新井元彦
1、序
在阳极氧化皮膜中，具有优良皮膜硬度和耐磨性的皮膜叫做硬质阳极氧化皮膜，多用在
工业机械上和运动部或流体接触的需要耐磨性和硬度的部分。
我国的硬质铝氧化大概从昭和25年开始在一些研究者和工厂技术人员中尝试，此时还没有
关于硬质氧化的明确定义，开始只是按照比普通氧化膜硬的品质式样进行处理的。然后，随
着工业处理方法的确立，品质性能的标准也开始明确。作为处理对象的铝合金，为了提高机
械性能和加工性能添加了多种合金成分，这些合金给硬质氧化造成了一定困难。
本讲中，参照1995年制定今年8月修订的JIS H8603[铝及铝合金的硬质氧化皮膜]对一些
必要的事项进行解说，希望对使用硬质氧化产品时有所帮助。
2、铝合金和硬质皮膜
阳极氧化皮膜由于是铝材本身作阳极得到的，铝合金材料对皮膜的性能救护有很大影响。硬质氧化的皮膜大多在50?左右，与一般的氧化膜的10?相比更能反映素材的性质，
而表现为皮膜性能差异。在JIS H8603规格中根据素材性质将皮膜分为5类，来表示皮膜
性能差异。表1是最据代表性的硬质皮膜种类。
种类延伸材÷铸造才压铸材
1类A1080,A1070,A1050,A1100A,A3003,
A3004,A5005,A5N01,A6061,A6063,A
6N01
2类（a）A2011,A2014,A2017,A2024
2类（b）A5052,A5056,A5083,A7075,A7N01
3类（a）AC4C,AC7A ADC5,ADC6
3类（b）AC1B,AC2A,AC3AC3A,A
C4B，AC5A,ACB8A,AC9A ADC1,ADC3,A DC10,ADC12
注）工业中常用铝合金在JIS规格分类中的归属。
铝合金根据添加的合金分为1000系列～7000系列，根据其特长可以分别使用。
1类合金指能获得良好硬质皮膜的合金。
2类（a）的2000系列以硬铝（2017）和超硬铝（2024）为代表，具有于钢相匹敌的强度，但是为了增强强度添加的铜，作为CuAl2对硬质皮膜有影响，无法得到性能良好的皮膜。只有在处理方法上进行各种改善。或在上面压延表面处理性能良好的铝合金再进行氧化。
2类（b）的7000系列合金含锌和镁，以超超硬铝（7075）为代表具有最高强度的铝合金。硬质氧化时合金成分会溶解难以得到性能良好的皮膜。5000系列中的2类（b）指定的合金含有大量镁，氧化时镁会溶解难以得到性能良好的皮膜。
3类（a）中制定的材料是铸造铝和压铸铝，铜不到2％，硅不到8％，是铸造铝和压铸铝中表面处理性能较好的材料。
3类（b）中制定的材料合金成分添加量大，表面处理特别困难，皮膜性能由合作双方商定。
新井元彦3．硬质氧化处理
硬质皮膜比普通皮膜厚、硬，处理方法是尽量有效、快速的生成皮膜厚度，并且要组合具有生成硬质皮膜条件的溶液和此处理条件。处理法方法一般：1）增大阳极氧化的电流密度，加快氧化速度2）降低电解液的温度，抑制皮膜的溶解。随着电解的进行膜厚逐渐增加，处理电压也要随之升高。处理电压升高，孔径增大，孔数减少，孔壁增厚，皮膜变硬。表2 是代表性的硬质氧化处理方法。
处理方法电解液主成分电源·电压V 电流密度A/dm2 浴温度℃参考
硫酸浴硫酸18％DC·~60 3.5 0 标准
硫酸·草酸添加浴硫酸15％草酸
1％
DC·25~100 1.5~3.5 0~10
硫酸浴交直重叠法硫酸～25％DC＋~80
AC ~60 2~4
1~3
0~5 2000系等
草酸法交直重叠法草酸5～10％DC＋30~60
AC 40~60 2~3
1~2
15~20
根据皮膜的用途和目的选择使用。另外，还有皮膜溶解少可以在常温下处理的溶液。4．硬质皮膜性质
4．1皮膜厚度
皮膜厚度使用平均值，以防止合金导致的厚度不均。硬质氧化的国外规格：标准50?，误差±10?。膜厚制定为100?时，误差范围不变。硬质氧化厚度只有普通氧化膜的1/3~1/2,在材料的外测成长，需要注意对产品尺寸的影响。
4．2皮膜颜色
硬质皮膜的颜色根据合金种类、处理方法、厚度不同。根据硫酸溶液标准法处理A1100时，皮膜的颜色随着膜厚的增加，呈淡灰色→灰褐色→浓灰褐色变化。根据合金种类，一般呈现暗灰色或黑褐色。不过，直交重叠法或电流反转法得到的皮膜颜色比较淡。
4．3表面粗糙度
通常随着膜厚的增加而变得粗糙。电解液温度越低，电流密度越高，越粗糙。另外，直交重叠法或改变电源波形的电解法得到的皮膜表面较粗糙。因此当指定处理后的粗糙度时，在处理前需要将粗糙度调整至指定粗糙度的1/2。
4．4皮膜硬度
从皮膜用途来看，硬质皮膜最重要的就是耐磨性，也就是耐磨性。硬质皮膜是素材被氧化为氧化膜形成的，因此硬度受合金种类、电解液、处理条件影响较大。人们根据合金种类研究了各种处理方法，以提高皮膜的性能，JIS中的材质皮膜硬度几乎是固定的。
在阳极氧化处理工艺中，不溶解的元素：硅、铅；溶解但以氧化物或其他不溶性化合物
新井元彦
存在的元素：镁、锌；溶解性强，不会在皮膜中以安定化合物存在的元素：铜、镍等添加成分的影响会残留在氧化皮膜中。
JIS中规定硬质皮膜的硬度进行断面测定。素材硬度越高，表面硬度越低。皮膜越厚，此差越大。因此测量要在皮膜中央进行。
4．5耐磨耗性
耐磨耗性大多使用平板旋转磨耗试验（taper磨耗试验），JIS中使用往复运动平板摩擦和喷射磨耗试验，平板旋转摩耗实验，三种方法任选其一。磨耗状态多种多样，耐磨耗试验也要根据其使用选择相应的试验方法。平板旋转摩擦是在一个方向上的褶动磨耗实验，往复运动平面磨耗反转、反复褶动磨耗方向的实验，喷射磨耗则是在一定压力下喷射人造研削材料的实验。
阳极氧化皮膜容易受湿度影响，求磨耗导致的重量减少量时，对实验室的环境特别是适度管理有要求。往复运动平面磨耗试验和喷射磨耗实验使用的磨耗机、研磨纸、研磨剂、实验时期、环境都会导致数据变动，所以每个试验结果缺乏相关性。为解决这个问题，JIS中采用了耐磨耗试验基准试验片（H8601附属书1），用基准实验片的测定值和比率表示。另外，硬质皮膜除对耐腐蚀性有要求外，一般不仅行封孔处理。因为封孔处理回导致耐磨耗性降低。
表3表示的是在平板旋转磨耗实验中，封孔处理对耐磨耗性的影响。表4往复运动平面磨耗、喷射磨耗、平板旋转磨耗的相互关联。表5各种材料和硬质皮膜耐磨性的比例关系。
表3皮膜硬度和平板旋转摩擦
注）平板摩擦根据CS-17。封孔镍盐90℃·20分
材料往复运动平面摩擦喷射摩擦平板旋转摩擦ds 磨耗
量?
d/?比率?秒S/?比率CS-17.mg
1050 700 16.2 43.21 100 51.1 285 5.7 100 8.1 8.9 9.3
2014 300
300 24.2
24.1
12.40
12.44
28.7
28.8
49.2
52.1
130
120
2.6
2.3
45.6
40.3
22.8
22.3
－
－
－
－
2024 300
300 25.3
21.3
11.86
14.08
27.4
32.6
52.4
48.6
130
130
2.5
2.7
43.9
47.4
－
－
24.8
23.6
－
－
7075 700
700 28.2
25.8
24.82
25.8
57.4
62.8
49.1
53.1
150
180
3.1
3.4
54.4
59.6
－
－
－
－
13.2
16.5
材料膜厚25?50?80?
皮膜硬度平板磨耗皮膜硬度平板磨耗皮膜硬度平板磨耗A5052 未封孔422HV 10.2mg 409HV 11.0mg 416HV 18.6mg 封孔427 27.1 418 22.5 425 38.4
A1050 未封孔418 11.2 425 10.5 411 11.1 封孔433 16.2 436 17.4 427 19.2
新井元彦试验片磨耗量（mg）
硬质皮膜（M.H.C法·A1050）镀硬铬（HV945）
镀硬铬（HV1003）
SK4钢（淬火）
A5052(无处理)
A1100(无处理) 12.3 45.6 29.1 18.6 388.4 540.8
4．6耐腐蚀性
硬质氧化皮膜厚耐腐蚀性很高。除非需要一般不作封孔处理。封孔处理会降低耐磨耗性。因此，对耐腐蚀性有要求时，可以进行低温封孔或铬酸封孔。耐腐蚀性试验一般用盐雾实验，判定方法由合作双方商定。
4．7绝缘力
50?的氧化膜电阻在20℃时，为4×1015ohm/cm，在各种绝缘材料中是最高的。根据
利用绝缘性的目的，测试方法有所不同，JIS中指定绝缘力实验法（JIS H8687）。
表6皮膜厚度和绝缘破坏电压（JIS法）
30分
皮膜厚度封孔未封孔
10?464V 454V
25 1832 1556
50 3362 2294
80 3742 2540
4．8热传导性和耐热性
硬质氧化皮膜的热传导性特别小。皮膜在短时间加热可以耐2000℃高温，防止素材融化。持续加热到200℃，皮膜性质无变化。
种类皮膜硬度（HV）
耐磨耗性测试※1
往复运动% 平面摩擦※3 喷射磨耗
% ※3
平板转动摩擦
Mg
1类400以上80以上80以上15.0以下2类（a）250以上30以上30以上35.0以下
新井元彦2类（b）300以上55以上55以上25.0以下3类（a）250以上
※2 ※2 ※2
3类（b）
※2 ※2 ※2 ※2
注）※1在当事者双方选择※2根据当事者双方的协定※3跟耐磨耗性基准片的比（%）5．其他事项
5．1零件加工
硬质处理的零件除非式样书上以有规定，一般都是在热处理、机械加工、溶接、成形等处理厚进行阳极氧化。
5．2关于和重要部分的接点mark
硬质氧化和普通氧化皮膜不同，需要在高电流下长时间电解，需要一个结实的通电接点。所以需要制定产品功能性上重要和允许作接点的部分。
5.3拐角部分
阳极氧化对于锐角和内角不能充分氧化，需要将其事先打磨为圆弧角，一般为了避免拐角处无法生成氧化膜，要根据需要的膜厚表8对拐角进行打磨（图1）。
5．4 masking
在不需要氧化膜的地方用1）用橡胶或塑料的防氧化栓2）涂特殊的涂料3）粘胶布等方法进行遮蔽。
5．5润滑性的赋予
为提高硬质皮膜褶动磨耗初期的，降低摩擦系数，提高耐久性，在硬质皮膜上浸渍或吸附各种润滑剂、分散固体润滑剂形成涂层。
公称皮膜膜厚MIL表示的R 要求R
25?0.8mm 1.0mm
50? 1.6 2.0
75? 2.4 3.0
100? 3.2 4.0
注）MIL A8625 TYPE Ⅲ硬质皮膜表示值
新井元彦
6．结尾
今年8月修订的JIS H8603中已取消工业限定，硬质氧化今后可以用在个多产品上。因此，处理金属的性质会有所增加，皮膜性能也会继续增加。
铝表面阳极氧化处理方法 一、表面预处理 无论采用何种方法加工的铝材及制品，表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物（天然的或高温下形成的氧化铝薄膜）、残留油污、沥青标志、人工搬运手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物）、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。因此在氧化处理之前，用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗，使其裸露纯净的金属基体，以利氧化着色顺利进行，从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。 （一）脱脂 铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂。几种脱脂方法及主要工艺列于表-1。在这些方法中，以碱性溶液特别是热氢氧化钠溶液的脱脂最为有效。 表-1 脱脂及主要工艺 脱脂方法溶液组成用量g/L 温度/度时间min 后处理备注 有机溶剂汽油、四氯化碳、三氯乙烯等适量常温或蒸汽适当无浸蚀 表面活性剂肥皂、合成洗涤剂适量常温-80 适当. 水清洗无浸蚀 碱性溶液NaOH 50-200 40-80 0.5-3 水洗后用100-500g/L硝酸溶液中和及除挂灰脱脂兼腐蚀除去自然氧化，硝酸可用稀硫酸+铬酸代替 十二水磷酸钠NaOH硅酸钠40-608-1225-30 60-70 3-5 水清洗NaOH可用40-50g/L 碳酸钠代替，总碱度按NaOH计算为1.6%-2.5% 多聚磷酸钠碳酸钠磷酸钠一水硼酸钠葡萄糖酸液体润湿剂15.64.84.84.80.3ml0.1ml 60 12-15 水清洗使用前搅拌4个小时 十二水磷酸钠硅酸钠液体肥皂50-7025-353-5 75-85 3-5 水清洗 碳酸钠磷酸钠25-4025-40 75-85 适当水清洗 磷酸钠碳酸钠NaOH 20106 45-65 3-5 水清洗 强碱阻化除油剂40-60 70 5 水清洗除油不净可延长处理时间 酸性溶液硫酸50-300 60-80 1-3 水清洗 硝酸162-354 常温3-5 水清洗松化处理 磷酸硫酸表面活性剂3075 50-60 5-6 水清洗 磷酸（85%）丁醇异丙醇水100%40%30%20% 常温5-10 水清洗溶液组成以体积记 电解溶液阳极氧化用电解质常温适当交流电或阴极电流电解 NaOH 100-200 常温0.5-3 水清洗后中和铝制品为阴极，电流密度为4-8A/dm2 乳化溶液石蜡三乙醇胺油酸松油水8.0%0.25%0.5%2.25%89% 常温适当水清洗溶液组成以体积记
硬质阳极氧化是一种厚膜阳极氧化法，这是一种铝和铝合金特殊的阳极氧化表面处理工艺。此种工艺，所制得的阳极氧化膜最大厚度可达250微米左右，在纯铝上能获得1500kg/mm2的显微硬度氧化膜，而在铝合金上则可获得400～600kg/mm2的显微硬度氧化膜。其硬度值，氧化膜内层大于外层，即阻挡层大于带有孔隙的氧化膜层，因氧化膜内有松孔，可吸附各种润滑剂，增加了减摩能力，氧化膜层导热性很差，其熔点为2050℃，电阻系数较大，经封闭处理（浸绝缘物或石蜡）击穿电压可达2000V，在大气中较高的抗蚀能力，具有很高的耐磨性，也是一种理想的隔热膜层，也有良好的绝缘性，并具有与基体金属结合得很牢固等一系列优点，因此在国防工业和机械零件制造工业上获得及其广泛的应用。主要应用于要求高耐磨、耐热、绝缘性能好等的铝和铝合金零件上。如各种作为圆筒的内壁，活塞、汽塞、汽缸、轴承、飞机货舱的地板、滚棒和导轨、水利设备、蒸汽叶轮、适平机、齿轮和缓冲垫等零件。用硬质氧化工艺来代替传统的镀硬铬镀层，与硬铬工艺相比它具有成本低，膜层结合牢固，镀液，清洗废液处理方便等优点。但此工艺所得膜层的缺点是膜层厚度较大时，对铝和铝合金的机械疲劳强度指标有所影响。硬质阳极氧化电解方法很多，例如：硫酸、草酸、丙二醇、磺基水杨酸及其它的无机盐和有机酸等。所用电源可分为直流、交流和交直流叠加电源等几种，目前广泛应用的有下列两种硬质阳极氧化。 （1）硫酸硬质阳极氧化直流法； （2）草酸硬质阳极氧化交直流重选法。 其中，硫酸法是目前得到较广泛应用的一种硬质氧化法. 1 硬质阳极氧化原理 铝合金硬质阳极氧化原理，就是在电场的作用下，加速铝合金表面氧化膜的形成即用铅板作阴极，铝合金制作阳极，稀硫酸溶液作电解液，当通过直流电时，H+便向阴极移动，产生阴极反应： 4H2+4e=2H2↑而OH-便向阳极运动产生阳极反应： 4OH－－4e=2H2O+2O↑当在阳极上失去多余的电子，所析出的氧呈原子状态,由于原子状态的氧要比分子状态的氧更为活泼，更易与铝起反应： 2A1+3O→A12O3 上述—反应在铝和铝合金制件表面是均匀地，同时进行地。 氧化膜随着通电时间的增加，电流增大而促使氧化膜增厚。与此同时，由于（Al2O3）的化学性质有两重性，即它在酸性溶液中呈碱性氧化物，在碱性溶液中呈酸性氧化物。无疑在硫酸溶液中氧化膜液发生溶解，只有氧化膜的生成速度大于它的溶解速度，氧化膜才有可能增厚，当溶解速度与生成速度相等时，氧化膜不再增厚。当氧化速度过分大于溶解速度时，铝和铝合金制件表面易生成带粉状的氧化膜。 硬质阳极氧化的电解液时在-10℃～+5℃左右的温度下电解。由于硬质阳极氧化所生成的氧化膜层具有较高的电阻，会直接影响到电流强度的氧化作用。为了取得较厚的氧化膜，势必要增加外电压，其目的是为了消除电阻大的影响，而使电流密度保持一定，但电流较大时会产生激烈的发热现象，加上生成氧化膜时会放出大量的热量，使零件周围电解液温度剧烈上升，温度上升将会加速氧化膜的溶解，使氧化膜无法变厚。另外，发热现象在膜层与金属的接触处最严重，如不及时解决，加工零件的局部表面会因温度上升而被烧坏。 解决办法，就是采用冷却设备和搅拌相结合。冷却设备使电解液强行降温，搅拌是为了使整槽电解温度均匀，以利于获得较高质量的硬质氧化膜。 2 硬质阳极氧化法工艺要求 为了得到质量较好的硬质阳极氧化膜，并能保证零件所需要尺寸，必须按下列要求来进行加工. 2.1 锐角倒圆被加工零件不允许有锐角、毛刺以及其它各种尖锐的有棱角的地方因为硬质氧化，一般阳极氧化时间均是很长的，而且氧化过程（A1+O2→A12O3+ Q ）本身就是一个放热反应。又由于一般零件棱角的地方往往又是电流较为集中的部位所以这些部位最易引起零
DIY铝合金硬质阳极氧化处理 DIY, 铝合金 最近听到有的朋友说“DIY铝合金零件长时间后，会出现一些氧化，表面黯淡了许多！！”“铝的东西喷漆不牢靠，一刮就掉！！”“能否让铝的零件看上去向不锈钢一样有质感？或者镀上颜色？？”其实阳极表面处理并不少见，许多厂家出的铝质狗配件多数采用此技术，常见的有GB-Tech/G&G等等。还有自行车车架、棒球棍、SureFire电筒……今天向各位有需要的弟兄公布“祖传阳极技术”（说笑的！！）与弟兄们共享！！！！铝合金阳极初解：铝合金经硬质阳极氧化处理，表面可形成厚度３０～５０μｍ和硬度约５００ＨＶ左右的膜层，具有优异抗蚀和耐磨性能。铝合金硬质阳极氧化处理后的应用范围十分广泛，涉及纺织、自行车、照相机、气动元件、手术器械、光学仪器等各行业，适用于缸套、活塞、齿轮、叶轮、导轨、轴承、模具工程构件。下面就到了如何在家中进行阳极处理———— 一、条件：必定是铝或是铝的合金才能阳极。 二、设备：瓦盆（陶盆、瓦缸也可以，只要耐酸性溶液腐蚀，能放得下零件就行） 三、电源：9.6V---12V的电池或直流变压器 四、溶液：浓度为12%硫酸（H2SO4）溶液。（例如：100毫升的溶液中，硫酸占12毫升，水88毫升） 五、不锈钢板2块（100mmX100mmX300mm的尺寸） 六、导线若干 4 步骤如下—————— 需要阳极的零件先要彻底除油（包括指纹、手汗、脏东西等等）例如用微温的洗衣粉水擦洗后用清水彻底冲洗，晾干。 2、往玻璃缸中灌入体积为88%的自来水，然后再一面用玻璃棒搅拌一面缓慢的加入体积为12%的浓硫酸，注意一定不要先放硫酸再放水，因为浓硫酸与水会产生高热，这样水会炸沸的！！！很危险！！！溶液的量已能淹没过零件为准。估计需要数小时才会冷却至室温，溶液温度在10摄氏度以下时阳极硬度很高，超过20摄氏度效果不好，切记！！！ 把不锈钢板焊上导线，或穿孔用不锈钢丝穿过使其导电，并串联起来。浸没溶液中并处于瓦盆两侧（贴着盆壁）接通直流电源的负极。 4、把已经除油并干燥的零件用不锈钢丝接通直流电的正极。浸没于溶液当中。 静待60分钟，大功告成！ A、如果原先零件已经充分完美的抛光（如镀铬一样），阳极后会呈现不锈钢的质感，而且表面耐刮伤！！! B、如果想呈现枪灰或是雾黑的质感，阳极前就要先进行喷沙处理，阳极刚结束用镊子夹出（防油污）置入黑色或灰色“矿物染料”（化工店有售）溶液中。想颜色深些就泡久一点。总之泡什么色就得什么色！！！ 最后用温热机器润滑油全部擦拭表面，使其封闭钝化，此法可保持永久的色泽不变。 其实所谓阳极就是使铝件接通正极（阳极），通过酸性
阳极氧化表面预处理 [折叠] 无论采用何种方法加工的铝材及制品，表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物（天然的或高温下形成的氧化铝薄膜）、残留油污、沥青标志、人工搬运手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物）、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。因此在氧化处理之前，用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗，使其裸露纯净的金属基体，以利氧化着色顺利进行，从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。 （一）脱脂 铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂。在这些方法中，以碱性溶液特别是热氢氧化钠溶液的脱脂最为有效。 有机溶剂是利用油脂易溶于有机溶剂的特点进行脱脂，常用的溶剂有汽油、煤油、乙醇、乙酸异戊脂、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯等。有机溶剂仅用于小批量小型的或极污秽的制品脱脂处理。表面活性剂是一些在很低的浓度下，能显著降低液体表面张力的物质。常用于脱脂的表面活性剂有肥皂、合成洗涤剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等。碱性脱脂溶液的配方非常多，传统工艺采用磷酸钠、氢氧化钠和硅酸钠，其中磷酸钠和硅酸钠有缓蚀、润湿、稳定作用，溶液加热和搅拌有助于获得最好的脱脂效果。油脂在酸的存在下也能进行水解反应生成甘油和相应的高级脂肪酸。电解脱脂可用阳极电流、阴极电流或交流电。在碱性溶液中阴极电流脱脂，阳极最好为镀镍钢板。其在铝及铝合金表面处理中不常用。乳化脱脂所用的溶液为互不溶解的水与有机溶剂组成的两相或多相溶液，并添加有降低表面张力及对各相均有亲和力的去污剂。 （二）碱蚀剂 碱蚀剂是铝制品在添加或不添加其他物质的氢氧化钠溶液中进行表面清洗的过程，通常也称为碱腐蚀或碱洗。其作用是作为制品经某些脱脂方法脱脂后的补充处理，以便进一步清理表面附着的油污赃物；清除制品表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤。从而使制品露出纯净的金属基体，利于阳极膜的生成并获得较高质量的膜层。此外，通过改变溶液的组成、温度、处理时间及其他操作条件，可得到平滑或缎面无光或光泽等不同状态的蚀洗表面。蚀洗溶液的基本组成是氢氧化钠，另外还添加调节剂（NaF、硝酸钠），结垢抑制剂、（葡萄糖酸盐、庚酸盐、酒石酸盐、阿拉伯胶、糊精等）、多价螯合剂（多磷酸盐）、去污剂。 （三）中和和水清洗 铝制品蚀洗后表面附着的灰色或黑色挂灰在冷的或热的清水洗中都不溶解，但却能溶于酸性溶液中，所以经热碱溶液蚀洗的制品都得进行旨在除去挂灰和残留碱液，以露出光亮基本金属表面的酸浸清洗，这种过程称为中和、光泽或出光处理。其工艺过程是制品在300-400g/L硝酸（1420kg/立方米）溶液中，室温下浸洗，浸洗时间随金属组成的不同而有差异，一般浸洗时间3-5分钟。含硅或锰的铝合金制品上的挂灰，可用硝酸和氢氟酸体积比为3:1的混合液，于室温下处理5-15秒。中和处理还可以在含硝酸300-400g/L和氧化铬5-15g/L 的溶液或氧化铬100g/L加硫酸（1840kg/立方米）10ml/L溶液中于室温下进行。各道工序间的水清洗，目的在于彻底除去制品表面的残留液和可溶于水的反应产物，使下道工序槽液免遭污染，确保处理效率和质量。清洗大多采用一次冷水清洗。但碱蚀后的制品普遍采用热水紧接着是冷水的二重清洗。热水的温度为40-60度。中和处理后的制品经水清洗就可以进行氧化处理，所以这道清洗应特别认真，以防止清洁的表面受污染。否则前几道工序的有效处
铝及铝合金阳极氧化、着色及封闭的现状和发展趋势 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。 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＋35mL/L H3PO4。 2.1.3其它方面工艺的改进 巩运兰等对铝在铬酸中高电压阳极氧化进行了研究[3]，结果表明，铬酸体系高电压阳极氧化得到的氧化膜多孔，膜孔径极不规整，呈树枝状，浓度对孔径和膜厚都有影响。
袁海兵等 铝合金硬质阳极氧化工艺的研究 铝合金硬质阳极氧化工艺的研究 袁海兵,黄承亚,谢刚 (华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州510640) [摘 要] 为了研究阳极氧化工艺条件对硬质氧化膜的厚度、耐蚀性、表面形貌的影响。利用正交试验优化了铝合金硬质阳极氧化的工艺条件,采用扫描电镜(SE M )观察了硬质阳极氧化膜的表观形貌,并探讨了槽液温度和硫酸浓度对氧化膜耐腐蚀性的影响。结果表明:有利于硬质阳极氧化膜厚度增加的最佳工艺条件为:硫酸浓度150g /L ,电流密度3.5A /d m 2,氧化时间180m in ,槽液温度-5～0℃;SE M 照片表明:硫酸浓度增加,氧化膜的孔径增大,孔隙率增加。 [关键词] 铝合金;硬质阳极氧化;正交试验;耐腐蚀性[中图分类号]TG 174.451 [文献标识码]A [文章编号]1001-3660(2007)05-0046-02 Study on H ard Anodic O x i d ation Process for A l u m i nu m A ll oy YUAN Ha i -bing ,HUANG Cheng -ya ,XI E Gang (Co llege ofM aterials Science and Eng i n ee ring ,Sou t h Ch i n a Unive rsity of Science and Techno l o gy ,Guangzhou 510640,C hina ) [Abstract ] The effects of anodic ox i d ation process on t h ickness ,corr o sion resistance and su rface m orpho l o gy o f har d ox i d ation fil m w ere studied .A lu m inum a ll o y hard anodizing pr ocessw as op ti m ized w ith ort h ogonal expe ri m ents .The surface mo r phologies of anod ic oxidati o n fil m w ere studied by SE M.The effects of anod izing te m pera t u re and su lfuric acid concentr a tion on corr osi o n r esisting w ere tested .The results sho w t h at t h e op ti m ized process which is in favo r of increas -ing hard anodic oxidati o n fil m t h ickne ss is as fo ll o w s :su lfuric acid concentrati o n o f 150g /L ,curren t density of 3.5A /dm 2 ,anodizing ti m e of 180m i n ,anodizi n g te m perature o f ‐5～0℃.The SE M pho tog r aphs sho w tha t the apert u re and the ho l e ra tio o f fil m s w ill en l a r ge w ith the incr ease m ent o f t h e sulf u ric acid concen tration. [K ey w ords ] A l u m inum alloy ;H a r d anodic ox i d ation ;O rt h ogonal test ;Co rr o sion resistance 0 引 言 [收稿日期]2007-06-26 [作者简介]袁海兵(1979-),男,湖北襄樊人,硕士,从事铝合金硬质氧化及摩擦学表面处理研究。 铝合金硬质阳极氧化属于功能性阳极氧化,硬质氧化膜硬度高,耐磨性好,耐高温,并且具有优良的电绝缘性和抗蚀性,因此得到越来越广泛的应用,如各种铝及其合金活塞、阀体、汽缸、轴承、齿轮、导轨等零件[1]。低温硫酸法进行硬质阳极氧化工艺简单,操作方便,易于控制;所得氧化膜较厚,性能优异,故在工业中得到广泛应用 [2-3] 。但目前鲜有专门对硬质阳极氧化工 艺条件的研究报道,本文采用低温硫酸法,通过正交实验优化铝合金硬质阳极氧化工艺的试验为其工业生产提供了重要的参考依据,同时对硬质氧化膜的耐腐蚀性和表面形貌进行了研究与分析。 1 试验部分 1.1 工艺流程 机械打磨→水洗→碱蚀→热水洗→冷水洗→化学抛光→水 洗→硬质阳极氧化→水洗→封孔→水洗。 1.2 试验材料与仪器 铝合金材料牌号为3003型,试样规格为75mm ×20mm ×1mm ,所用试剂和药品均为一般实验室所用。 主要仪器及设备:TAKASAGO EX -375H 型直流稳压稳流电源,BC /BD -166型冰柜,ULT0.12/8型空气压缩机,Q uaN i x 4500型测厚仪,J S M -5910扫描电镜。 1.3 硬质阳极氧化方法 选用石墨作阴极,将一定浓度硫酸电解液冷却到指定温度,通直流电进行阳极氧化,初始20m in 内,电流密度从0.5A /d m 2逐渐升到指定电流密度,电压不作控制,让其自动变化,通压缩空气进行搅拌。 1.4 氧化膜质量检测 1)外观质量对氧化膜进行100%的目视外观检查,硬质阳极氧化膜外观应为灰黑色或黑色,表面不应有腐蚀痕迹、烧伤和明显的机械擦伤、暗色的条纹、氧化起泡等缺陷[4]。 2)耐腐蚀性检测氧化膜经沸水封闭30m in 后,浸在温度为30℃的腐蚀液[5](腐蚀液成分为:20g /L 铬酐,35mL /L 磷酸)中浸泡90m i n ,取出水洗,风干,测量其膜厚,计算膜厚减少量。 3)氧化膜的厚度采用Q ua N ix 4500型测厚仪测量。4)用J S M -5910型扫描电镜观察氧化膜表观结构与形貌。 46 D OI 牶牨牥牣牨牰牬牴牥牤j 牣cn ki 牣issn 牣牨牥牥牨牠牫牰牰牥牣牪牥牥牱牣牥牭牣牥牨牬
近十年来，我国的铝氧化着色工艺技术发展较快，很多工厂已采用了新的工艺技术，并且在实际生产中积累了丰富的经验。已经成熟和正在发展的铝及其合金阳极氧化工艺方法很多，可以根据实际生产需要，从中选取合适的工艺。 在选取氧化工艺之前，应对铝或铝合金材质情况有所了解，因为，材料质量的优劣、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、范济同志已有专门论述(参看《电镀与涂饰》1982年第2期P.27)。比如，铝材表面如有气泡、划痕、起皮、粗糙等缺陷，经阳极氧化后，所有疵病依然会显露出来。而合金成份，对阳极氧化后的表面外观，也产生直接的影响。比如，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，氧化后的表面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均匀色调，含镍的呈淡黄色。一般而言，只有含镁和含钛量大于5%的铝含金，经氧化后可以得到无色透明且光亮、光洁的外观。 在选择好铝及铝合金材料后，自然就要考虑到选取合适的阳极氧化工艺。目前，我国广泛应用的硫酸氧化法、草酸氧化法及铬酸氧化法，均在手册、书刊上有过详细的介绍，不必赘述。本文谨就目前在国内正在发展中的一些新工艺，以及国外的一些方法，作扼要的介绍。 一、国内已发展的新工艺 (一)草酸-甲酸混合液交流快速氧化 采用草酸-甲酸混合液，是因为考虑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(阻挡层和障壁层)加速溶解，从而使成为多孔层(即氧化膜外层)的作用。这种槽液的导电率可以得到提高(即可提高电流密度)，使氧化膜能快速生成。与纯草酸氧化法相比，这种溶液能使生产率提高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年正式纳入日本国家标准，并为日本北星日轻家庭用品株式会社所采用。其特点是成膜快，膜的硬度、耐磨、耐腐蚀性能都比普通的硫酸氧化法高，膜层呈银白色，适用于印花、着色产品。我国铝制品行业赴日考察后，于1979年开始推荐使用。其推荐工艺配方为: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理。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，很受群众喜爱。 (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，因而要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:首先进行草酸氧化，生成金黄色膜层后，再用高锰酸钾20g/l、H2SO41g/l的溶液进行阳极氧化处理而成。沈阳铝制品厂曾应用此工艺生产军用水壶及炊具用品。 (五)多色氧化 将已染色而未封闭的阳极氧化层，用铬酸或草酸润湿，使CrO3铺展，已染色的制品的
. .. 硬质阳极氧化与普通阳极氧化的区别 一、铝合金硬质氧化的优势： 1、铝合金硬质氧化后表面硬度最高可达HV500左右。 2、氧化膜厚度25-250um。 3、附着力强，根据硬质氧化所生成的氧化特点：所生成的氧化膜有50%渗透在铝合金内部，50%附着在铝合金表面（双向生长）。 4、绝缘性好：击穿电压可达2000V（完善的封孔）。 5、耐磨性能好：对于含铜量未超过2%的铝合金其最大的磨耗指数为3.5mg/1000转。其他所有的合金磨耗指数不应超过1.5mg/1000转。 6、无毒：氧化膜和用来生产阳极氧化膜的电化学工艺应对人体无害。 因此很多行业为了减轻产品的重量、机械加工的方便、环保低毒等要求，目前有的部分产品中的部份零部件由铝合金硬质氧化来代替不锈钢、电镀硬铬等工艺。 二、硬质阳极氧化和普通阳极氧化的区别： 硬质氧化的氧化膜有50%渗透在铝合金内部，50%附着在铝合金表面，因此硬质氧化后产品外部尺寸变大，内孔变小。 （一）操作条件方面的差异： 1、温度不同：普通氧化18-22℃左右，有添加剂的可以到30℃，温度过高易出现粉末或裂纹；硬质氧化一般在5℃以下，相对来说温度越低硬质越高。 2、浓度差异：普通氧化一般20%左右；硬质氧化一般在15%或更低。 3、电流/电压差异：普通氧化电流密度一般：1-1.5A/dm2；而硬质氧化：1.5-5A/dm2；普通氧化电压≤18V，硬质氧化有时高达120V。 （二）膜层性能方面的差异： 1、膜层厚度：普通氧化膜层厚度相对较薄；硬质氧化一般膜层厚度>15μm，过低达不到硬度≥300HV的要求。 2、表面状态：普通氧化表面较光滑，而硬质氧化表面较粗糙（微观，和基体表面粗糙度有关）。 3、孔隙率不同：普通氧化孔隙率高；而硬质氧化孔隙率低。 4、普通氧化基本是透明膜；硬质氧化由于膜厚，为不透明膜。 5、适用场合不同：普通氧化适用于装饰为主；而硬质氧化以功能为主，一般用于耐磨、耐电的场合。
作者创智涂装来源本站浏览1110 发布时间2011/10/10本表示出了在阳极氧化和封孔中容易出现的缺陷的特征、成因和防治措施
铝材阳极氧化封孔,不挂灰时间短. ? 信息名称：铝材阳极氧化封孔,不挂灰时间短. 所在地：山东省威海市 发布时间：2011-07-08 加入收藏夹 联系人：郭小姐 威海云清化工开发院 联系人：郭小姐女士 电话：86-
手机： 传真：86- 邮件： 地址：山东省威海市文化中路89-2号 查看全部产品进入展厅 一、产品用途： 本品为浅绿色粉末,适用于建筑铝型材和其他铝制品的封孔处理,本品封孔温度范围宽,它能够改善表面装饰的无色金属络合物, 在其它物质的支持下，依靠镍和氟化物离子的协同效应，发挥作用。 二、性能特点: 1、同热水封孔的工艺相比, 冷封孔能缩短处理时间和节约加热所需的能源, 从能源成本和阳极氧化物生产线能力的角度来考虑这种优点就相当重要。 2、这种产品的结合能防止干净阳极氧化铝部件发绿的退色现象。不产生白霜,其耐蚀性和耐磨性及硬度均高于沸水封孔处理. 三、槽液组成及工艺条件: 本品浓度 3.5-5.0克/升 去离子水余量 PH值5-5.6 温度25-35℃ 时间8-15分钟（一分钟能封一个微米厚的氧化膜） Ni+ 0.9-1.2克/升 F- 0.3-0.85克/升 消耗量：0.8-1.5千克/吨材（约400m2） * 封孔后第一道用冷水洗,然后在进行温水洗.温水槽温度：60℃；时间：5分钟 四、注意事项 1、槽材料: 衬有塑料的钢或不锈钢。特别须知要点:建议对溶液作过滤处理, (不可用筒式过滤器)。为了保证溶液能长期使用, 避免溶液被全部排放, 每立方米中物料通过量达到1000m2，就应排放50 L/m3的槽液.
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，易进行封孔或着色处理， 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，发生局部无氧化膜，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。 (3)铝合金硫酸阳极氧化处理后，氧化膜呈疏松粉化甚至手一摸就掉，特别是填充封闭后，制件表面出现严重粉层，抗蚀性低劣。这一类故障多发生在夏季，尤其是没有冷却装置的硫酸阳极化槽，往往处理1-2槽零件后，疏松粉化现象就会出现，明显地影响氧化膜的质量。 由于铝合金阳极氧化膜电阻很大，在阳极氧化工艺过程中会产生大量焦耳热，槽电压越高产生热量越大，从而导致电解液温度不断上升。所以在阳极氧化过程中，必须采用搅拌或冷却装置使电解液温度保持在一定范围。一般情况下，温度应控制在13～26℃，氧化膜质量较佳。若电解液温度超过30℃，氧化膜会产生疏松粉化，膜层质量低劣，严重时发生“烧焦”现象。另外，当电解液温度 恒定时，阳极电流密度也必须予以限制，因为阳极电流密度过高，温升剧烈，氧化膜也易疏松呈粉状或砂粒状，对氧化膜质量十分不利。 (4)偶然发生铝合金硫酸阳极氧化后氧化膜暗淡无光，有时产生点状腐蚀，严重时黑色点状腐蚀显著，导致零件报废，引起较大损失。
硬质阳极氧化膜应怎样检验? ①合格的氧化膜层呈均匀的深黑色、蓝黑色或褐色。 ②氧化膜厚度约50μm。 ③氧化膜硬度HV≥300。 ④若氧化膜是均匀的灰黑色，只要厚度和硬度符合设计要求，仍为合格。 ⑤氧化膜虽然是均匀的深黑色、蓝黑色或褐色，厚度和硬度也符合设计要求，但有许多白色或灰白色点，则不合格。 ⑥氧化膜虽然是均匀的深黑色、蓝黑色或褐色，但有有规律的一道道不均匀现象，这是基体金属的毛病，只要厚度和硬度符合设计要求，也为合格。 ⑦氧化膜上不允许有因烧焦而形成易擦掉的疏松膜层和因局部受热使氧化膜被腐蚀的光 亮斑点和边缘、圆角部分膜层脱落的现象。整个零件表面除夹具印外，局部表面不得有无氧化膜的地方。允许包铝钣金件氧化膜出现小的裂纹。 ⑧氧化膜的厚度测定。从零件或试件上切取横向试片，在金相显微镜下测定氧化膜的厚度，也可以用涡流测厚仪直接测出氧化膜厚度。 ⑨氧化膜的硬度测定：氧化膜的硬度(显微硬度)可以用显微硬度值在横向试片上测出，不应低于300kgf／mm2，LYl2合金不低于250kgf／mm2。 硬质阳极氧化合金成分影响膜均匀完整，如何处理? 铝铜、铝硅、铝锰合金，硬质阳极氧化困难较大；当合金中铜含量超过5％或硅含量超过7．5％时，不适合用直流电硬质阳极化。 处理方法：当采用交直流叠加方法时，含量范围可以放宽。 硬质阳极氧化电流密度不当怎样影响膜硬度?如何处理? 影响： ①电流密度超过8A／dm2时，因受发热量的影响，硬度反而下降； ②电流密度太低，电压升高得慢，虽发热量减少，但膜层受到硫酸的化学溶解时间较长，所以硬度较低。 处理方法：电流密度和膜层硬度的关系比较复杂，欲得到理想硬度的膜层，就要根据不同材料来选择适当的电流密度，通常为2～5A／dm2。 硬质阳极氧化液温度低时硬度低如何处理? 纯铝硬质阳极化时，温度接近0℃时，其硬度降低。 处理方法： ①为获得高硬度的氧化膜，有包铝层的钣金件，在6～11℃下进行硬质阳极化处理； ②一般来说，如温度下降，耐磨性就增高，这是由于电解液对膜的溶解速度下降所致。 硬质阳极氧化槽液总浓度调整用一次后，总当量浓度增加，得不到黑硬膜如何处理? 原因：可能是苹果酸分解成低分子的有机酸(如乙酸)。 处理方法：加入适量的水玻璃稀释溶液。 硬质阳极氧化LYl2硬铝周围膜白、厚、硬度小，黑膜不易连成片是什么原因?如何处理?
阳极氧化中烧损行为及防止 作者:汉霖企业 阳极氧化中烧损行为及防止 王平，魏晓伟 (西华大学材料科学与工程学院，四川成都610039) 摘要：利用自制脉冲恒流电源装置，对活塞(ZL109)硬质阳极氧化进行了试验研究。分析讨论了在大电流密度下阳极氧化烧损的原因，得出了电流密度、氧化面气泡、合金成分等是阳极氧化过程中烧损的主要影响因素，提出了防止氧化面烧损的措施。 关键词：阳极氧化；电流密度；气泡；烧损 阳极氧化是指铝及其合金的表面处理方法，可以制得高品质的防护、装饰和功能性膜。为了提高氧化膜性能，需要得到厚而致密的氧化膜。硬质阳极氧化在低温电解液和大的氧化电流密度下可以生成致密而硬度 很高的氧化膜。然而在低温电解液和高的电流密度下，由于电流在氧化面上的分布不均匀和受铝合金成分、槽液温度、电压、膜厚等因素的影响，会引起氧化面局部电流过大，氧化面反应热和焦耳热散失不良时，导致氧化膜电击穿，造成基体的局部破坏形成“烧损“。常规阳极氧化法为避免烧损，电流密度都选用1～5 A／dm2，这样虽然避免了烧损，同时也降低了生产效率。文章利用自制阳极氧化设备，对活塞(ZL109)进行了电流密度为5～ 9 A／dm 2的硬质阳极氧化试验研究，提出了防止氧化面烧损的措施。 1 试验 1．1 实验材料和装置 选用ZL109活塞为实验对象，其成分(质量分数)为：11％～13％si，0．5％～1．5％Cu，0．8％～1．3％Mg，0．8％～1．5％Ni， Al为余量。 装置：自制的脉冲恒流电源WD20．500型、脉冲电源电流输出为0～500A(直流)和0～500A(脉冲)并具有恒流特性，脉冲周期、占空比、脉冲形状(梯形、矩形)均可调，空载电压为125V左右，电源功率在30W 左右。PVC氧化槽、热交换器、阴极不锈钢板、测厚仪(Minitestl00FN型)、显微硬度计(Hx．1000型)、温度计、搅拌器等设备。 1．2 氧化处理 对活塞顶部进行局部氧化处理，非氧化区采用密封效果极佳的橡胶件密封。 工艺过程如下：活塞一碱性除油一去离子水洗一装挂具一酸洗一水洗一硬质氧化一去离子水洗一封闭一干燥。 (1)碱性除油。室温下，工件在氢氧化钠(15％)、表面活性剂(5％)溶液中处理3～5min以除去表面的油污。 (2)酸洗。碱性除油后，针对表面部分碱液残留，再采用浓度为20％-30％的硫酸溶液来酸洗活塞的待氧化面，不但能中和氧化面上的残留碱液，而且可以消除氧化面“挂灰”吸附膜。 (3)硬质氧化工艺条件。H2SO4浓度160～200g／L，添加剂(苹果酸和草
阳极氧化 产品名称：阳极氧化后 产品编号： 备注： 阳极氧化是铝及其合金通过电化学方法在其表面形成转化膜的过程。常规铝氧化膜可以满足顾客对铝表面从外观到性能的绝大多数渴求。 常规铝阳极氧化膜的优势: a、抗（大气）侵蚀能力可与不锈钢相比 b、表面硬度高150～300HV 减少了擦划可能 c、电绝缘性电击穿电位达1000V可与瓷器相比 d、装饰性优良着色膜颜色达数十种，这些被改性的染料，其 耐久性已达到满意。 e、氧化膜的更多优势多孔氧化膜可以进行化学着色、电解着色以及 自然发色工艺获得数十种不同的着色表面，并可以套字、套图案和作画，还可 以吸附、香料、光粉等等，制成各种功能性氧化膜。 阳极氧化膜主要应用领域 国防工业、汽车工业、航空航天工程、制药工业、电子及机电一体化产业、医疗器械、运动器材、装饰与装潢产业、工业标牌、仪表面板等。 阳极氧化膜着色方法分类 1、化学着色法 包括有机染料着色和无机着色两类
有机着色：颜色鲜艳、工艺简单、成本低，可着出几十种至上百种颜色。 缺点：不耐日光，耐老化性能差。 无机着色：着色膜较暗，稳定性好。 缺点：颜色范围窄，除金黄色外其它很少采用。 2、电解着色 颜色牢固性好，适宜户外使用，耐久性可达20年以上。 缺点：色掉单一、多为金黄——青铜——古铜色，成本高。 3、自然发色 色泽牢固，耐候性好，耐久性可达20年以上。 缺点：对合金选择性高，着色一致性差。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 产品名称： 阳极氧化前 产品编号： 编号一 备 注： 铝阳化氧化（综合）生产能力: 槽液的容量
铝合金阳极氧化前处理工艺是决定产品外观质量的重要环节，型材机械纹的去除、起砂、亚光、增光等多种质量要求均由前处理工艺决定。传统的前处理工艺分为三种：（1）、碱蚀工艺：由除油→水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→氧化组成，即型材经除油后，在碱蚀槽中经碱蚀处理去除机械纹和自然氧化膜、起砂，然后经出光槽除去表面黑灰，即可进行阳极氧化。该工艺的核心工序是碱蚀，型材的表面平整度、起砂的好坏等均由该工序决定。为了达到整平机械纹的目的，一般需碱蚀12-15分钟，铝耗达40-50Kg/T，碱耗达50Kg/T。如此高的铝耗，既浪费资源，又带来严重的环保问题，增加废水处理成本。该工艺已采用了100多年，全球大部分铝材厂沿用至今，直到近两年，才由酸蚀逐渐取代。 （2）、酸蚀工艺：由除油→水洗→酸蚀→水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→氧化组成。型材经除油后先酸蚀，后碱蚀，出光，完成前处理。该工艺的核心工序是酸蚀，去机械纹、起砂等均由酸蚀决定。不同于碱蚀，酸蚀的最大优点是去机械纹能力强、起砂快、铝耗低，一般3-5分钟即可完成，铝耗几乎是碱蚀的1/8-1/6。从工作效率和节约资源的角度看，酸蚀无疑是碱蚀工艺的一大进步。然而，酸蚀的环保问题更加突出：酸槽的有毒气体HF的逸出及水洗槽Fˉ的污染。氟化物一般都有剧毒，处理更加困难。另外，酸蚀处理后，型材外观发黑发暗，尽管不得已延续了碱蚀和出光，可增亮一些，但仍然很暗，既增加了工序，又损失了光泽，这些问题至今还没有有效的解决方案。 （3）、抛光工艺：由除油→水洗→抛光→水洗组成，型材经除油后即放入抛光槽，经2-5分钟抛光后，可形成镜面，水洗后可直接氧化。该工艺的核心工序是抛光，去纹、镜面都在抛光槽完成。抛光具有铝耗低、型材光亮的优点，但抛光槽的NOx的逸出，造成严重的环境污染及操作工的身体伤害，同时，昂贵的化工原料成本等因素也制约了该工艺的推广。通观上述三种工艺，虽各有特点，但缺点也比较突出，如碱蚀铝耗高、碱渣多、工效低；酸蚀氟化物污染、型材发暗；抛光污染严重，成本过高等等。这些工艺要么污染了环境，要么浪费了铝资源，要么降低了铝材表面质量，亟待进行工艺改进。 二、整平光亮工艺所谓整平光亮工艺，是继抛光、碱蚀、酸蚀之后推出的一项 新的表面前处理工艺，是对碱蚀、酸蚀工艺的深刻改造和变革，它既具有酸蚀铝耗低、去机械纹能力强、起砂快的优点，又具有抛光的亮丽，但却根本杜绝了抛光NOx污染、酸蚀氟化物污染、碱蚀碱渣污染等弊端，是一项颇具前途、具有革命性的新工艺。 (一)、工艺流程整平光亮工艺比酸蚀、碱蚀要简单得多，甚至比抛光工艺都简单，主要由下述工序组成：整平光亮→水洗→氧化。本工艺的核心是整平光亮，整平机械纹、起砂、光亮等均由整平光亮槽完成，整平光亮后即可氧化，省去除油、碱蚀、中和等工序。 (二)、型材外观经过整平光亮技术处理过的型材具有三大特点：1、平整：在整平剂作用下，1-5分钟内，可完全去掉机械纹，表面特别平整。2、细砂：在起砂剂的作用下，型材表面起了一层均匀细砂，是喷砂和酸蚀技术很难达到的。3、光亮：在光亮剂的作用下，型材表面非常光亮，几乎可跟抛光材媲美。 (三)、适用范围1、建筑型材：银白料经整平光亮后，表面非常平整、光亮、砂粒细腻均匀；着色、染色与整平光亮技术的结合，使得型材表面象经过打蜡处理后一样鲜艳；电泳与整平光亮技术的结合能大幅度提高型材档次。2、工业用材：汽车轮毂、自行车圈、自行车架等用铝合金制成的各类工业用材都可用整平光亮技术处理，以取代机械抛光，提高生产效率及产品档次。3、家用电器：很多家用电器铝制外壳，都可借助本技术提高外观质量。灯饰及装饰用材也可借用本技术。 (四)、工艺规范1、开槽：整平光亮液(开槽液) 2、生产：温度：95－110℃时间：1-5min 3、添加：当槽液液面不能满足生产要求时，应及时补充添加液。补充添加液时一定要补充到初始液位。添加后，应充分搅拌槽液，然后开始生产。 4、管理：整平光亮槽管理非常
硬质氧化的技术介绍 一.硬质氧化介绍： 硬质氧化全称硬质阳极氧化处理。阳极氧化是将金属置于电解液中作为阳极，使金属表面形成几十至几百微米的氧化膜的过程，这层氧化膜的形成使金属具有防蚀，耐磨的性能。硬质阳极氧化膜一般要求厚度为25-150um，大部分硬质阳极氧化膜的厚度为 50-80μm；膜厚小于25μm的硬质阳极氧化膜，用于齿键和螺线等使用场合的零部件，耐磨或绝缘用的阳极氧化膜厚度约为50um，在某些特殊工艺条件下，要求生产厚度为125um以上的硬质阳极氧化膜，但是必须注意阳极氧化膜越厚，其外层的显微硬度可以越低，膜层表面的粗糙度增加。 硬质阳极氧化的槽液，一般是硫酸溶液以及硫酸添加有机酸，如草酸、氨基磺酸等。另外，可通过降低阳极氧化温度或降低硫酸浓度来实现硬质阳极氧化处理。二．铝合金的硬质阳极氧化处理 1.铝是比较活泼的金属，标准电位-1.66v，在空气中能自然形成一层厚度约为0.01～0.1微米的氧化膜，这层氧化膜是非晶态的，薄而多孔，耐蚀性差。但是，若将铝及其合金置于适当的电解液中，以铝制品为阳极，在外加电流作用下，使其表面生成氧化膜，这种方法称为阳极氧化。阳极氧化所得的氧化膜与金属晶体结合牢固，因而大大提高了金属及其合金的耐腐蚀能力，并可提高表面的电阻而增强绝缘性能。经过氧化的铝导线可做电机轴变压器的绕组线圈。 2.通过选用不同类型、不同浓度的电解液，以及控制氧化时的工艺条件，可以获得具有不同性质、厚度约为几十至几百微米的阳极氧化膜，其耐蚀性，耐磨性和装饰性等都有明显改善和提高。 3. 阳极氧化形成的氧化膜为透明，由于金属铝氧化膜具有多孔性，吸附性能强，因而可染上各种鲜艳的色彩。对于不需要染色的表面孔隙，则要进行封闭处理，使孔隙缩小，防止腐蚀性介质进入孔中引起腐蚀。对需要染色的工件，通过有机物染色后再封孔即可。 三.铝合金阳极氧化的分类： 铝是钝化型金属，与钛、钽、铌等金属一样，表面钝态氧化膜是提供保护的重要因素，因此，阳极氧化是一种非常有效的金属保护手段。铝的阳极氧化处理工艺可以从多种角度加以分类，比如按照电解质溶液、阳极氧化电源波形、阳极氧化膜结构、阳极氧化的特性等加以分类：