铝合金黑色氧化

铝及铝合金硫酸阳极氧化染黑色铝及铝合金硫酸阳极氧化后染黑色，使用范围较广，光学仪器、电子散热器件，表面装饰件等方面多用此工艺来满足各自功能上的需要，是铝及其合金阳极氧化后染色工艺中的主要染色品种。

为满足染色层的质量要求，首先要掌握好阳极氧化溶液的配比组成、溶液温度和阳极氧化时间、染色溶液的pH值，以及铝材本身质量、前处理工艺方法等多种工艺技术。

常出现的质量问题是色泽欠真，如黑中显青、黑中显红、黑中留白、黑中发花、灰黑混为一体等，在此将此工艺专设一节，并对技术中遇到过的故障现象和排除实例作简要介绍。

627．染色过程中需注意八大事项(1)加强染色前的冲洗。

工件由阳极氧化槽中取出后要充分冲洗，特别是工件的狭缝、盲孔等处，否则残余的酸、碱在染色过程中会缓慢流出来，使染色溶液的pH值偏离正常范围，并使残留酸碱部位表面的色泽与洁净部位有明显差别，甚至腐蚀氧化膜而显示白色。

(2)阳极氧化后即染色。

工件经阳极氧化后要立即染色。

若工件阳极氧化后在空气中暴露时间过久，膜层孔隙即会缩小，并有可能粘上污物，导致染色困难。

若因染色槽过小，需分批染色时，应把待染色件浸泡在干净的水中。

(3)染色时工件不可重叠。

染色时工件不可重叠，尤其是平面部位，否则由于重叠部位被遮盖而形成阴阳面。

(4)加强染色后的冲洗。

工件表面若不冲洗干净，留有残余颜料将会污染组合件。

孔眼内的酸、碱污液用甩的方法甩去。

(5)染色前、后严禁裸手接触工件，以免该处沾上污物而染不上色，或已染上的色遭到破坏。

(6)染色前、后工件之间切勿可相互碰撞，以免该处氧化膜遭到破坏，露出白色线条。

(7)染色前、后卸下夹具时要防止划伤工件而形成白色道痕。

(8)染色后的工件切不可在高温下烘烤，以免失色泛红。

628．染黑溶液的配方及配制要点(1)配方及工艺条件(2)配制方法。

先将两种颜料混合，用少量水调成浆状，保证无疙瘩，加到盛有1／2体积水的染色槽中，加热煮沸，待冷却后用滤纸过滤，滤去不溶物微粒及液面上漂浮的油状物质，补足水分到规定体积，搅拌均匀后测定pH值，用冰醋酸或氨水调整pH值至工艺要求。

0前言7075铝合金是一种高强度铝合金，它由Al、Cu、Mg、Zn及Cr等元素组成。

该合金加工性能良好，可以采用铣削、冲压、拉伸、锻造、焊接等加工工艺。

该合金材料被广泛应用于航空航天、汽车、电子、机械等领域[1-3]。

阳极氧化是一种电化学反应，它的基本原理是金属表面的氧化过程。

在阳极氧化过程中，金属表面受到电解质的作用，氧化物在金属表面形成一层薄膜，这层薄膜可以保护金属表面不受空气中的氧化剂的侵蚀[4]。

阳极氧化技术可以有效改善金属表面的耐腐蚀性和耐磨性，以提高金属的使用寿命[5]。

然而，阳极氧化技术也存在一些缺点，如处理后的金属表面易出现粗糙、黑线、划伤、毛刺等缺陷，耐腐蚀性和耐磨性可能不够等，因此对铝合金阳极氧化性能的研究极为重要[5]。

有研究表明，6×××系和7×××系铝合金近表面存在连续、链式分布的第二相（含Fe相、含Si、Mn夹杂物颗粒），易形成耐腐蚀差异区，导致第二相周围的Al 优先溶解，在基体上出现沿第二相分布的线性凹坑，形成肉眼可见的黑线条纹缺陷[6-8]。

铝合金在后续加工中产生的划伤、油污等表面缺陷也会在阳极氧化过程中产生黑线[7]。

通过控制熔铸过程中Fe元素、硅剂添加量，加强精炼、过滤、除杂手段的控制，保障铝熔体质量和均质效果可有效减少黑线出现的概率[9-10]。

李飞庆[8]等通过增大铸锭氧化皮切削厚度，优化模具设计增加挤压过程的死区，来减少第二相偏聚和挤压过程中表面受到的擦伤，提高型材的表面质量，进而提升阳极氧化的表面光洁度。

丁小理[11]等发现阳极氧化过程中挤压型材表面的凸起毛刺脱落容易产生黑斑，而未脱落的毛刺还容易产生白线缺陷。

本文分析的零件用于飞机航空座椅，由7075铝合金挤压扁排经机加工和表面阳极氧化制成。

由于大批零件氧化表面存在黑线，无法正常装机使用，造成了非常大的经济损失。

本文通过对7075铝合金零件机加工表面氧化黑线区域和正常区域的显微组织进行对比分析，查明氧化黑线出现的原因，同时提出减轻氧化黑线问题的工艺改进方案。

2017年第6期总第239期《铝加工》技术工程铝合金阳极氧化黑色料端头发红问题探讨洪涛，陆健林，何旭（深圳市华加日西林实业有限公司，深圳518122）摘要：通过对铝型材阳极氧化电解着色各个工序进行试验调查，找出竖挂型材电解着黑色时上端头发红的原因，并揭示了氧化后水洗工序对电解着色颜色的影响。

关键词：电解着色；氧化后水洗；端头发红中图分类号：TG379文献标识码：B 文章编号：1005-4898(2017)06-0051-03doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2017.06.101问题描述铝型材经过阳极氧化之后，进行单镍盐电解着色，颜色由浅到深，从香槟色、浅与深的青铜色一直到黑色[1]。

由于黑色系的特殊性（着色时间长，着色电流、电压高、黑色表面易反映问题等），黑色在日常生产中，难度最大，问题最多。

主要有颜色不黑、起粉、小白点、局部变色等等。

其中，局部变色问题，在竖挂型材上最易出现。

本文中所讲的局部变色指的是端头发红，由于端头色浅，与其它部位黑色颜色比较，即显现出端头发红的现象。

一般是在上端头2mm 以内的地方极易出现，如图1所示。

以下通过多次的试验及调查，并结合排除法，找出端头发红问题的发生源。

图1型材上挂方式及端头发红问题揭示2问题调查2.1确定端头发红出现的位置（1）倒挂试验：将型材倒挂，即上端头用橡胶圈挂住，下端头用铝钩固定。

结果显示，倒挂型材上端头都发红。

（2）上端头接料试验：先挂10cm 的短型材，然后，再在短型材下排挂正常型材。

结果表明，短型材上端头发红。

作者简介：洪涛（1987-），男，广州人，从事铝型材阳极氧化技术工作。

收稿日期：2017－08－30由试验（1）（2）可确定，端头发红只发生在上端头，与材料特性、上端头是否是导电端无关。

由此，再进行着色槽液的调查。

2.2着色工序调查过程（1）增大着色槽液循环量：清理着色槽液循环分配管小孔、循环管道、热交换器，用以增加着色槽循环量。

铝合金氧化颜色
铝合金在氧化时会呈现不同的颜色，这是由于氧化铝膜的厚度和反射光谱的变化所致。

一般情况下，氧化铝膜的颜色会随着膜的厚度变化而变化。

以下是常见的铝合金氧化后的颜色：
1.自然氧化膜：当铝合金暴露在空气中时，会自然形成一个氧
化铝膜。

这种膜的颜色通常为灰白色或淡黄色。

2.硫酸阳极氧化后：通过将铝材浸泡在硫酸溶液中施加电压，
可以形成一层硫酸阳极氧化膜。

这种膜的颜色可以根据氧化时间和工艺参数进行调控，常见的颜色包括黑色、金黄色、红色、蓝色等。

3.硫酸氧化染色后：在硫酸阳极氧化膜的基础上，通过染料浸
泡和热处理，可以使氧化膜中渗入一些颜料颜色，从而实现更多颜色的选择。

需要注意的是，铝合金氧化颜色的稳定性和持久性与氧化膜的质量和环境条件有关。

铝件黑色阳极氧化随着工业技术的不断发展，铝材的应用越来越广泛，尤其是在汽车、电子、建筑等领域中，铝合金制品已成为不可或缺的材料之一。

为了满足市场需求，铝件黑色阳极氧化技术应运而生。

一、黑色阳极氧化的原理黑色阳极氧化是一种在铝表面形成氧化膜的方法，其原理是将铝件浸泡在含有硫酸等物质的电解液中，通过电解作用使铝表面形成一层厚度约为10微米的氧化膜。

这种氧化膜具有一定的硬度和耐磨性，同时还可以在表面形成一层黑色的氧化物，从而达到黑色的效果。

二、黑色阳极氧化的优点1.美观性：黑色阳极氧化处理后的铝件表面呈现出均匀、细腻、光滑的黑色，不仅具有美观性，还可以提高产品的档次和附加值。

2.耐腐蚀性：黑色阳极氧化处理后的铝件表面形成了一层氧化膜，这种氧化膜具有一定的硬度和耐磨性，同时还可以增强铝件的耐腐蚀性能。

3.增强硬度：黑色阳极氧化处理后的铝件表面硬度可以达到HV400-600，比未处理的铝件表面硬度提高了1-2倍。

4.环保性：黑色阳极氧化处理过程中所使用的电解液不含有有害物质，对环境没有污染。

5.成本低：黑色阳极氧化处理的成本相对较低，处理周期短，可以大规模生产。

三、黑色阳极氧化的应用1.汽车零部件：黑色阳极氧化处理后的铝合金零部件，如车轮、车门把手、车窗框等，不仅具有美观性，还可以增加铝件的硬度和耐腐蚀性能。

2.电子产品：黑色阳极氧化处理后的铝合金电子产品外壳，如手机、笔记本电脑等，不仅具有美观性，还可以增加铝件的硬度和耐腐蚀性能。

3.建筑材料：黑色阳极氧化处理后的铝合金建筑材料，如窗框、门框、幕墙等，不仅具有美观性，还可以增加铝件的硬度和耐腐蚀性能，同时还具有防紫外线和隔热的功能。

四、黑色阳极氧化的注意事项1.电解液的配制：黑色阳极氧化处理需要用到电解液，电解液的配制需要按照一定的比例进行，如果比例不正确，会影响处理效果。

2.处理温度的控制：黑色阳极氧化处理需要在一定的温度下进行，温度的控制需要精确，过高或过低都会影响处理效果。

铝阳极氧化染黑色技术要求1夹具的设计与制作1.1夹具的特点阳极氧化用的夹具与电镀用的挂具是截然不同的，若采用电镀用类似挂勾的挂具作阳极化夹具是不适宜的，因为阳极氧化时夹具与工件表面都会很快生成氧化膜，在此过程中夹具与工件稍有松动即会变更触点位置，阻碍电流流通，为此，必须采用具有弹性的夹具夹紧工件。

只有这样才能使阳极氧化过程正常进行。

1.2夹具的结构形式夹具结构以个体式为宜，若采用组装式的，则经几次使用后铆接或焊接处会因腐蚀而松动，阻碍阳极氧化过程中电流的正常流通。

同时，夹具要有一定的横截面积。

一定截面的夹具也就有足够的弹力和夹紧力，使工件与夹具保持良好的接触，保证所夹工件阳极氧化时所需电流正常流通。

避免因接触不良产生热量而烧毁工件。

1.3夹具材料的选择制作夹具以选择硬质铝材为好，硬质铝材弹性好，紧固耐用。

2工件的装夹2.1给夹具清洗去膜在阳极氧化过程中夹具也会产生氧化膜。

为此，使用过的夹具再次使用之前一定要退除氧化膜。

退膜可在铝的除油溶液中进行。

也可将夹具与工件接触部位的氧化膜用锉刀锉去，此法对某些夹具来说还可延长夹具的使用寿命。

2.2装夹位置的选择装夹工件的位置要选择得当，一般应装夹在工件的副面（即非装饰的部位）。

否则工件与夹具的接触部位因被夹具遮盖而无法生成氧化膜，当然也就无法染上颜色，此处即会显现出明显的白色斑点，影响外观质量。

此外，工件装夹后悬挂在溶液中的凹入部位会否产生窝气等问题也要予以考虑。

2.3防止工件装夹变形夹具非同挂具，夹具有一定的弹性。

装夹变形的工件时尤需注意，应避免用力过猛导致工件变形。

2.4防止装夹过松当工件装夹过松时，夹具与工件之间的电流会时通时断，在这种情况下很可能把工件烧毁。

2.5逐一装夹需染色的阳极化件有些单位对某些小件采用纱窗布包扎或用其它方法包扎后作阳极氧化处理。

这种方法虽在一定场合下可节省工时和提高效率，但只可用于某些质量要求不高的本色阳极氧化，即使少量工件在相互遮盖处无法生成氧化膜，也不易被识别出来。

铝合金表面氧化处理
铝合金表面氧化处理方法如下：
1、可以使用碱溶液这种液体去清洗，只要将吸附在铝合金表面上的氧化膜去除之后，再次使用蒸馏水清洗5次左右的次数即可有效的去除铝合金表面上的脏东西。

2、铝合金表面氧化也可借助酸性的液体进行浸泡，普通的白醋酸度只有3%~5%左右，不足以溶解铝合金表面上的氧化物，不过在长时间浸泡之后多少也是存在一些清洗效果的，只要我们在浸泡后取出立即使用清水去清洗并使用砂纸打磨，就可以呈现出铝合金原本的光亮状态。

压铸铝合金阳极氧化颜色
压铸铝合金阳极氧化后的颜色主要取决于阳极氧化工艺中使用
的工艺参数和颜色调节剂。

一般来说，压铸铝合金经过阳极氧化处
理后可以呈现出多种颜色，包括银白色、浅灰色、深灰色、黑色、
金黄色等。

这些颜色的形成是由于在阳极氧化过程中，通过对氧化
液的成分、浓度、温度、电解时间等参数进行调节，可以控制氧化
膜的厚度，从而影响光的干涉和衍射效应，进而呈现出不同的颜色。

银白色通常是在较浅的氧化膜下形成的，而深灰色和黑色则是
在较厚的氧化膜下形成的。

金黄色则是通过在氧化过程中加入染色
剂来实现的。

此外，还可以通过对氧化膜进行染色或封孔处理来获
得更多种颜色的效果。

需要注意的是，不同的压铸铝合金材料和不同的阳极氧化工艺
可能会导致颜色的差异，因此在实际应用中，需要根据具体要求进
行工艺调整和样品确认，以获得期望的颜色效果。

总的来说，压铸
铝合金阳极氧化后的颜色丰富多样，可以根据实际需要进行调节和
控制。

铝合金阳极氧化因其工艺简单、操作容易、阳极化膜防腐蚀效果好,因此被广泛应用于铝合金制件的表面防护处理。

一般的铝合金制件经硫酸阳极氧化填充处理后,在外表面可生成均匀的A l 2O 3氧化膜,但对于一些大型的铝合金制件,特别是Cu 元素含量较高的合金,制件阳极氧化后会出现黑色斑点或条纹(见图1)。

本文根据不同铝合金制件出现的黑色斑点或条纹,结合生产实际,就其产生的原因及预防控制措施进行论述。

1硫酸阳极氧化机理及工艺流程在硫酸电解液中,将铝合金制件作为阳极,铅板作为阴极,在特定条件和外加电流作用下进行电解,使作为阳极的铝合金制件表面形成氧化物薄膜。

阳极氧化膜的生成是阳极铝合金制件进行氧化反应生成A l 2O 3氧化膜的电化学过程和生成的氧化膜被电解液中硫酸化学溶解两个过程同时进行的综合结果,只有当电化学生成氧化膜的速度大于氧化膜的化学溶解速度时,氧化膜才能够生成并逐渐增长到一定厚度[1]。

氧化生成的氧化膜一般采用重铬酸盐进行封闭处理,可以成倍提高铝合金制件的抗蚀性能。

硫酸阳极氧化工艺流程:装挂→化学除油→出光→碱腐蚀→出光→硫酸阳极氧化→清洗→封闭→吹干→烘干[2]。

其中,硫酸阳极氧化溶液和封闭溶液的化学成分及参数见表1。

2铝合金阳极氧化生成黑色斑点和条纹的原因1)铝合金制件表面不干净。

从铝合金硫酸阳铝合金硫酸阳极氧化生成黑色斑点、条纹的原因及预防措施袁祖保1,黄红武2,毛喆1收稿日期:2017-02-12;修回日期:2017-03-13作者简介:袁祖保(1980-),男,河南南阳人,中级技工、电镀技师,主要从事电镀生产研究,E-m a i l :584399359@ 。

(1.中航工业郑飞公司热表厂,河南郑州450005;2.中航工业郑飞公司工艺技术处,河南郑州450005)文章编号:1674-9146(2017)04-0114-02图1阳极氧化填充后的黑色斑点表1硫酸阳极氧化溶液和封闭溶液的化学成分及参数. All Rights Reserved.C aus es and Prevent i ve M eas ures ofB l ack Spot sand St ri pes Form ed byA l um i num Sul f uri c A ci d A nodi c O xi dat i onY U A N Z u-bao 1,H U A N G H ong-w u 2,M A O Z he 1(1.H eat T reat m ent and Surf ace T reat m ent Pl ant of Z hengzhou A i rcraf t E qui pm ent C o.,L t d,Z hengzhou 450005C hi na;2.Proces s T echnol ogy D epart m ent of Z hengzhou A i rcraf t E qui pm ent C o.,L t d,Z hengzhou 450005C hi na )A bs t ract :A ccor di ng t o t he bl ack s pot s and s t r i pes f or m ed by al um i num al l oy anodi c oxi dat i on,t he paper anal ys es t he r est r i c-t i on f act or s and gi ve s om e s ol ut i ons f r om par t s s ur f ace cl eani ng,bat h m ai nt enance,C u 2+i m pur i t i es t r eat m ent and par t s pl ace-m ent ,w hi ch can ensur e t he qual i t y of anodi c oxi dat i on of al um i num al l oy pr oduct .K ey w ords :anodi c oxi dat i on;s ul phur i c aci d anodi zi ng;bl ack s pot s;C u 2+i m pur i t i es ;al um i ni um al l oy极氧化的机理可以看出,其生成过程是电化学形成氧化膜和硫酸溶解氧化膜两个过程同时进行的结果。