铝的阳极氧化与表面着色
——添加剂甘油对氧化膜性能的影响
08化二蔡乐浩（20082401157）
指导老师：孙艳辉实验时间：2011年5月13日
摘要本实验中主要介绍了在固定铝的阳极氧化的其他最佳工艺条件下，探讨甘油添加剂对氧化膜性能的影响。并对氧化膜进行有机着色、耐腐蚀性、氧化膜厚度测定表征。
关键词铝的阳极氧化氧化膜甘油添加剂
Abstract: This experiment explores the oxalic acid additives on the properties of oxide film in a fixed optimum condition of the anodized aluminum. And organic coloring oxide, Corrosion resistance test,oxide film thickness measurement. Keywords: the Anodic of Aluminum;Anodic Film; Glycerin
1研究进展
近年来，多孔氧化铝膜由于其多孔的结构特性和良好的应用前景受到了广泛关注和深入研究。多孔阳极氧化铝膜是通过电化学氧化的方法在纯铝表面形成具有高度规整孔结构的氧化铝薄膜。其膜的结构为六角形紧密堆积的柱形胞膜，每个胞膜的中心都有一个纳米级微孔。阳极氧化铝膜是热和电的良好绝缘体，具有硬度高、耐磨性好等特点；有很好的耐蚀性，其抗蚀能力决定于膜层厚度、组成、孔隙率以及基体材料的合金成分；与基体金属的结合力也很强，即使膜层随基体弯曲至断裂，膜层仍可与基体金属保持着良好的结合。
阳极氧化铝膜的性能和应用如下:
(1) 氧化铝膜具有多孔性，利用这一特点可研制出新型超精密分离膜。与有机膜相比，它具有良好的耐热性、化学稳定性、较高的机械强度及纳米尺寸孔径等优点。除可用作常温条件下的气体分离、超滤、微滤、渗透蒸发以及血液分离膜外，多孔阳极氧化铝膜还可考虑应用于高温气体的分离，烟道气体的脱氧、脱硫以及二氧化碳的去除等。
(2) 氧化铝膜的有序孔径可达纳米级，在孔内沉积出各种不同性质的物质(如金属、半导体、高分子材料和磁性材料等) ，可作为模板应用于研制开发各种新型功能材料。
(3) 氧化铝膜有很好的吸附性能，对各种染料、盐类、润滑剂、石蜡、干性油、树脂等表现出很高的吸附能力，可用于装饰或是制成具有润滑性的功能膜。
(4) 可通过在氧化铝多孔膜上沉积不同金属，得到对光具有选择吸收特性的功能膜，并应用到光学、磁学等领域。
随着阳极氧化机理及工艺研究的进一步成熟，改善铝阳极氧化膜的性能成为该研究领域的一个焦点，添加剂法是其中最简单易行的方法之一。杨哲龙等人通过在硫酸-草酸、硫酸-苹果酸体系中加入稀土添加剂进行硬质阳极氧化的方法使氧化膜的硬度和耐磨性得到改善，同时提高了成膜速率，但没有提出其作用机理。
硫酸阳极氧化法虽然溶液配制成本较低但其工艺条件要求较高，必须在-8~10℃间使用，因此生产中必须有冷却设备，控制工艺温度在规定范围内，这又增加了能源消耗，提高了生产成本。在所见常温硬质氧化配方中，允许工艺温度较高的溶液成本较高，工艺温度较低的溶液成本较低。为实现允许工艺温度较高而溶液成本又较低的目标，进行了工艺研究。并最终通过在以硫酸为主要成份的溶液中一种就材料实现了低成本、高速允许较高工艺温度、操作维护方便的目标。
电解电压、电解质种类以及添加剂等因素对氧化铝多孔膜的形成过程有显著影响。在电解液中加入甘油作为添加剂，不但可以增加阳极氧化形成的多孔膜的厚度，而且有利于增强氧化膜的韧性。采用高纯铝作阳极，铂网作为阴极，在草酸溶液中进行恒压阳极氧化。研究了在3 %(质量分数)草酸溶液中，添加甘油对氧化铝多孔膜形成过程的影响。结果发现，添加甘油并不会改变氧化铝多孔膜的形成过程，也不会改变形成氧化铝多孔膜中Al2O3的非晶态结构，但甘油的加入将降低阳极氧化时多孔氧化铝膜的生长速度以及氧化铝阻挡层的形成速度，同时增加了纳米孔阻挡层的厚度，因此增加阻挡层的形成时间。在阳极氧化电解液中加入甘油还有利于减小氧化铝多孔膜的纳米孔孔径。
2 实验部分
2.1 实验原理
将铝制品作阳极，以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液进行阳极氧化，可形成较厚的氧化膜，膜的主要成分是Al2O3，其反应历程比较复杂。现在以Al为阳极，Pb为阴极，H2SO4溶液为电解质介绍其反应原理。电解时的电极反应为：
阴极：
阳极：
阳极上的Al被氧化，且在表面上形成一层氧化铝薄膜的同时，由于阳极反应生成的H+和电解质H2SO4中的H+都能使所形成的氧化膜发生溶解：。
在硫酸电解液中阳极氧化，作为阳极的铝制品，在阳极化初始的短暂时间内，其表面受到均匀氧化，生成极薄而又非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱点（如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结构变形处）发生局部溶解，而出现大量孔隙，即原生氧化中心，使基体金属能与进入孔隙的电解液接触，电流也因此得以继续传导，新生成的氧离子则用来氧化新的金属，并以孔底为中心而展开，最后汇合，在旧膜与金属之间形成一层新膜，使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”似的。
着色原理：浸渍着色的原理主要是氧化膜对色素体的物理吸附和化学吸附。无机盐浸渍着色主要是靠化学反应沉积在多空层。有机染料的着色通常认为既有物理吸附也包括有机染料官能团与氧化铝发生络合反应形成。
影响氧化膜着色质量主要由两方面：一是阳极氧化膜的质量，二是着色液的种类、浓度及处理条件。色泽随厚度而异，越厚色调越深；孔隙率要大，均匀。由于多孔膜的独特性质，除了可以应用于着色外，近年来有人利用它作为模板，在孔中填充金属或半导体材料，用来制备磁记录材料、功能电极、电学或光学器件等。
氧化膜的表面是多孔的，在这些孔隙中可吸附染料，也可吸附结晶水。由于吸附性强，如不及时处理，也可能吸附杂质而被污染，所以要及时进行填充处理，从而提高多孔膜的强度等性能。
封闭方法：封闭处理的方法很多，如沸水法、高压蒸气法，浸渍金属盐法和填充有机物（油，合成树脂）等。众多方法中应用最广的是沸水法。
封闭原理：沸水法是将铝片放入沸水中煮，其原理是利用无水三氧化二铝发生水化用。
2.2 实验方案设计
2.2.1 探讨因素
预处理、电解液的种类、电解液的浓度、氧化温度、氧化电压、超声波等在多孔氧化铝膜的制备过程中，都会对其成膜成孔产生影响。本次实验主要探讨以下的影响因素：
(1) 电解液的浓度
对于酸性电解液来说，随着电解液的浓度的不断增大，氧化膜的极限厚度先增大而后减小。这种变化归根到底是H+的浓度的变化造成的。
电解液中H+的浓度对氧化铝膜厚度有两方面的影响:一方面，H+的浓度增大，电解液的电导率增大，在相同电压下，电流密度升高，促进了氧化铝膜厚度的增加；另一方面，H+的浓度的增大也加速了氧化膜的溶解。随着H+的浓度升高，首先前者占主导，膜厚度增大；当其浓度升高到一定值时，后者开始占主导，此时膜厚度开始减小。
电解液的浓度很低时，氧化铝膜不能形成；而其浓度过高时，酸液的腐蚀性也会将氧化层腐蚀掉。因此，在制备过程中，电解液的浓度应控制在一定的范围内。
(2) 阳极电流浓度
氧化电压（电流密度）对多孔氧化铝膜的孔径及生长分布都有一定的影响。电压低时，阳极氧化反应比较缓慢，氧化膜在电解液中的溶解速率大于生长速率，由体积膨胀产生的应力较小，不足以使纳米孔有序分布，形成的纳米孔直径也较小。随着氧化电压的升高，阳极氧化电流密度增大，氧化铝膜的生成速率加快，多孔氧化铝膜的厚度增加；同时应力增大，孔径也随之增大，孔密度降低，纳米孔的排列也更加整齐。在孔洞生长过程中，由于自催化作用，孔洞之间相互竞争发展，部分小孔发展较快，成为大孔洞；而与之相邻的小孔生长速率变慢，逐渐停止发展。氧化电压也不宜过高，这是因为电压过高，反应放出的热量较多，氧化反应过于激烈，不利于纳米孔道的形成。
(3) 电解槽温度
氧化温度对氧化铝膜厚、孔径的有序度都有重要的影响。根据Faraday 定律，温度升高，电流密度升高，膜厚也相应增加。温度的升高能加快膜的生成，但即便如此，在氧化过程中，通常还是使氧化温度尽可能低，并不时进行搅拌，否则，将造成局部温度过高使膜发生灼伤，膜层不均匀，孔排列无序等情况。
(4) 氧化时间
随着氧化时间的延长，膜的不断溶解或修补，氧化反应得以向纵深发展，从而使制品表面生成又薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。其内层（阻挡层、介电层、活性层）厚度至氧化结束基本都不变，位置却不断向深处推移；在一定的氧化时间内随时间而增厚。
(5) 添加剂与杂志的影响
电解电压、电解质种类以及添加剂等因素对氧化铝多孔膜的形成过程有显著影响。添加剂可控制膜的弹性、均匀性、氧化速度、温度上限等。对提高阳极氧化工作温度的研究已有不少报道，如在硫酸电解液中添加镍盐、添加硅烷、添加二按酸、添加酒石酸等，都可扩大铝及其合金的阳极氧化温度范围，特别是提高温度丰限。
根据实验室具体情况，选取不同的影响因素分组进行探讨，其它因素取文献中最佳工艺。
①电解液的浓度；
②)阳极电流密度；
③电解槽温度；
④氧化时间；
⑤添加剂与杂质的影响。
2.2.2 表征手段
对不同条件下形成的氧化膜的性能及孔隙等质量评价，可以通过透射电镜（ＴＥＭ）的平面形貌分析、扫描电镜（ＳＥＭ）的横断形貌分析、俄歇电子光谱（ＡＥＳ）的浓度分析等测试插手段进行，但这都需要用到特殊的仪器。就本实验来说，可以从以下三个方面粗略地检验氧化膜的性能：①绝缘性能；②耐腐蚀性试验；③测定氧化膜厚度。
本实验可以这样安排：①对欲进行阳极氧化的铝片表面预处理；②由影响氧化膜形成的因素入手来设计具体实验内容，对铝进行阳极氧化处理；③对已氧化好的铝片进行后处理（水封或着色后水封）；④对已处理的、形成氧化膜的铝片进行质量检验及比较。
2.2.3 所需仪器药品
电极与试剂：
①电极：铝片，铅片或铂片；
②铝表面预处理试剂：去污粉，氢氧化钠溶液（3mol/L），硝酸溶液（2mol/L），化学抛光液配方：磷酸（70%），硝酸（3%），醋酸（12%），水（15%）（均为质量分数）。
③电解液：25%的硫酸（质量分数）或自行设计。
④着色试剂：染料酸性元青、酸性大红，直接耐晒翠绿，
活性艳橙；电解着色可用五水硫酸铜，硫酸镍。
⑤其它：氨水，三氧化铬，重铬酸钾，盐酸，火棉胶，无水酒精等。
仪器：
电解槽；温度计；搅拌器（普通搅拌器）；WLS稳流电源；分析天平；
其它：镊子，万用电表，电炉，电吹风等。
2.3 实验步骤
根据以上分析的情况，本组实验探究的条件是在不同浓度添加剂（甘油）的电解液中，阳极氧化的不同效果。即在固定了温度、电解液浓度、电流密度、氧化时间等条件下进行探究：实验在常温下进行，电解液硫酸浓度为20%，电流密度为15mA/cm3、氧化时间为20min。而甘油浓度为三个：0、10mL/L、20mL/L。
2.3.1 铝片的表面预处理
表面预处理的目的是清洁铝的表面。
①用去污粉刷洗铝片，然后用自来水冲洗干净。
②将铝片放在3mol/L的氢氧化钠溶液中，浸30s，取出后用自来水冲洗，若油污已除净，铝片的表面不会挂水珠。
③再将铝片放在2mol/L的硝酸溶液中浸60s，取出后用自来水冲洗干净，以除去碱处理时铝表面沉积的杂质及中各所吸附的碱。
④洗净的铝片存放于盛水的烧杯中待用。
2.3.2 铝的阳极氧化
铝的阳极氧化有两种方法，其一是用直流电流，铝始终是作阳极；其二是用交直流电叠加，铝间歇地做阳极、阴极。后者操作工艺条件不好控制，本实验采用前者进行。用直流稳压电源，铝片做阳极，铅或铂做阴极。
参考工艺条件：
①电解液的硫酸浓度为20%左右。
②电流密度为15 mA/cm2
③通电时间为20 min左右。
④温度为常温。
2.3.3 氧化膜着色和封闭
氧化膜着色应在氧化结束后进行。将阳极氧化处理得到的新鲜氧化膜铝片直接用水冲洗干净，立即放入着色液中着色。着色时注意染料的纯度，水温约在313.2～333.2Ｋ，不能太高。适当加热可加速染色，但水温太高会造成氧化膜的孔隙过早封闭，降低吸附染料的性能，pH值在4.5～7.0之间为宜，着色时间视需颜色的深浅而定。染色后的铝片经水冲洗干净后，再进行水封闭处理。
如果毋需着色，则必须对新鲜氧化膜进行封闭处理。本实验采用沸水法。
将氧化后的铝片用去离子水冲洗干净放入沸水中煮，水的pH值应控制在4.5～6.5之间，时间一般为10min，煮沸后取出，放入无水酒精中数秒后再晾干。
2.3.4 质量检验比较
①绝缘性实验：用万用电表测定铝片表面两点间电阻的差别来比较。
②耐腐蚀实验：在铝的表面滴一滴重铬酸钾的盐酸溶液，观察气泡产生与液滴变绿的时间。
③氧化膜厚度测定
测定公式为：式中，δ为膜的厚度（μm）；m为成膜后铝片的质量（g）;m为退膜后的质量（g）;ρ为氧化膜的密度（２.7）；A表面积。
测定步骤：①铝片置于分析天平上称重；②将铝片浸于363.2～373.2Ｋ的溶膜液（磷酸和）组成：CrO3(固) 15g；H3PO4(液) 30cm3；H2O 20cm3）中煮１0 min；③取出铝片用水冲洗，浸入无水乙醇中，再取出晾干；④再用天平称出铝片的质量ms ; ⑤计算膜厚δ值。
3 结果与讨论
3.1 实验结果
铝片通电总面积为15cm2，通电前5分钟电流为0.09A，通电后期电流为0.27A。
①铝片记过预处理之后，稍微带着一点白色，金属光泽比较黯淡。将铝片投入氢氧化钠的溶液中，出现大量气泡，，产生大量气体，预计为氢气，但是伴随着刺鼻的感觉。投入硝酸之后，没有很明显的现象出现。
②阳极氧化过程的前5分钟，电流密度控制在5mA/cm3左右，铅电极出现少量气泡。5分钟之后电流密度上升为原来的三倍，气泡明显增多。控制电流稳定的情况下，随着时间推进，电压越来越大，说明电阻越来越大。铅电极在反应之后变黑。
③着色后的铝片呈均匀绿色，水洗之后沸水水封，则绿色变淡，且铝片两名的着色程度不同。甘油浓度越大，着色效果越好，第三片铝片的着色十分均匀且颜色很深。
④水封后的铝片进行导电性实验，测不出电阻，则证明电阻极大，绝缘性良好。而在其表面滴加腐蚀剂，静置30min，无明显现象，耐腐蚀性良好。不同浓度的表现相同。
⑤在对铝片进行吹干、气封后，测定铝片的重量，再投入溶膜液中水浴加热10min。洗净吹干称量。溶膜之后的铝片有交明显的腐蚀痕迹，重量分别如下：
⑥综合上面的实验看出，甘油的浓度越大，阳极氧化的效果越好，着色效果明显提高，耐腐蚀性能暂时看不出明显差异，但是膜厚度的变化趋势不太符合，值得分析讨论，初步预测的原因是溶膜的过程操作不到位。
3.2 讨论
在实验的开始，由于对面积的估计有少许出入，估计总面积为18cm2，实为15cm2，故在控制电流的方面超过了既定电流密度，实际密度为18mA/cm2，即是开始五分钟的电流密度也不是5mA/cm2，而是小于等于6mA/cm2。
从着色的结果看，随着甘油浓度的增加，着色的效果是越来越好的，即是从侧面反映阳极氧化的效果也逐渐提高。第一片的颜色偏浅，且不均匀，第三片效果最好，颜色深且均匀，第二片介于中间。但是三片都存在一个相同的状况，即铝片两面的着色效果是不同的，一面较好，一面较次。分析的原因是可能跟固定通电摆放的方向及位置有关，由于没有对每一片摆放的朝向做出比较，初步估计是向着阴极的那一面着色效果较好。
关于耐腐蚀性的鉴定，由于在30min之内三者都很接近，腐蚀液没有变色，铝片表面也没有气泡，所以无法做出比较。说明在这些条件下生成的氧化膜质量都比较高，耐腐蚀性能好。
鉴于着色的效果分析，预测随着甘油浓度的增加，铝氧化膜的厚度及结构都会随之提高。第二片的厚度明显高于第一片，但是第三片却低于第一片，出现明显的不同。分析结果如下：
①若根据着色效果的预测没有错误，则第三片膜厚度应该最厚，但实验结果不是，可能是溶膜的操作出现失误，一是溶膜液浓度下降，二是溶膜温度发生改变，三是溶膜时间控制出现失误，鉴于前两者出现的概率较小，初步分析是由于溶膜时间控制出错造成。（该预测的根据是：在三片溶膜铝片中，其它两块都是腐蚀痕迹严重，唯有第三片不是，故得之）；
②若以上分析不成立，则可能是对甘油作用的估计出现错误，即是甘油的加入有一个限度，超过某浓度后会使氧化效果下降，从而使膜厚度降低。而出现着色效果良好可能是由于第三片铝片是经过二次氧化的（有次氧化的条件没有改动，重新预处理再使用的）。但是预处理的过程没有问题，这种可能性不大，因为如此的话膜的厚度本应该是更厚的。
③综上所述：第一种可能性比较高，即是溶膜的操作出现了失误。
4 结论
①随着甘油的添加，阳极氧化及着色的效果有所提高。
②预测：甘油的添加应该有一个浓度的限制，即是超过某浓度之后，效果反而下降。
③预测：铝片的朝向可能会影响其成膜的效果，若投入生产应该以交叉的形式分布阴阳极，保证铝片两面膜的质量相近。
参考文献
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实验二铝的阳极氧化和电解着色 一、内容提要 采用直流阳极氧化技术在铝表面生成阳极氧化膜，并对其进行染色或电解着色处理。 二、目的要求 通过实验掌握铝的硫酸阳极氧化基本原理，并了解铝的装饰性阳极氧化及染色和电解着色的一般工艺过程。 三、实验关键 1. 掌握铝的硫酸阳极氧化技术和铝阳极氧化过程中氧化膜的生长规律。 2. 掌握铝阳极氧化膜的染色或电解着色原理。 四、实验原理 铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40 ~ 50 A薄的氧化膜。后者虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。用电化学方法即阳极氧化处理后，可以在其表面上获得厚达几十到几百微米的氧化膜。后者的耐蚀能力很好。硫酸阳极氧化法所得的氧化膜厚度在5 - 20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。 当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应 阴极上2H+ + 2e → H2 ↑ 阳极上Al-3e → Al3+ 6OH-→ 3H2O+3O2- 2Al3+ + 3O2-→ Al2O3 + 399 (卡) 硫酸还可以与Al、Al2O3发生反应 2Al + 2H2SO4→ Al2(SO4)3 + 3H2↑ Al2O3 + H2SO4→ AL2(SO4)3 + 3H3O 铝阳极氧化膜的生长是在“生长”和“溶解”这对矛盾中发生和发展的。通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层(叫无孔层，或阻挡层)，它虽只有0.01 ~ 0.015 m，可是具有很高的绝缘性。硫酸对膜产生腐蚀溶解。由于溶解的不均匀性，薄的地方(孔穴)电阻小，离子可通过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。循环往复。控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。
实验3：铝的阳极氧化与表面着色 【实验目的】 1.掌握阳极氧化的基本原理，学习铝的阳极氧化与表面着色工艺，了解对 金属表面处理的一般方法； 2.了解和探讨铝在阳极氧化过程中影响氧化膜性能的各种因素，通过对比 耐腐蚀性来评价氧化膜的质量。 【实验背景】 1.铝的广泛应用：铝及铝合金具有密度小，比强度高，导电和导热性好， 成型容易，无低温脆性等优点，是一种综合性能优良的轻金属材料。目 前，铝材在航空航天工业及建筑材料、交通工具、电子产品等领域中得 到了广泛的应用。 2.铝氧化膜的性质：金属铝在大气中其表面总是被一层透明的氧化膜所 覆盖，但是天然的铝氧化膜极薄且孔隙率大，机械强度低，抗蚀和耐磨 性都不能满足防腐需要。利用电化学方法，可使铝（或铝合金）表面生 成致密的优质氧化膜，且膜较厚，其厚度可达几十至几百微米，能有效 地提高铝的耐腐蚀性。另外，由于所形成的氧化膜存在均匀的孔隙，故 可用有机染料进行染色处理，经封密后色泽稳定，使铝材的应用更加广 泛。这种使铝表面氧化的电化学工艺称为铝的阳极氧化。 3.铝氧化膜分类：根据氧化膜用途可以在阳极氧化的同时，再进行其它 工艺得到相应的氧化膜，如：防护性氧化膜；防护-装饰性氧化膜（氧 化后再着色）；功能性氧化膜如硬质氧化膜；自润滑氧化膜；导电氧化 膜；绝缘氧化膜、磁性氧化膜、光吸收氧化膜、催化膜等 【实验原理】 1.铝的阳极氧化 1
将铝制品作阳极，以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液，惰性电极为阴极。其 反应历程复杂。现在以 Al为阳极，Pb为阴极，H 2SO 4 溶液为电解质介绍其反应 原理： 阴极：2H++2e-→H2↑阳极：Al-3e-→Al3+ Al3++3H 2O→Al(OH) 3 +3H+ Al(OH) 3→Al 2 O 3 +3H 2 O 阳极上的Al被氧化，且在表面形成一层氧化铝膜的同时，由于阳极反应生成的 H+ 和电解质H 2SO 4 中的H+都能使所形成的氧化膜发生溶解： Al 2O 3 +6H+→Al3++3H2O 当成膜和溶膜的速率决定了膜的厚度和致密度。 成膜机理：在硫酸电解液中阳极氧化，在阳极化初始的短暂时间内，阳极铝表面受到均匀氧化，生成极薄而又非常致密的膜。 由于硫酸溶液的作用，膜的最弱点（如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结构变形处）发生局部溶解，而出现大量孔隙，即原生氧化中心，使基体金属能与进入孔隙的电解液接触，电流也因此得以继续传导。 新生成的氧离子则用来氧化新的金属，并以孔底为中心而展开，最后汇合，在旧膜与金属之间形成一层新膜，使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”。 影响因素： (1)氧化时间：随时间延长，膜不断溶解或修补，氧化反应得以向纵深发展，从 而使制品表面生成薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。 (2)电解液浓度：要使 Al 2O 3 氧化膜顺利形成，并达到一定厚度，必须使电极上 氧化膜形成的速率大于氧化膜溶解的速率，这要通过控制一定的氧化条件来实现。如果是在强酸电解液中，阳极上的金属离子不断地从金属本体溶解，根本不能形成氧化膜；若在弱酸中，阳极产物在电解液中不溶解，则氧化膜很快形成并覆盖金属，电阻增大，使电化学反应不能正常进行不能形成所需厚度的氧化膜，所以要严格控制硫酸的浓度。 (3)电流密度、温度、电压、杂质等等 2
铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程(1) 铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程 1、主题内容与适用范围 本规程规定了铝及铝合金阳极氧化、着色、电泳生产的工艺和操作的技术要求及规范。 2、工艺流程（线路图） 基材→装挂→脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→电解着色→封孔→电泳涂漆→固化→卸料包装→入库 3、装挂： 3.1装挂前的准备。 3.1.1检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 3.1.2准备好导电用的铝丝,并打磨导电杆 3.1.3检查传送带及相关设备是否正常。 3.1.4核对随料单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。 3.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材与型材间3公分左右，白料间距控制在型材与型材间2公分左右。
3.1.6选择合适的导电杆，在保证导电充分的前提下,导电斑痕最小。 3.2 装挂： 3.2.1装挂时应将型材均匀排布在导电杆有效区间、并上紧每一根料. 3.2.2装挂前应打磨净导电杆上的氧化膜，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 3.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 3.2.4装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。 3.2.5装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。 3.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 3.2.7选用副导杆时，优先选用截面小的副杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，上紧铝丝防止因料移动而引起大面积的擦伤。 3.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 3.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。
铝材与塑料（纳米注塑）组合产品阳极氧化，间隙吐酸染色 难题的解决方法 铝制外壳中镶嵌（纳米）注塑工艺的发展，在解决金属外壳对信号屏蔽问题的同时，也使得外观视觉丰富，层次感增强。但在实际生产中，铝材和塑胶间隙中的部分残酸会逐步析出，腐蚀间隙两侧氧化膜，造成该位置染 色不良，影响了外观。我们团队将从以下几方面对铝材与塑胶间隙染色前的处理工艺进行探讨。 一，引入新型清洗剂 1.清洗剂主要成分包括氨基磺酸（50％）、碳酸氢钠（25％）、异丙醇（2％），其中氨基磺酸能够与氧化铝膜层缓慢反应，生成可溶性化合物Al（SO3NH2）3，在水中溶解度高，同时对金属铝的腐蚀性极小，达到扩大氧化孔、增强染色性的目的。检测证明残酸成分较复杂，主要为铝合金化学抛光产生的磷酸和磷酸铝，碳酸氢钠能够将金属和塑胶间隙及螺纹孔中的残酸反应掉，避免残酸析出造成间隙两侧腐蚀。异丙醇主要作为清洗去油剂使用。 2.该清洗剂作用机理是对硫酸形成的多孔氧化膜进行活化整形，溶解掉阳极氧化膜孔内夹携的部分松散的水合物等阳极副产物和间隙残酸，使得膜孔腔体贯穿性得以强化，基本形
貌趋于规整一致，便于随后染色时染料的物理吸附及化学吸附，提高染色的稳定性和均染性。采用该清洗剂后，间隙处染色不良大大降低二，结合超声波改善清洗效果 氧化后共经过4 道清洗剂作用，在前3 道清洗剂中超声波开启，最后一道采用打气搅拌的方式。超声波的分子振动效果有利于将间隙中酸污振荡出来，而打气搅拌形成的介质流动，有利于将残余酸污带离表面。两种方法结合使用效果更佳。产品间隙染色不良的位置分布是规律的，不良品呈现出梯形的分布特点。而下层产品唯一与上层有区别的就是下层更靠近过滤机的循环水入口，停止过滤循环后再生产，发现数据结构变成了中间最多的横条状形态。 那么过滤机水流影响了什么？在采用超声波声强测试仪实 测强度时发现，打开过滤条件下声强值为0.92 W/cm2，而在关闭过滤条件下声强值上升到1.12 W/cm2。在高的超声波强度下，残酸分子获得了更高的能量，被振荡清洗的更加彻底，而水流的动能抵消了部分声强，使得下层超声波衰减较严重，产生了不良品。 为保证超声波强度，可以进行了以下几点改善，使不良率降低到5％以内： 第一，调整超声波电流为4 A，达到声强最大值1.41 W/cm2；第二，延长超声波时间到5 min，使残酸分子获得足够的能量振动起来；
为什么有些铝材可以阳极氧化着色有些铝材不可以阳极氧化着色？ 一、阳极氧化的原理 阳极氧化处理是利用电化学的方法，在适当的电解液中，以合金零件为阳极，不锈钢、铬、或导电性电解液本身为阴极，在一定电压电流等条件下，使阳极发生氧化，从而使工件表面获得阳极氧化膜的过程。按其电解液的种类及膜层性质可分为硫酸（可以着色）、铬酸、（不需着色）、混酸、硬质（不能着色）和瓷质阳极氧化；根据各种阳极氧化膜的染色性能，只有硫酸阳极氧化获得的氧化膜最适宜染色；其他如草酸、瓷质阳极氧化膜（微弧氧化）虽能上色，但干扰色严重；铬酸阳极氧化膜或硬质氧化膜均不能上色；综合所述，要达到阳极氧化上色的目的，仅有硫酸阳极氧化可行。 二、硫酸阳极氧化对铝合金材质的限制 1 、合金元素的存在会使氧化膜质量下降，同样条件下，在纯铝上获得的氧化膜最厚，硬度最高，抗蚀性最佳，均匀度最好。铝合金材料，要想获得好的氧化效果，要确保铝的含量，通常情况下，以不低于95%为佳。 2、在合金中，铜会使氧化膜泛红色，破坏电解液质量，增加氧化缺陷；硅会使氧化膜变灰，特别是当含量超过4.5%时, 影响更明显；铁因本身特点，在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。 三、铝合金基础知识工业中使用的铝合金有两大类，即变形铝合金和铸造铝合金。 1、变形铝合金不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态，因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。按照铝合金系，从强度最低1xxx 系纯铝到强度最高7xxx 系铝锌镁合金。 1xxx 系铝合金又称“纯铝” , 一般不用于硬质阳极氧化。但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。 2xxx 系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu 金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性更差，因此此系列的铝合金不易阳极氧化。 3xxx 系铝合金又称“铝锰合金”，不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降，但是由于Al-M n 金属间化合物质点，会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。 4xxx 系铝合金又称“铝硅合金”，由于此合金含有硅成分，会使阳极氧化膜呈灰色，硅含量越高，颜色越深。因此也不易阳极氧化。 5xxx 系铝合金又称“铝美合金”，是一种用途较广的铝合金系，耐蚀性也好，可焊性也好。此系列铝合金可以阳极氧化，如果镁含量偏高时，其光亮度不够。典型的铝合金牌号：5052。 6xxx 系铝合金又称“铝镁硅合金”，在工程应用尤为重要，主要用于挤压型材，此系列合金可以做阳极氧化，典型的牌号：6063，6463（主要适用于光亮阳极氧化）。强度高的
氧化着色工艺规程 1、主题内容与适用范围： 本规程规定了铝及铝合金阳极氧化、着色、电泳生产的工艺和操作的技术要求及规范。 2、工艺流程（线路图） 基材装挂脱脂碱蚀中和阳极氧化电解着色封孔 电泳涂漆 固化卸料包装 入库 入库 3、装挂： 3.1装挂前的准备。 3.1.1检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 3.1.2准备好导电用的铝片和铝丝。 3.1.3检查气动工具及相关设备是否正常。 3.1.4核对流转单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。 3.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材水平宽度的1.2倍左右，白料间距控制在型材宽度的1倍左右。 3.1.6选择合适的挂具，确保正、副挂具的挂钩数与型材的装挂支数一致。 3.2 装挂： 3.2.1装挂时应先挂最上面一支，再固定最下面一支，然后将其余型材均匀排布在中间、并旋紧所有铝螺丝。 3.2.2装挂前在型材与铝螺丝间夹放铝片，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 3.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 3.2.4装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。 3.2.5装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。 3.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 3.2.7选用副杆挂具时，优先选用插杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，露头应小于25mm。 3.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 3.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。 3.2.10装挂或搬运型材时必须加强自检和互检，不合格的型材严禁装挂，表面沾有油污或铝屑（毛刺）的型材必须采取适当的措施处理干净。 3.2.11剔除不合格型材后，必须按订单支数及时补足。 3.2.12装挂区的型材不宜存放太久，以防废气腐蚀型材表面。 3.2.13认真填写《装挂记录》和《氧化工艺流程卡》上装挂部分的记录，准确计算填写每挂氧化面积，随时核对订单，确保型号、支数、颜色不出差错。 3.2.14认真做好交接班手续和工作区的环境卫生。 4、氧化台生产前的准备工作： 4.1检查各工艺槽的液面高度，根据化验报告单调整各槽液浓度，确保槽液始终符合工艺要求，并经常清除槽液中的污物。 4.2检查行车、冷冻机、整流器、循环酸泵、水泵、转移车、固化炉等设备是否正常，如有异常应及时排除，严禁带病运行。 4.3检查纯水洗槽和自来水洗槽的PH（或电导率）和洁净度、不符合工艺要求的应及时更换或
铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程
铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程 1、主题内容与适用范围 本规程规定了铝及铝合金阳极氧化、着色、电泳生产的工艺和操作的技术要求及规范。 2、工艺流程（线路图） 基材→装挂→脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→电解着色→封孔→电泳 涂漆→固化→卸料包装→入库 3、装挂： 3.1装挂前的准备。 3.1.1检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 3.1.2准备好导电用的铝丝,并打磨导电杆 3.1.3检查传送带及相关设备是否正常。 3.1.4核对随料单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。 3.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材与型材间3公分左右，白料间距控制在型材与型材间2公分左右。 3.1.6选择合适的导电杆，在保证导电充分的前提下,导电斑痕最小。 3.2装挂： 3.2.1装挂时应将型材均匀排布在导电杆有效区间、并上紧每一根料. 3.2.2装挂前应打磨净导电杆上的氧化膜，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 3.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 3.2.4装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。
3.2.5装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。 3.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 3.2.7选用副导杆时，优先选用截面小的副杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，上紧铝丝防止因料移动而引起大面积的擦伤。 3.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 3.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。 3.2.10装挂或搬运型材时必须加强自检和互检，不合格的型材严禁装挂，表面沾有油污或铝屑（毛刺）的型材必须采取适当的措施处理干净。 3.2.11剔除不合格型材后，必须按订单支数及时补足。 3.2.12装挂区的型材不宜存放太久，以防废气腐蚀型材表面。 3.2.13认真填写《装挂记录》和《氧化工艺流程卡》上装挂部分的记录，准确计算填写每挂氧化面积，随时核对订单，确保型号、支数、颜色不出差错。 3.2.14认真做好交接班手续和工作区的环境卫生。 4、氧化台生产前的准备工作： 4.1检查各工艺槽的液面高度，根据化验报告单调整各槽液浓度，确保槽液始终符合工艺要求，并经常清除槽液中的污物。 4.2检查行车、冷冻机、整流器、循环酸泵、水泵、转移车、固化炉等设备是否正常，如有异常应及时排除，严禁带病运行。 4.3检查纯水洗槽和自来水洗槽的PH（或电导率）和洁净度、不符合工艺要求的应及时更换或补水溢流。 4.4打开碱蚀、热纯水槽、封孔槽的蒸汽或冷却水，打开氧化槽、着色槽、电泳槽的循环冷却系统，确保槽液均匀、温度达到工艺要求。 4.5检查罗茨风机和抽、排风机，并在生产前开启。 4.6认真核对《氧化工艺流程卡》，明确生产要求，准备好比色用色板。 5、氧化台操作的通用要求：
铝材氧化着色过程常见缺陷和处理方法 黄瑞强 (广西平铝集团有限公司) 摘要:实际生产中由于人员、工艺、设备、操作存在差异，型材氧化着色过程中产生的质量缺陷色浅、色差、染不上色、白点、露白、染色发花、逃色等。本文从实际生产过程中对铝型材氧化着色常见的缺陷问题、提出解决的办法和技术途径。 关键词:铝材着色; 缺陷; 处理 随着铝加工工业的蓬勃发展，铝表面处理已成为铝加工过程必不可少的重要生产环节。铝制品经过表面处理之后。耐磨、耐蚀、耐光照、耐气候等性能都有很大提高，更重要的是可以着上各种美丽鲜艳的色彩。由于其它构成装饰的各种建筑物，曰用铝制品，工艺美术品，装饰品，家具用品等美观大方。适应时代美感的要求，因而铝材的应用价值大为得高。 为了装饰和提高铝材表面性能，在铝材氧化膜上进行着色处理，常用的方法有电解着色法、化学着色法、自然着色法等。 在实际生产中由于人员、工艺、设备、操作等存在差异，每批的产品色差也会存在一定的差异，产生不同的质量缺陷，在特定的介质下，色泽的深浅是由金属粒子沉积量来决定，而与氧化膜的厚度无关。铝材电解着色的色差的产生，与着色机理、氧化膜的厚度的均匀性及结构与电解着色速度有直接关系。铝材着色的缺陷大体上有以下几种
情况:色浅、色差、染不上色、白点、露白、染色发花、逃色等。如何解决这一问题，确保每批产品的色差保持一致，并在双方确认的偏差范围内，以满足消费者的要求。这就要求生产企业，在对型材进行电解着色表面处理时，加以研究和防范。 以下介绍我公司在阳极氧化电解着色生产工艺中常见的质量缺陷和处理方法： 一、要着色均匀稳定并把色差控制在一定的范围内，减少着色缺陷的产生，在实际的生产过程中，首先在加强阳极氧化工艺操作的控制,在操作时注意以下几方面的要求。 1、在阳极氧化的型材进入着色槽时必须保持较大的倾斜度，并放置在两极中间，确保左右极距相等。同时控制上料绑料面积，每挂料总表面积最大不超过44m2。 2、检查槽液浓度，是否符合工艺要求。 3、送电着色时，行车挂钩与导电梁挂钩必须脱开，并静置0.5～1分钟后才能送电着色。 4、同一种颜色的着色电压必须相等,在着色前预先调整好电源电压。 5、着色结束时，必须立即起吊，尽快流尽槽液，尽快转移至水槽水洗，不可在着色槽中停留,严格控制空中起吊时间,充分洗净型材内孔中的酸液后，才能用色板比色，比色时,掌握型材色略深于样板色。当颜色太浅时，重新放入着色槽通电补色，当颜色太深时，重新放入着色槽（不通电）或氧化槽后面的酸性水槽褪色。
铝材阳极氧化工艺流程： 机械抛光——除油——水洗——化学抛光——水洗——阳极氧化——水洗——封闭—机械光亮 化学抛光商品：铝材碱性抛光液 阳极氧化商品：铝材阳极氧化液 封闭商品：铝材着色封闭液 铝材阳极氧化和染色工艺 经过染色法处理的铝制品，颜色美观、鲜艳、抗腐蚀性、耐磨性及绝缘性高于一般的铝制品。将铝的工件悬于适当的电解质溶液内，以此作阳极进行电解。在电解过程中，水中的氢氧根离子在阳极放出电子成为水和新生态的氧，它使铝氧化成较厚的氧化铝膜，因为这个过程是金属制品作阳极被氧化的，所以叫做阳极氧化。铝制品经阳极氧化后，再经着色、封闭、处理即成染色品。 一、染色工艺 1.预处理:铝制件在多次机械加工过程中，沾有较多的油脂、少量磨料、灰尘及有缺陷的氧化膜等，这些物质导电性差，不能进行阳极氧化，故需预先处理。方法是用四氯化碳、三氯乙烯、汽油或甲苯作清洗剂，将铝件浸入，用毛刷刷洗，然后风干，再浸入水中，多次清洗。油去尽后，立即用热水冲洗。如果表面生成一层黑色的膜，还要放在32%的硝酸溶液浸泡20秒钟，以便除去黑膜，最后用冷水冲洗干净。浸入蒸馏水中，备作制氧化膜用。 2.阳极氧化: ⑴硫酸电解液的配制:由硫酸18-20公斤和去离子水80-82公斤混合而成，此时溶液比重约为1.125-1.140。有时为了获得防护性能好的氧极氧化膜，通常往硫酸电解液中添加少量草酸。 ⑵氧化工艺:将线路仪表安装好，将要染色铝件作阳极并全部浸入电解液中，然后接通电源，按下列工艺条件控制。 电解液温度控制在12-25℃，阳极电流密度1-2安/分米2，槽中电压13-23伏之间。时间30-40分钟左右。 按上述工艺操作完毕，随时将铝件从电解液中取出，把所沾的酸液用清水冲洗干净，低凹部分更应注意，否则会有白斑出现。酸液清洗干净后，浸入清洁水中备用。 3.染色:铝件经过阳极氧化后，表面形成了能吸附，以共价键或氢键等键型键合而成有色络合物，出现色泽。 ⑴染料选择:染料分无机染料和有机染料两种。无机染料多为无机盐组成，染色时将铝件分别在甲、乙两种化合物溶液中浸泡，生成带色化合物，达到染色目的。 无机染色溶液 染料颜色溶液甲溶液乙染色化合物名称 名称浓度名称浓度 蓝或浅蓝亚铁氰化钾 10-50 氯化铁 10-100 普鲁士蓝 褐色铁氰化钾 10-50 硫酸铜 10-100 铁氰化铜 黑色醋酸钴 50-100 高锰酸钾 15-25 氧化钴 黄色重铬酸钾 50-100 醋酸铅 100-200 重铬酸铅
1 前言 铝及其合金材料由于其高的强度/重量比，易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。然而，铝合金材料硬度低、耐磨性差，常发生磨蚀破损，因此，铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性，减少磨蚀，延长其使用寿命。在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。 阳极氧化是国现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。铝及铝合金电解着色所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热和耐蚀性，广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀。然而，铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蚀介质侵蚀，心须进行封孔处理，以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体。 2 铝及铝合金的阳极氧化 2.1 普通阳极氧化 铝及其合金经普通阳极氧化可在其表面形成一层Al2O3膜，使用不同的阳极氧化液，得到的Al2O3膜结构不同。阳极氧化时，铝表面的氧化膜的成长包含两个过程：膜的电化学生成和化学溶解过程。只有膜的成长速度大于溶解速度时，氧化膜才能成长、加厚。普通阳极氧化主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化和磷酸阳极氧化等，以下介绍一些普通阳极氧化新工艺[骐骥导航https://www.doczj.com/doc/404228008.html,：机械网址导航]。 2.1.1 宽温快速阳极氧化[1] 硫酸阳极氧化电解液的温度要求在23℃以下，当溶液的温度高于25℃时，氧化膜变得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差，因此在原硫酸溶液中加入氧化添加剂对原工艺进行改进，改进后的溶液配方为： 硫酸（ρ＝1.84g／cm3）150－200g／ L（最佳值160g／L） CK－LY添加剂20－35g ／L （最佳值30g／L） 铝离子 0.5－20g ／L （最佳值5g／L） CK－LY氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐，前者能提高电解液的工作温度，抑制阳极氧化膜的化学溶解，在较高的温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增强电解液的导电性，提高电流密度，加快成膜速度。该添加剂溶于硫酸电解液，对电解液中的金属离子有络合作用，使溶液中铝离子的容忍量提高，氧化液的寿命延长，操作温度可达30℃以上，而普通硫酸氧化工艺21℃以上就必须开冷水机；同时减少了氧化时间，并可获得高质量的氧化膜。 2.1.2 硼酸－硫酸阳极氧化[2] 硼酸－硫酸阳极氧化是取代铬酸阳极氧化的一种薄层阳极氧化新工艺。硼酸－硫酸阳极氧化溶液的组成为：45g/L H2SO4＋8g/L H3BO3。 阳极氧化膜退膜溶液：按ASTMB137(美国实验材料标准)规定溶液，即：20g/L CrO3＋3 5mL/L H3PO4。
铝的阳极氧化染色实验报告 【实验名称】 铝的阳极氧化染色。 【实验目的】 对铝进行阳极氧化，并进行染色处理。 【实验原理】 以铝或铝合金制品为阳极，置于电解质溶液中进行通电处理，使其表面形成氧化膜，这样形成的氧化膜比在空气中自然形成的氧化膜耐蚀能力更好。氧化膜具有较强的吸附性，利于进行染色处理。经过阳极氧化后，铝制品的耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。 （1）阳极氧化原理 以铝或铝合金制品为阳极，硫酸为电解质溶液进行通电处理，铝被氧化形成无水的氧化膜。 阴极：2H+ + 2e-= H2↑ 阳极：2Al + 3H2O – 6e-= Al2O3 + 6H+ 氧化膜在生成的同时，又伴随着氧化膜被溶解的过程。 Al2O3 + 6H+ =2Al3+ + 3H2O 溶解出现的孔隙使铝与电解液接触，又重新氧化生成氧化膜，循环往复。控制一定的工艺条件（硫酸浓度和温度等）可使氧化膜形成的速率大于氧化膜溶解的速率，利于氧化膜的生成。 （2）着色原理 铝的阳极氧化膜多孔隙，对染料有良好的物理吸附和化学吸附性能，在铝阳极氧化膜上进行浸渍着色或电解着色，可达到耐蚀和装饰目的。 无机盐着色：将制品依次浸入两种无机盐溶液中，两种无机盐在氧化膜孔隙内反应生成有颜色的无机盐并沉积在孔隙中。 有机染料着色：阳极氧化膜对染料有物理吸附作用，有机染料官能团与氧化膜也会发生络合反应。有机染色色种多且色泽艳丽，但耐磨、耐晒、耐光性能差。 （3）封闭原理 铝阳极氧化膜必须进行封闭处理。沸水法是常用的封闭方法。在沸水中，氧化膜表面及孔壁的无水氧化膜水化，形成非常稳定的水合结晶膜，从而达到封闭孔隙的目的。 Al2O3 + H2O=Al2O3·H2O 此外还有蒸汽封闭法、盐溶液封闭法和填充有机物封闭法等。 本实验将铝以硫酸为电解质溶液进行阳极氧化，用硫代硫酸钠溶液和高锰酸钾溶液进行浸渍着色，用沸水法封闭。 【实验用品】 铝片、铜片、氢氧化钠、硫酸、高锰酸钾、硫代硫酸钠、水、天平、量筒、烧杯、玻璃棒、水槽、直流电源、电流表、鳄鱼夹、导线、砂纸。 （电极及导线的材料不能与硫酸溶液反应，避免污染电解液。）
铝及铝合金阳极氧化着色工艺流程及原辅 材料
铝及铝合金阳极氧化着色工艺流程及原辅材料 铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程 1、工艺流程（线路图） 基材→装挂→脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→电解着色→封孔→电泳涂漆→固化→卸料包装→入库 2、装挂： 2.1装挂前的准备。 2.1.1检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 2.1.2准备好导电用的铝片和铝丝。 2.1.3检查气动工具及相关设备是否正常。 2.1.4核对流转单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。 2.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材水平宽度的1.2倍左右，白料间距控制在型材宽度的1倍左右。 2.1.6选择合适的挂具，确保正、副挂具的挂钩数与型材的装挂支数一致。 2.2装挂： 2.2.1装挂时应先挂最上面一支，再固定最下面一支，然后将其余型材均匀排布在中间、并旋紧所有铝螺丝。 2.2.2装挂前在型材与铝螺丝间夹放铝片，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 2.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 2.2.4装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。 2.2.5装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。2.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 2.2.7选用副杆挂具时，优先选用插杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，露头应小于25mm。 2.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 2.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。 2.2.10装挂或搬运型材时必须加强自检和互检，不合格的型材严禁装挂，表面沾有油污或铝屑（毛刺）的型材必须采取适当的措施处理干净。 2.2.11剔除不合格型材后，必须按订单支数及时补足。 2.2.12装挂区的型材不宜存放太久，以防废气腐蚀型材表面。 2.2.13认真填写《装挂记录》和《氧化工艺流程卡》上装挂部分的记录，准确计算填写每挂氧化面积，随时核对订单，确保型号、支数、颜色不出差错。 2.2.14认真做好交接班手续和工作区的环境卫生。 3、氧化台生产前的准备工作： 3.1检查各工艺槽的液面高度，根据化验报告单调整各槽液浓度，确保槽液始终符合工艺要求，并经常清除槽液中的污物。 3.2检查行车、冷冻机、整流器、循环酸泵、水泵、转移车、固化炉等设备是否正常，如
如何解决铝材阳极氧化 着色色差精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
铝材氧化着色过程常见缺陷和处理方法 黄瑞强 (广西平铝集团有限公司) 摘要:实际生产中由于人员、工艺、设备、操作存在差异，型材氧化着色过程中产生的质量缺陷色浅、色差、染不上色、白点、露白、染色发花、逃色等。本文从实际生产过程中对铝型材氧化着色常见的缺陷问题、提出解决的办法和技术途径。 关键词:铝材着色; 缺陷; 处理 随着铝加工工业的蓬勃发展，铝表面处理已成为铝加工过程必不可少的重要生产环节。铝制品经过表面处理之后。耐磨、耐蚀、耐光照、耐气候等性能都有很大提高，更重要的是可以着上各种美丽鲜艳的色彩。由于其它构成装饰的各种建筑物，曰用铝制品，工艺美术品，装饰品，家具用品等美观大方。适应时代美感的要求，因而铝材的应用价值大为得高。 为了装饰和提高铝材表面性能，在铝材氧化膜上进行着色处理，常用的方法有电解着色法、化学着色法、自然着色法等。 在实际生产中由于人员、工艺、设备、操作等存在差异，每批的产品色差也会存在一定的差异，产生不同的质量缺陷，在特定的介质下，色泽的深浅是由金属粒子沉积量来决定，而与氧化膜的厚度无关。铝材电解着色的色差的产生，与着色机理、氧化膜的厚度
的均匀性及结构与电解着色速度有直接关系。铝材着色的缺陷大体上有以下几种情况:色浅、色差、染不上色、白点、露白、染色发花、逃色等。如何解决这一问题，确保每批产品的色差保持一致，并在双方确认的偏差范围内，以满足消费者的要求。这就要求生产企业，在对型材进行电解着色表面处理时，加以研究和防范。 以下介绍我公司在阳极氧化电解着色生产工艺中常见的质量缺陷和处理方法： 一、要着色均匀稳定并把色差控制在一定的范围内，减少着色缺陷的产生，在实际的生产过程中，首先在加强阳极氧化工艺操作的控制,在操作时注意以下几方面的要求。 1、在阳极氧化的型材进入着色槽时必须保持较大的倾斜度，并放置在两极中间，确保左右极距相等。同时控制上料绑料面积，每挂料总表面积最大不超过44m2。 2、检查槽液浓度，是否符合工艺要求。 3、送电着色时，行车挂钩与导电梁挂钩必须脱开，并静置～1分钟后才能送电着色。 4、同一种颜色的着色电压必须相等,在着色前预先调整好电源电压。? 5、着色结束时，必须立即起吊，尽快流尽槽液，尽快转移至水槽水洗，不可在着色槽中停留,严格控制空中起吊时间,充分洗净型材内孔中的酸液后，才能用色板比色，比色时,掌握型材色略深于样
铝合金阳极氧化常见故障分析及预防 [摘要] 重点介绍铝合金硫酸阳极氧化工艺中经常发生的故障，分析故障产生的原因，采取有效预防措施，可以减少故障发生，保证其质量。 0 前言 铝的阳极氧化是以铝或铝合金作阳极，以铅板作阴极在硫酸、草酸、铬酸等水溶液中电解，使其表面生成氧化膜层。其中硫酸阳极氧化处理应用最为广泛。铝和铝合金硫酸阳极氧化氧化膜层有较高的吸附能力，易进行封孑L或着色处理，更加提高其抗蚀性和外观。阳极氧化膜层厚一般3～15μm，铝合金硫酸阳极氧化工艺操作简单，电解液稳定，成本也不高，是成熟的工艺方法，但在硫酸阳极化过程中往往免不了发生各种故障，影响氧化膜层质量。认真总结分析故障产生的原因并采取有效预防措施，对提高铝合金硫酸阳极氧化质量有重要 的现实意义。 1 常见故障及分析 (1)铝合金制品经硫酸阳极氧化处理后，发生局部无氧化摸，呈现肉眼可见的黑斑或条 纹，氧化膜有鼓瘤或孔穴现象。此类故障虽不多见但也有发生。 上述故障原因，一般与铝和铝合金的成分、组织及相的均匀性等有关，或者与电解液中所溶解的某些金属离子或悬浮杂质等有关。铝和铝合金的化学成分、组织和金属相的均匀性会影响氧化膜的生成和性能。纯铝或铝镁合金的氧化膜容易生成，膜的质量也较佳。而铝硅合金或含铜量较高的铝合金，氧化膜则较难生成，且生成的膜发暗、发灰，光泽性不好。如果表面产生金属相的不均匀、组织偏析、微杂质偏析或者热处理不当所造成各部分组织不均匀等，则易产生选择性氧化或选择性溶解。若铝合金中局部硅含量偏析，则往往造成局部无氧化膜或呈黑斑点条纹或局部选择性溶解产生空穴等。另外，如果电解液中有悬浮杂质、尘埃或铜铁等金属杂质离子含量过高，往往会使氧化膜出现黑斑点或黑条纹，影响氧化膜的抗 蚀防护性能。 (2) 同槽处理的阳极氧化零件，有的无氧化膜或膜层轻薄或不完整，有的在夹具和零件接触处有烧损熔蚀现象。这类故障在流酸阳极氧化工艺实践中往往较多发生，严重影响铝合 金阳极氧化质量。 由于铝氧化膜的绝缘性较好，所以铝合金制件在阳极氧化处理前必须牢固地装挂在通用或专用夹具上，以保证良好的导电性。导电棒应选用铜或铜合金材料并要保证足够接触面积。夹具与零件接触处，既要保证电流自由通过，又要尽可能减少夹具和零件间的接触印痕。接触面积过小，电流密度太大，会产生过热易烧损零件和夹具。无氧化膜或膜层不完整等现象，主要是由于夹具和制件接触不好，导电不良或者是由于夹具上氧化膜层未彻底清除所致。
表面阳极化 surface anodizing 金属材料在电解质溶液中，通过外施阳极电流使其表面形成氧化膜的一种材料保护技术。又称表面阳极氧化。金属材料或制品经过表面阳极化处理后，其耐蚀性、硬度、耐磨性、绝缘性、耐热性等均有大幅度提高。实施阳极化处理最多的金属材料是铝。铝的阳极氧化一般在酸性电解液中进行，以铝为阳极。在电解过程中，氧的阴离子与铝作用产生氧化膜。这种膜初形成时不够细密，虽有一定电阻，但电解液中的负氧离子仍能到达铝表面继续形成氧化膜。随着膜厚度增大，电阻也变大，从而电解电流变小。这时，与电解液接触的外层氧化膜发生化学溶解。当铝表面形成氧化物的速度逐渐与化学溶解的速度平衡时，这一氧化膜便可达到这一电解参数下的最大厚度。铝的阳极氧化膜外层多孔，容易吸附染料和有色物质，因而可进行染色，提高其装饰性。氧化膜再经热水、高温水蒸气或镍盐封闭处理后，还能进一步提高其耐蚀性和耐磨性。除铝外，工业上采用表面阳极化处理的金属还有镁合金、铜和铜合金、锌和锌合金、钢、镉、钽、锆等。 铝阳极氧化与染色技术之二阳极化处理 铝制品表面的自然氧化铝既软又薄，耐蚀性差，不能成为有效防护层更不适合着色。人工制氧化膜主要是应用化学氧化和阳极氧化。化学氧化就是铝制品在弱碱性或弱酸性溶液中，部分基体金属发生反应，使其表面的自然氧化膜增厚或产生其他一些钝化膜的处理过程，常用的化学氧化膜有铬酸膜和磷酸膜，它们既薄吸附性又好，可进行着色和封孔处理，表-3介绍了铝制品化学氧化工艺。化学氧化膜与阳极氧化膜相比，膜薄得多，抗蚀性和硬度比较低，而且不易着色，着色后的耐光性差，所以金属铝着色与配色仅介绍阳极化处理。 表-3 铝制品化学氧化工艺
铝阳极氧化与染色技术 四、封孔处理 为了提高铝件质量和染着色牢固，着色后必须将氧化膜层的微细孔隙予以封闭，经过封闭处理后表面变的均匀无孔，形成致密的氧化膜。染料沉积在氧化膜内再也擦不掉，且经封闭后的氧化膜不再具有吸附性，可避免吸附有害物质而被污染或早期腐蚀，从而提高了阳极氧化膜的防污染、抗蚀等性能。常用的着色后的封孔方法有水合封孔、无机盐溶液封孔、透明有机涂层封孔。 （一）水合封孔 水合封孔包括沸水封孔和常压、加压蒸汽封孔。 1、水合封孔的原理 铝的阳极氧化膜在水中有两种形式的反应；一是，在80度以下，pH<4的水中，与水结合成拜耳体三水合氧化铝，这种结合仅是物理结合，过程是可逆的。另一种是在80度以上的中性水中，氧化铝与水化合成波米体型的一水合氧化铝，这就是通常所指的水合封孔的反应过程，由于一水合氧化铝的密度（3014kg/立方米）比氧化铝（3420kg/立方米）的小，体积增大33%左右，堵塞了氧化膜的孔隙。 2、影响沸水封孔的原因 （1）时间、温度：在其他条件相对一致的前提下，随封孔时间的延长，膜层结合水量增加，抗蚀性提高；随封孔温度的升高，水化程度提高，抗蚀性增强。 （2）pH值、水质：一般在pH值为5.5-6.5的封孔液中封孔，膜层不但有良好的抗蚀性而且耐磨性最好。对水中的杂质含量应加以控制：硫酸根离子<250mg/kg，氯离子<100mg/kg，硅酸根离子<10mg/kg，磷酸根离子<5mg/kg，氟离子<5mg/kg。最好用纯水，其电阻率为5×10Ω·cm。 （3）添加剂：在沸水中加入某些添加剂如无水碳酸钠、氨、三乙醇胺等，可增强封孔效果，提高膜层的抗蚀性，甚至相当或超过蒸汽封孔。 水合封孔的另一种方法是蒸汽封孔，其所处理的氧化膜抗蚀性、耐磨性与蒸汽压力和封孔时间有关。一般随压力升高、时间延长、抗蚀性提高、耐磨性降低。 3、沸水、蒸汽封孔工艺 沸水封孔、蒸汽封孔工艺见表-12。蒸汽（常压、加压）封孔的效果比沸水封孔好，但需用高压容器或专用蒸箱，因此蒸汽封孔特别是加压蒸汽封孔只能用于小型制品的处理，不适合大型制品和流水线生产使用。
铝的阳极氧化和着色--．.
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铝的阳极氧化和着色 -添加剂甘油对氧化膜性能的影响 摘要 电解质种类、电流密度、通电时间、温度以及添加剂等因素对氧化铝多孔膜的形成过程有显著影响。在电解液中加入甘油作为添加剂,不但可以增加阳极氧化形成的多孔膜的厚度,而且有利于增强氧化膜的韧性。本文在固定其它因素为文献最优值的情况下，探究甘油用量对铝的阳极氧化的影响。采用高纯铝作阳极,铅网作为阴极,在硫酸溶液中进行恒压阳极氧化,以铝片的着色效果、耐腐性、膜厚测定为表征手段。结果发现, 表明添加一定量的甘油能增强氧化膜的性能,但添加量多了反而会减低氧化膜性能。对于氧化膜不同的性能方面随甘油添加剂用量的变化程度有待近一步探究。 关键词:氧化铝多孔膜阳极氧化有机添加剂甘油 Ａbstraｃｔ The propertieｓoｆalｕmina memｂrａne ａre afｆecteｄby mａny factorｓ, inｃludiｎｇthe kind of electｒoｌｙtｅ, curｒeｎt ｄensitｙ，poｗｅｒｏn time, tempｅrａtuｒe, addｉtivｅand so on．Ｇｌｙceｒｏｌwas addｅd as anａｄditｉｖe，which can notｏnlｙｉncｒeａse the tｈickness of aｌumiｎa meｍｂraｎe,but also eｎhancing the tougｈnｅsｓof a ｌuｍiｎaｍembrane.Ｔｈｉs ｐapｅｒｄiscusｓｅs the infｌuencｅoｆglycｅroｌadditiｏn on the anodｉc oxｉdation of aluｍinｉum, based ｏn ｏthｅr factoｒｓunder tｈｅconｄition of opｔiｍal value．We Ｓelｅcｔt ｈｅhｉｇh pｕrｅaluminum as anode aｎｄｌead net as tｈe cａtｈo ｄe，putｔｉnｇthｅm in suｌfuriｃａcid solution for anｏdｉzing.At lasｔ,ｗe ｔｅstｔｈｅcｏloｕr efｆｅｃt, ｃｏrｒosion ｒesistance aｎｄthickneｓs of the ａlｕｍｉna membｒane. Iｔｔuｒns ouｔthａｔａd ｄinｇａｃｅrｔａiｎaｍouｎt ｏｆｇｌyｃｅrol can ｅｎhancｅｔｈe prｏperties of aluminａｍeｍbraｎe, ｂut adｄing ｍore cａｎreducｅｔhe propeｒtiｅs ｏｆit. Keywoｒdｓ：aｌuminaｍembranｅａｎodiｃoxidatｉon organｉc additｉｖｅgｌｙcerol 1 研究进展 铝对氧具有较强的化学亲和力，表面极易生成一层极薄的氧化膜,起到一定的防护作用。但该层氧化膜孔隙率大，机械强度低,抗蚀和耐磨性都不能满足防腐蚀要求，从而真正地保护铝基体。