷卻

陰極循環(huán)陽極氧化的原理圖解注意事項：

1、硫酸電解液的配制；

A.根據(jù)槽體的容積和硫酸濃度計算所需硫酸量

B.在槽內(nèi)加3/4體積純水,并打風(fēng)攪拌；

C.將硫酸緩緩加入槽內(nèi)，并補(bǔ)充純水至規(guī)定體積(注意切勿將水加入硫酸中）

D.冷卻至工藝條件溫度；

E.化驗室取樣分析,OK后即可投入生產(chǎn)

2、硫酸的純度要求：

最好用試劑，我們通常用CP（化學(xué)純）硫酸。

十.四活化的目的和方法步驟

陽極氧化后，在著色之前，可用酸液處理將氧化膜活化，所有有機(jī)酸/無機(jī)酸及酸性鹽都可以作為活化劑，由于酸溶液對氧化鋁的化學(xué)溶解作用，氧化膜孔的孔壁從外向內(nèi)溶解，使孔徑擴(kuò)大，同時可以通過控制活化時間的長短，得到孔徑大小不同的氧化鋁膜，達(dá)到擴(kuò)孔，增加孔隙率，從而提高吸附染料能力的效果。影響因素：a.活化劑種類；b.活化劑濃度；c.活化溫度；d.活化時間染色注意事項：

a.氧化膜必須有足夠的厚度，具體厚度要依染色的色調(diào)而定，如果暗色要求較厚的膜層；而鮮艷的色澤需要較薄的膜層。------可通過控制氧化時間來控制膜的厚度。b.氧化膜必須要有足夠的孔隙和吸附能力。------可通過控制電流密度來控制膜的孔隙，控制活化過程來控制膜的孔徑，從而控制膜的吸附能力。c.氧化膜應(yīng)均勻，膜層本身的顏色適應(yīng)于染色處理------選擇合適的電解液染色方法：1．整體發(fā)色陽極氧化2．有機(jī)和無機(jī)染料染色3．電解著色4．干涉著色5．多色電解著色

常用染色方法：電解著色：是金屬微粒沉積在陽極氧化膜多孔層的底部。隨機(jī)分布的金屬微粒對光線的反射，得到棕色，隨著沉積金屬微粒的增加，顏色由稻草黃到棕色，直至黑色。封孔的原理：新鮮的陽極氧化膜在沸水或接近沸點的熱水中處理一定的時間后，失去活性，不再吸附染料，已染上的顏色不易退去，這一過程就是封閉，也稱封孔。用熱蒸汽也能封閉，但耗能大，應(yīng)用不及熱水廣泛。1931年，公布了重鉻酸鉀溶液封閉，封閉后的陽極氧化膜呈淺黃色，有特別高的耐蝕性，廣泛應(yīng)用于3C產(chǎn)品和飛機(jī)制造業(yè)。

鋁材氧化外觀檢查關(guān)鍵參數(shù)：

（1）粗糙度：表面粗糙度是指加工表面具有較小間距和微小峰谷的不平度

檢測設(shè)備：粗糙度儀

（2）膜厚:

陽極氧化的膜層厚度

檢測設(shè)備：粗糙度儀

（3）光澤度：用數(shù)字表示物體表面接近鏡面的程度

檢測設(shè)備：光澤儀

（4）色差:兩種顏色的差別。色差值表示顏色的差別大小，用△E標(biāo)示

檢測設(shè)備：色差儀鋁材氧化常見缺陷及其原因：

1.白線：這是最常見也是最令人頭疼的表面缺陷之一，其主要成因是因為材料中成分不均，含有雜質(zhì)等

2.暗影：這也是常見缺陷，主要原因是擠壓時模具固定不穩(wěn)，材料流速不均