铝合金的阳极氧化及电解着色工艺

铝阳极氧化着色工艺及色彩原理铝阳极氧化着色工艺一般包括以下步骤：准备工作、阳极氧化、着色和封孔。

首先，需要对铝制品进行表面清洁，以去除杂质和油污等。

然后将铝制品浸入含有硫酸等化学物质的电解槽中，使其成为阳极，通过电解反应在表面生成一层氧化膜。

此时，铝制品外表形成了一层均匀的氧化膜，但颜色为银白色。

为了使其呈现出不同的颜色，需要使用着色剂，将铝制品浸入含有染料的溶液中。

染料的种类决定了最终颜色，可选用的着色剂有无机酸盐、有机颜料、金属颜料等。

着色剂通过渗透或吸附的方式颜色进入氧化膜内部，使其产生各种不同的颜色。

最后，通过封孔处理来增加氧化膜的密封性能，提高耐腐蚀性。

铝阳极氧化着色的色彩原理主要涉及到两个方面：氧化膜的结构与色彩特性、着色剂与颜色之间的相互作用。

首先，氧化膜是由氧化铝组成的多孔膜层，该膜层具有特定的孔隙结构，孔隙大小、形状以及其分布情况会影响光线的折射和散射。

这种孔隙结构会使光线在氧化膜内部发生多次的反射和干涉，导致不同波长的光波长在氧化膜中的传播路径不同，从而产生不同颜色。

其次，着色剂是通过渗透或吸附的方式进入氧化膜内部，并与其表面相互作用。

不同的着色剂具有不同的化学性质和吸附特性，对光线的吸收、反射和散射起到不同的作用，从而影响色彩的呈现。

铝阳极氧化着色工艺广泛应用于实际生产中的颜色选择上，可以通过控制氧化膜厚度和染料使用量来调节颜色的深浅。

一般来说，氧化膜越厚，颜色越深，颜色也会随着染料浓度的提高而加深。

同时，还可以通过改变氧化膜的孔隙结构来调节反射和干涉效果，从而改变颜色的亮度和饱和度。

总之，铝阳极氧化着色工艺通过氧化膜的结构和着色剂的相互作用，使铝制品呈现出多种各具特色的颜色。

这一工艺不仅能够提高铝制品的耐腐蚀性能，还能增加其美观度，满足不同领域对铝制品颜色的要求。

铝合金阳极氧化电解着色是铝合金表面处理中重要的方法之一。

将铝合金置于适当的电解液中作为阳极通电处理，表面会生成厚度为几个至几十个微米的阳极氧化膜，氧化膜的表面是多孔蜂窝状的。

上世纪60年代，人们开始利用氧化膜的多孔性，将阳极氧化和电沉积技术相结合发明了电解着色技术。

铝合金阳极氧化电解着色技术最初起源于欧洲，由于该工艺操作简便、工艺简单、成本低廉，广泛应用于汽车、航空、造船、机械、建筑和日常生活等多方面。

我国的电解着色技术开始于上世纪80年代，一直以来都是镍盐、锡盐电解着色工艺，由于颜色单一、着色液的稳定性和分散性差等问题一直没有得到很好解决，而且随着时代的进步，工业上对电解着色的工艺条件和应用要求越来越高，为了满足市场的需要，研究人员一直在做着不懈的努力。

1.1铝的性能和用途铝(Afuminum)是自然界中分布最广，储量最多的元素之一，广泛分布于岩石、泥土和动、植物体内，其含量约占地壳总质量的8.2%，仅次于氧和硅，比铁(约占2.1%)、镁(约占2.1%)和钛(约占0.6%)的总和还要多川。

1854年，法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合，通人氯气后加热得到NaCI，AIC13复盐，再将此复盐与过量的钠熔融，得到了金属铝。

这时的铝生产工艺复杂，成本高，应用非常有限，直到1886年，美国的豪尔和法国的海朗特，分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝，奠定了今天大规模生产铝的基础。

一个世纪的历史进程中，铝的产量急剧上升，到了20世纪60年代，铝在全世界有色金属产量上超过了铜而位居首位，它的用途涉及到许多领域，大至国防、航天、电力、通讯等，小到锅碗瓢盆等生活用品。

它的化合物用途非常广泛，不同的含铝化合物在医药、有机合成、石油精炼等方面发挥着重要的作用[2]。

纯的铝很软，强度不大，有着良好的延展性，可拉成细丝和轧成箔片，大量用于制造电线、电缆、无线电工业以及包装业。

它的导电能力约为铜的三分之二，但由于其密度仅为铜的三分之一。

让我们来给自己DIY的铝合金零件穿上漂亮的外衣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(按100%计)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(波美度约16.5-18.0)。

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(每升溶液加入5-6克)。

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(见下表)中浸泡，生成带色化合物，达到染色目的。

建筑铝型材的阳极氧化和电解着色
建筑铝型材的阳极氧化和电解着色是一种将铝材经过一定工艺处
理后，在其表面生成一层致密、耐磨、耐腐蚀、不易褪色的氧化铝膜
的过程。

阳极氧化和电解着色采用的先后顺序不同，但都是在铝型材
表面形成氧化铝膜，阳极氧化一般后需要进行电解着色，否则铝型材
的表面将呈现出一种无色状态。

阳极氧化过程是将铝型材浸泡在氧化池中，通过控制电解液、电压、温度等条件，使铝表面形成一层微细的多孔氧化铝膜。

而电解着
色则是将经过阳极氧化处理的铝型材放在着色池中，通过改变电解液、电压等条件，使氧化铝膜进一步变色，形成不同颜色的氧化铝膜。

建筑铝型材经过阳极氧化和电解着色后，具有外观美观、耐候性
能好、防腐蚀性能强、使用寿命长等优点，被广泛应用于建筑工程中
的门窗、幕墙、天花吊顶等领域。

铝合金阳极氧化着色
铝合金阳极氧化着色是一种对铝合金的表面进行处理，以增加其耐腐蚀性和美观性的方法。

这个过程包括将铝合金件浸入电解槽中，通过施加电流使铝合金表面生成一层氧化铝膜。

在氧化铝膜形成后，可以在膜上进行着色处理。

着色的方法可以通过使用不同的着色剂和处理条件来实现不同的颜色效果。

常用的着色方法有两种：吸附型着色和电解着色。

吸附型着色是将着色剂溶液浸泡在形成的氧化铝膜中，着色剂会通过吸附作用附着在氧化铝膜上，达到着色的效果。

着色剂可以是天然染料或合成染料，如金红石红、钴胺蓝、石榴红等，可以实现不同的颜色选择。

电解着色是将着色剂溶液与电解液混合，并将铝合金件浸泡其中，在施加电流条件下进行着色。

电解着色的优点是可以实现更加均匀的着色效果，并且可以在氧化铝膜上实现更高的吸附量和更稳定的着色层。

着色剂可以是有机染料或无机染料，如铬酸盐、硫酸盐、硫氰酸盐等。

通过阳极氧化着色，可以为铝合金件提供耐腐蚀性和装饰性的保护，使其具有更长的使用寿命和更好的外观。

这种方法广泛应用于建筑、汽车、电子等领域中对铝合金件的表面处理。

铝及铝合极氧化着色工艺流程及原辅材料铝及铝合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。

实验一铝阳极氧化与染色技术一、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。

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：机械网址导航;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＝／cm3150－200g／L最佳值160g／LCK－LY添加剂20－35g／L 最佳值30g／L铝离子－20g／L最佳值5g／LCK－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;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;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;在磷酸中采用直流恒压电解的方法对铝试样进行阳极氧化处理;实验表明,随着电解电压的升高,阻挡层厚度、多孔层胞径和孔径均呈线性增加,其原因与离子迁移等密切相关;此项技术起源于本世纪30年代,由于磷酸氧化膜具有很强的粘合力,是电镀、涂漆的良好底层,因此得到越来越广泛的应用;铝及铝合金的硬质阳极氧化铝及其合金经硬质阳极氧化处理后,可在其表面生成厚度达几十到几百微米的氧化膜,由于这层氧化膜具有极高的硬度铝合金上可达400－6000kg/mm2,纯铝上可达1500kg/mm2,优良的耐磨性、耐热性氧化膜熔点可达2050℃和绝缘性,大大提高了材质本身的物理性能、化学性能和机械性能,在国防及机械制造领域获得了广泛应用;硫酸硬质阳极氧化骐骥导航：机械网址导航硫酸法成分简单稳定,操作容易,低温氧化可获得数十至数百微米的硬质膜;硫酸硬质阳极氧化的主要缺陷是一般要在低温下进行,而且受铝合金组成的影响很大;混合酸常温硬质阳极氧化混合酸常温硬质阳极氧化是指以硫酸为主,加入少量草酸等二元酸,以获得较厚的膜,同时扩大使用温度的上限,可允许将阳极氧化温度提高到10－20℃之间,所获得氧化膜的特征与硫酸阳极氧化膜相似;在10－20℃下电解,能获得耐磨性好的氧化膜和高着色率；实行高电流密度的混合酸电解,可防止氧化膜溶解,可在较高的温度下实施,降低生产成本,使膜层更加平滑、光洁、细密,厚度更大,硬度更高;脉冲硬质阳极氧化脉冲硬质阳极氧化采用间断电流或交替的高低电流进行氧化,成功避免了烧焦和粉末,在室温下,所获得氧化膜在硬度、耐蚀性、柔性、电阻和厚度的均匀性方面均优于一般的直流氧化,并且生产效率可提高3倍;氧化膜性能比较见表1;铸铝合金硬质阳极氧化4合金中含有较多的硅超过7%就很难在硫酸体系中进行阳极氧化,而ZL102合金含硅量高达10%－13%,高硅的存在,容易造成硅的晶向偏析,导致成膜困难,膜层均匀性差;欧阳新平等人通过实验研究,研制出了适合高硅铝合金硬质阳极氧化的工艺配方,使直流电源成功地在ZL102合金上制取性能良好的硬质氧化膜;该实验采用恒电流法,附加空气搅拌,得出的最佳工艺配方为4：硫酸ρ=cm315－40g/L磺基水杨酸20g/L添加剂M Y－L电流密度3－6A/dm2时间 60min温度0℃其中M Y是一种阴离子表面活性剂,同时也是Al3＋的络合剂;它能优先吸附在高电流密度处并放电使电场分布均匀,同时也能起到缓冲作用,抑制氧化膜的溶解,从而获得均匀平整的氧化膜;周建军等人以直流叠加脉冲电源对含铜的高硅铸造铝合金进行硬质阳极氧化,研究了电源脉冲幅度对膜层性能的影响;实验的最佳工艺条件为5：硫酸ρ=cm3120－160g/L添加剂7－8g/L脉冲比∶电流密度－dm2温度0℃时间 50min搅拌压缩空气结果表明,提高氧化时电源的脉冲幅度能明显提高膜层性能;利用直流叠加脉冲硬质阳极氧化,能够在难于氧化的含铜、高硅的铸造铝合金上生成性能较好的氧化膜;低压硬质阳极氧化6绝大多数铝合金硬质阳极氧化零件,特别是零件的密封面和滑动配合部位,不仅要求膜层具有较高的硬度和厚度,而且还要求低的粗糙度－;雷宁等通过对氧化过程中零件表面状态的分析及膜层增长速率的测定,找出了影响氧化膜质量及表面粗糙度的主要原因,提出了低压硬质阳极氧化工艺：硫酸ρ=cm3220－240g/LT －2－2℃t 180minDA －dm2最终电压≤40V给电方式：初始20min内,电流密度升至－dm2,并始终保持至氧化结束;此外,成都飞机工业集团公司根据美军标MIL－A－8625F及麦道公司标准评价铝合金阳极氧化膜的各项性能,研究了具体材料及施加电流密度对膜厚、成膜时间、耐蚀性、耐磨性和烧毁率的影响;结果表明：在交流叠加电源所产生的高电流密度下可得到质量较好的铝合金阳极氧化膜;3 电解着色经阳极氧化后的铝材进行电解着色,可以提高装饰效果和商品价值;氧化膜的厚度、均匀性及结构与电解着色速度和色差有直接关系;电解着色时金属离子是在膜孔底部的阻挡层上还原沉积的;由于金属粒子受光的散射作用而显色;欲在阻挡层上沉积金属,关键在于活化阻挡层;所以要使用交流电的极性变化来提高其化学反应活性;又由于阻挡层具有整流作用,将交流电变成了直流电,故铝一侧电流的负成分占主导,进入膜孔内的金属离子被还原析出;以往铝型材着色大都是青铜色系,以单锡盐或镍锡混盐为主;近年来电解着古铜色将被钛金色、金黄色、仿不锈钢色、浅红色、香槟色、银灰色等多种浅色调所代替;钛金色鲜活而不妖艳,黄中透红,令人赏心悦目,并具有着色成本较低,增值较高的优点,它作为浅色调中的主色调己十分明显;以银盐和锰盐为主盐的金黄色在香港和越南市场行情良好;锰盐着金黄色逼真,成本较低;但不稳定,不宜连续生产；银盐着色可获得金黄色、绿金色、黄绿色和金土色等多种色调,槽液十分稳定,潜在经济效益好,应开发应用;电解着色工艺的改进铝合金表面着亮黑色工艺7此工艺是经锡铜离子在着色电解槽中进行着色反应后生成的二元金属氧化物膜层,色泽墨黑亮丽,是一种独具特色的铝合金防腐蚀和装饰材料;电解着色液组成为：30% SnSO4,30% NiSO4,15% CuSO4的混合溶液;经氧化处理的铝材为阳极,以石墨电极为阴极,50Hz220V交流电源经调压器调至8V后输入电解槽,电解着色10min,即可得到亮丽的黑色铝合金表面;阳极化铝光干涉电解着色工艺8在用锡盐进行光干涉电解着色的研究中发现,获得蓝色的干涉色最为困难,用普通电解着色方法着色,获得蓝色也是困难的,于芝兰等人在此方面进行了研究;实验材料为L22号工业纯铝,含铝%和LD31相当于美国的6063,试样尺寸L250 mm×50mm×1mm,LD3125mm×25mm 角材,厚,其表面积为；阳极氧化条件,H2SO4ρ=cm3180g/L,18℃,－dm2,30min,膜厚12－14μm；用磷酸直流扩孔处理；锡盐电解着色：SnSO416g/L,H2SO414g/L,混合添加剂16g/L,18－2 0℃,交流着色电压12－14V,此外还使用铜盐和Cu－Ni混合盐电解着色,可得到黄红、绿、蓝较稳定的干涉色;开发新电源是开拓电解着色新工艺的重要手段9改变电源波形和施电方式来提高阳极氧化膜综合性能和开拓电解着色新工艺,是新的研究热点;己商品化的有脉冲、电流反向换相和直流脉冲等电源;功能性氧化和着色兼容的微弧氧化电源,是以提高氧化速度、厚度均匀性、硬度、孔隙率分布和改善孔结构形态为目的;研究新电源可克服化学和电化学方法中的缺陷和局限;4 封闭处理为了提高阳极氧化膜的耐蚀、抗污染、电绝缘和耐磨等性能,铝及铝合金在阳极氧化和着色后都要进行封闭处理;其方法较多,对不着色的氧化膜可进行热水、蒸汽、重铬酸盐和有机物封闭；对着色的氧化膜可用热水、蒸汽、含有无机盐和有机物等封闭;封闭的主要方法沸水和蒸汽封闭采用水蒸汽封闭法,可以有效地封闭所有的孔隙;若在封闭前将氧化后的制件进行真空处理一段时间,则封闭效果更加明显;蒸汽封闭的特点是不发生颜色的透扩散现象,因此不宜出现“流色”;但是蒸汽封闭法所用的设备及成本较沸水法高,所以除非有特殊要求,应尽可能使用沸水法封闭;当用蒸汽封闭时,温度应控制在100－110℃,时间为30min,温度太高,氧化膜的硬度和耐磨性严重下降,因此蒸汽温度不可太高;重铬酸盐封闭此法适宜于封闭硫酸溶液中阳极氧化的膜层及化学氧化的膜层,用本方法处理后的氧化膜显黄色,耐蚀性高,但不适用于装饰性使用;这种方法的实质是在较高的温度下,使氧化膜和重铬酸盐产生化学反应,反应产物碱式铬酸铝及重铬酸铝就沉淀于膜孔中,同时热沉淀使氧化膜层表面产生水化,加强了封闭作用,故可认为是填充及水化的双重封闭作用;通常使用的封闭溶液为5%－10%的重铬酸钾水溶液,操作温度为90－95℃,封闭时间为30min,沉淀中不得有氯化物或硫酸盐;封闭处理工艺的改进常温封闭的研究10常温封闭具有节能、封闭时间短及封孔效果好等优点,己得到广泛的认可及接受;常温封闭液配方及工艺条件如下：醋酸镍5－8g/L氟化钠1－L表面活性剂－L添加剂A 3g/LpH值－T 25－60℃t 10－15min常温封闭工艺所获得的封闭膜具有紧密的结构及优良的耐蚀性能;和沸水封闭方法比较,具有速度快、节约能源、操作简单、原料来源方便等优点;封闭时间越长,其性能越好;水解盐封闭法11水解盐封闭法,又称钝化处理;目前在国内应用较广泛,主要用于染色后膜封闭,其封闭机理是易水解的钴盐与镍盐被氧化膜吸附后,在阳极氧化膜微细孔内发生水解,产生氢氧化物沉淀将孔封闭;工艺配方为：NiSO4·7H2O 4－5g/LCoSO4·7H2O －LH3BO3 4－5g/LNaAc·3H2O 4－6g/LpH值4－6T 80－85℃t 15－20min此法克服了沸水封闭的许多缺点,封孔质量达到了国家标准;微弧阳极氧化微弧阳极氧化又称微等离子体氧化或阳极火花沉淀,是阳极氧化技术的发展,它使用比普通阳极氧化高的电压;微弧阳极氧化突破传统阳极氧化的限制,将Al、Ti、Ta等金属或其合金置于电解液中,利用电化学方法,使该材料表面微孔中产生火花放电斑点,在热化学、等离子体化学和电化学共同作用下,生成陶瓷膜层的阳极氧化方法;放电过程中,每平方厘米铝阳极表面约有105个火花存在,放电时瞬间温度可达8000K以上,生成一种性能类似于烧结碳化物的陶瓷膜;此氧化膜硬度特高,耐磨,绝缘电阻高;在特殊电解液中氧化还可以形成不同色调花纹的瓷釉质感的铝表面,既可作高等装饰材料又可作功能膜,如汽车活塞环、电子工业的绝缘层等;微弧阳极氧化技术采用高电压,大电流的工作方式,在制取多功能保护涂层方面获得越来越广泛的应用,在航天、航空、机械、电子、纺织等工业领域有广阔的应用前景;微弧阳极氧化陶瓷膜层的性能研究12卢立红等人采用脉冲电源,对发动机活塞用铝合金ZL108基体进行了微弧氧化处理;工艺流程为：除油→去离子水漂洗→微弧氧化→自来水冲洗→自然干燥;电解液主要成分为柠檬酸三钠和磷酸钠;微弧氧化电压：工作电压可调,起始击穿电压为80V,最高工作电压为230V;实验表明,微弧氧化膜层表面粗糙度高于一般电镀层和阳极氧化层,远低于各种喷涂层;随着电流密度及强化时间的增加,膜层的表面粗糙度增大;最初随着电流密度的增加,所获得膜的硬度也增加,超过8A/dm2以后,膜层硬度趋于稳定;经微弧氧化后,耐磨性提高了3－4倍;微弧阳极氧化技术的改进微弧氧化自润滑陶瓷覆层13陶瓷层的弱点是摩擦系数高,对磨件磨损加剧;采用一步法电化学方法进行了微弧氧化陶瓷层摩擦学改性研究;采用自制专用脉冲电源,基体材料为ZL108,以碱性微弧氧化电解液为基础,溶入适量硫代钼酸铵及相应添加剂;实验表明,采用微弧氧化后,在铝合金表面一步法共生合成了自润滑陶瓷涂层,其摩擦系数由一般微弧氧化涂层的－降至－,用此工艺制备的摩擦副摩擦学性能显著改善,延长了使用寿命;微弧氧化陶瓷层石墨相采用在微弧氧化过程中同步沉积石墨相的方法可提高陶瓷层的减摩性能,对其进行磨损实验,基体材料为ZL108,所用电解液为NaOH溶液,向原电解液中加入的减摩离子为石墨,同时电解的温度不超过40℃;搅拌使石墨离子悬浮;实验表明,在电解液中加入石墨的方法对Z L108进行微弧氧化的同时,在陶瓷层中同步沉积了石墨第二相,实现了对铝合金微弧氧化陶瓷层减摩改性的目的;5 阳极氧化技术的展望骐骥导航：机械网址导航铝及铝合金阳极氧化技术以提高氧化速度和硬度为发展方向;为提高氧化速度和综合性能建议采用带有脉冲波的EOE－88系列脉冲电源,其输出电压和电流中脉冲成分丰富,相当于每秒有300个小脉冲波叠加在直流波上,成膜速度快;对于厚膜氧化,可采用频率为3－的“快脉冲”电源,充分发挥节电、提高速度和硬度的优势;这种电源在氧化膜为12μm以下时优点不明显;复合阳极氧化作为一种新型的阳极氧化技术,分别在硫酸、草酸和磷酸三钠电解液中添加如Fe3O4、CrO2、TiO2等磁性粉体,Al2O3、SiC、SiN等超硬粉体和石墨等导电性粉体微米级,使其悬浮于电解液中进行阳极氧化;该工艺具有操作容易、设备简单、成本低等优点,与常规阳极氧化比较,其氧化速度、操作温度上限和膜层性能有显著提高;日本的吉村长藏等首先进行了这方面的研究,结果表明,有的粉体可提高膜层硬度,有的粉体可降低氧化槽压,有的粉体则可增加膜层厚度;新近的研究结果表明：Al2O3粉体可使铝在H3PO4溶液中的氧化膜的硬度和耐蚀性提高一倍以上,因而具有广阔的研究前途;添加剂的研究目前十分活跃,添加剂品种繁多,作用机理也不尽相同,添加剂的有效作用使其具有巨大的市场潜力;综上所述,铝及其合金阳极氧化出现了许多新工艺,但也受到各种表面处理方法的挑战,预计在未来10年内,阳极氧化技术仍将是主要的表面处理方法,但工艺技术要不断提高才能长期占主导地位;。

阳极氧化原理：以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金阳极氧化处理。

常用的方法是直流电硫酸阳极氧化法。

工艺过程：表面预处理——阳极氧化——沸水封孔电解着色原理：电解溶液中的金属离子渗到膜孔隙底部还原沉积而使膜层着色的方法，称为电解着色法,也称二次电解法。

工艺过程：表面预处理—直流电硫酸阳极氧化—电解着色—沸水封孔或电泳涂浸。

阳极氧化铝型材能够有效的保护物料免被侵蚀，抗静电、不吸尘且容易清洗；防火，具有优良的散热性；质轻，比重只有不锈钢的三分之一。

外观特点是具有超强金属质感，高档、美观、熠熠生辉；色彩均匀一致、不褪色；触摸后不留手印；阳极氧化工艺表面永不脱落，特别适合家居选用。

1. 阳极氧化预处理工艺更新阳极氧化预处理目的是去除表面自然氧化膜、油脂和杂质，获得均匀洁净的铝表面，有利于优质阳极氧化膜的形成。

我国用户还要求去除挤压条纹，获得均一美观表面。

早期采用碱浸蚀法得到哑光表面，但过度浸蚀使铝损耗很大，一般达到3%～5.5%，不仅增加成本，而且引起严重的环境问题，形成哑光表面又伴随暴露型材本身固有的组织缺陷2.阳极氧化技术之进步以高效节能为目的阳极氧化的工艺参数已数十年未变化，溶液的硫酸浓度和铝离子范围、温度和电流密度均已列入各国标准。

为了提高阳极氧化效率，加快成膜速度，必然要求在保证氧化膜性能的前提下尽量加大电流密度，并想方设法提高成膜系数。

氧化膜厚度是与通过的电量（即电流乘以时间）库仑值成正比，并因合金不同而异。

例如，对于铝合金1100、5005、5052和6063，生成25μm氧化膜需要4700库仓/d㎡；而6061、6082和6300铝合金则需要5500库仓/d㎡.此时若外加电流密度为1.5A/d㎡，则生成20μm氧化膜需要时间为44min，则成膜速度为0.46μm/min.而意大利新近开发的高效高速阳极氧化技术（HEA）成膜速度可提高到1.2μm/min以上，据说可在25℃下电流密度达3A/d㎡稳定地操作。

铝阳极氧化着色工艺与色彩原理铝阳极氧化着色工艺是一种通过阳极氧化处理来改变铝合金表面颜色的工艺。

通过该工艺处理后的铝合金表面具有丰富多样的色彩，不仅美观大方，还具有较强的耐候性和耐腐蚀性。

以下将详细介绍铝阳极氧化着色工艺及其色彩原理。

1.铝阳极氧化工艺铝阳极氧化是指将铝合金材料作为阳极放入电解槽中，经过电解处理后，在铝表面形成氧化膜。

这一氧化膜具有一定的硬度和厚度，可有效提高铝合金材料的耐候性和耐腐蚀性。

铝阳极氧化可通过调整电解槽中的温度、电流密度、电解液成分等参数来改变氧化膜的特性。

2.铝阳极氧化着色工艺a.吸附着色吸附着色是指在阳极氧化膜表面通过吸附有机染料来着色。

这种方法可以产生丰富的色彩，色彩饱和度高，并且具有良好的光泽度。

常见的有机染料有染料黑、染料绿、染料棕等。

着色过程中，铝阳极氧化膜的孔隙可以吸附染料分子，并在孔隙的相互作用下形成染料分子吸附层，从而使铝膜颜色发生变化。

b.金属成分着色金属成分着色是指通过电解方法在阳极氧化膜表层沉积金属盐来实现着色。

这种方法产生的颜色相对较稳定，但颜色较少。

常见的金属盐有铁盐、钴盐等。

金属离子可通过电解那个法在阳极氧化膜表面的孔隙中沉积，从而改变铝膜的颜色。

沉积后的金属盐相对固定，不容易被移除。

3.色彩原理在吸附着色中，有机染料分子与阳极氧化膜孔隙表面的氧化铝之间通过物理吸附作用相互结合，产生色彩。

吸附染料分子的种类和分布与氧化膜孔隙的结构和尺寸有关，这些因素共同决定了氧化膜的色彩效果。

在金属成分着色中，金属离子通过电解沉积在氧化膜孔隙表面，形成了金属陶瓷的结构，从而改变了阳极氧化膜的光学特性。

金属成分可以吸收、反射和散射光线，改变了光线的传播路径和波长，从而产生不同的颜色。

总体而言，铝阳极氧化着色工艺可以通过调整工艺参数和选择合适的着色方法来实现多种色彩的效果。

这种工艺不仅能够提高铝合金材料的外观质感，还能改善其表面性能，增强其耐候性和耐腐蚀性，广泛应用于建筑、汽车、电子等领域。