硬质氧化_百度百科
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的硬质阳极氧化处理主要用于工程或目的，它既适用于变形铝合金，也可能用于压铸造合金零件部件。
硬质氧化全称硬质阳极氧化处理。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50-80um，膜厚小于25um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。对于铜含量大于5%或硅含量大于8%的变形铝合金，或者高硅的压铸造铝合金，也许还应考虑增加一些阳极氧化的特殊措施。例如：对于2XXX系铝合金，为了避免铝合金在阳极氧化过程中被烧损，可采用385g/L的硫酸加上15g/L草酸作为电解槽液，电流密度也应该提高到2。5A/dm以上。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，交直流叠加，脉冲及叠加脉冲电源等几种，目前广泛应用的有下列几种硬质阳极氧化。
（1）硫酸硬质阳极氧化法；
（2）草酸硬质阳极氧化法。
（3）混酸型硬质阳极氧化
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
单纯硫酸型铝合金硬质阳极氧化原理和普通阳极氧化没有本质区别，如果是混酸型硬质氧化则存在一些附反应。反应本质
1 阴极反应：
4H+ +4e=2H2↑
2 阳极反应：
4OH－－4e=2H2O+O2↑
3 铝氧化：阳极上析出的氧呈原子状态,比分子状态的氧更为活泼，更易与铝起反应：
2A1+3O→A12O3
4 氧化于阳极膜溶解的动平衡： 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。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件的局部过热，使零件被烧伤。因此铝和铝合金所有棱角均应进行倒角处理，并且倒角y圆半径不应小于0.5毫米。2.2 表面光洁度
硬质阳极氧化后，零件表面的光洁度是有所改变的，对于较粗糙的表面来说，经此处理后可以显得比原来平整一些，而对于原始光洁度较高的零件来说，往往经过此种处理后，显示的表面光洁光亮度反而有所降低，降低的幅度在1～2级左右。2.3 零件尺寸的余量
因硬质氧化膜的厚度较高，所以如需要进一步加工的铝零件或以后需要装配的零件，应事先留有一定的加工余量，及指定装夹部位。
因硬质阳极氧化时，要改变零件尺寸，故在机械加工时，要事先预测，氧化膜的可能厚度和尺寸公差，而后在确定阳极氧化前的零件实际尺寸，以便处理后，符合规定的公差范围。
一般来说，零件增加的尺寸大致为生成氧化膜厚度的一半左右。2.4 专用夹具
因硬质阳极氧化的零件在氧化过程中，要承受很高的电压和较高的电流，一定要使夹具和零件能保持极良好的接触，否则将因接触不良而造成击穿或烧伤零件接触部位的毛病。所以要求对不同形状的零件，以及零件氧化后的具体要求来设计和制造专用夹具。2.5 局部保护
如在同一个零件上，既有普通阳极氧化又要有硬质阳极氧化的部位因根据零件的光洁度和精密度来安排具体工序。通常首先进行普通的阳极氧化，在进行硬质阳极氧化，把不需要进行硬质阳极氧化的表面加以绝缘，绝缘的方法有用喷枪或毛刷，将以配制好硝基胶或过氢乙烯胶涂抹于不需要处理的表面，绝缘层要涂的薄而均匀，每涂一层应在低温下干燥30～60分钟共涂2～4层即可。3 硬质氧化工艺特点
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液温度均匀，以利于获得较高质量的硬质氧化膜。4. 各种因素对氧化膜硬度和生长速度的影响
铝和铝合金表面上能否生成优质的硬质氧化膜层，主要取决于电解液的成份浓度，温度，电流密度，及其原材料的成分。采用硫酸电解液进行硬质阳极氧化时，一般在10%～30%浓度范围内，浓度低时，氧化膜硬度高，特别是纯铝比较明显，但对铜含量较高的铝合金（CY12）例外。因为含铜量较高的铝合金易生成CuAl2的化合物，这种化合物在氧化时溶解速度较快，极易烧毁铝零件。所以一般不适合用低浓度的硫酸电解液，必须在高浓度（H2SO4在 300～400g/L）中进行氧化处理或采用交直流电叠加法处理。温度对氧化膜的耐磨性影响极大，一般来说，如果温度下降，那么铝和铝合金的阳极氧化膜耐磨性能就增高，这是由于电解液对于膜的溶解速度下降所造成的，为了获得较高硬度的氧化膜。我们要掌握温度在±2℃范围内进行硬质阳极氧化处理为好。硬质阳极氧化 硬质氧化 硬质阳极化
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阳极氧化DIY铝合金硬质处理
　　ＤＩＹ的朋友经常会自己购买散热和铝板做机箱，但是如何让机箱表面进一步处理却是个难题。下面转帖个业余条件氧化处理铝材料的方法。　　阳极氧化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）!&L2&]-&J8&M&&p9&V五、不锈钢板2块（100mmX100mmX300mm的尺寸）六、导线若干1、需要阳极氧化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。3&w&&x4&p4&U&&@8&t+&E#&t2、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！！！3、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。5、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），通过酸性溶液的导电作用，使其表面产生一系列的反应，增加表面硬度、耐腐蚀度。并且改造表面物理结构，使其容易吸附染料。以上均为本人多次实际操作过的方法，百试百灵！！今后弟兄们的铝质零件表面“毁容啦”就不再需要找喷漆工啦！！希望多提宝贵意见！！针对专业人士的需求，作如下回复：1、送电伊始，电流密度为0.5A/平方分米，在25分钟内分5~8次逐渐把电流密度提高到2.5A/平方分米，最终电流密度依零件尺寸、表面积、材料具体成份、达到要求而定，一般在1~5&A/平方分米&为佳2、电压一般为8~12V最终电压依零件尺寸、表面积、材料具体成份而定。3、使用阳极氧化草酸为电解液的产品颜色依铝合金成分和阳极时各种条件有关，可承银白、黄铜色、黄褐色的氧化膜。建议使用12%（V/V）的硫酸溶液，价格低廉、溶液稳定，可得浅银灰、银白色氧化膜，不影响后期染色的成色，就算不染色也有不锈钢的质感！！！！！！4、电流的预设曲线，因材料成分、欲达效果等因素而异，清查阅中国化学工业出版社1992版《铝及铝合金工业阳极氧化控制设备设计》铝的阳极氧化色原理将铝及铝合金置于适当的电解液中作为阳极进行通电处理，此过程称为阳极氧化。经过阳极氧化，铝表面能生成几十至几百微米的氧化膜。这层氧化膜的防腐性，耐磨性以及装饰性(新生成的氧化膜可以用有机或无机着色剂使铝的表面着色)等比原来的金属都有明显的改善与提高。在铝的阳极氧化的工艺过程中，铅作为阴极，铝作为阳极，一定浓度的H2SO4溶液作为电解液，电解氧化过程发生的反应是阴极2H++2e=&H2↑阳极2OH－-2e=[O]+H2O3[O]+2Al=Al2O3在氧化过程中，由于生成Al2O3可以溶解于H2SO4溶液中，因此，要在铝表面形成致密的氧化膜必须使Al2O3的生成速度大于Al2O3的溶解速度。铝的阳极氧化着色实验过程(1)铝片的预处理，取出一定大小的铝片，依次用苯，酒精擦洗铝片的表面，以除去其表面的油污，然后用水冲洗(除油后，不能再用手触摸铝片的表面)。将除油后的铝片浸入60～70℃的2mol·dm-3的NaOH溶液中，约l&min取出用水冲洗干净，再用10％&HNO3对铝中进行化学抛光10min，水洗，置于水中待用。(2)阳极氧化，以铅为阴极，铝片为阳极，15％的H2SO4溶液为电解液，按照右图连接电解装置，调节滑线电阻。使电流密度保持在15～20mA·cm-3之间，电压为15V左右，电解40min，电解完毕后取出铝片，用水冲洗，浸泡在水中，并在30min内着色。(3)氧化膜质量检查，从中中取出铝片，吸干表面的水，分别在已氧化和未氧化的之处各滴一滴氧化膜质量检验液，检查氧化膜质量。(4)着色，经阳极氧化的铝片可以用无机化合物(或有机染料)着色用无机物着色处理的步骤如下，室温下先将铝片在1号着色液中浸泡5～10min，取出，用水洗净，然后再放入2号着色液中浸泡5～10min，取出，用水洗净。(5)封闭将已着色的铝片干燥后，放在水蒸汽中封闭处理20～30min，即可得到更加致密的氧化膜。&转）铝阳极氧化染黑色工作经验介绍(图)铝阳极氧化染黑色工作经验介绍　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。但对于需要染黑色的工件，采用此种装夹方法显然是不可取的。必须逐一装夹，保证阳极氧化质量。&3　阳极氧化工艺条件的控制　　3.1　溶液的温度与电压的关系&在额定的范围内溶液的温度越低，所需的电压应越高，因为溶液温度较低时氧化膜生成速度较缓慢，膜层较为致密，为获得一定厚度的氧化膜，阳极氧化过程需升高电压。当溶液的温度较高时，氧化膜的溶解速度加块，且生成的氧化膜是疏松的，此时降低电压能适当改善氧化膜的质量。　　3.2　阳极氧化溶液的温度与时间的关系　　溶液的温度越低，所需的阳极氧化时间应越长。因为溶液温度较低时氧化膜的生成速度缓慢。溶液的温度升高时则氧化膜的生成速度加快。此时要缩短阳极氧化时间，否则由于氧化膜的外层电阻加大而导致膜层溶解，出现工件尺寸的改变、表面粗糙掉膜的现象。　　以上措施只是在既无降温设备，又无加温装置的条件下采取的应急措施。&4　染黑色溶液的配方与配制过程　　4.1　配方及工艺条件酸性毛元&ATT20～30g/L酸性湖蓝　　　　　　　　　　　　　2～3g/L温度　　　　　　　　　　　　　　&50～70℃时间　　　　　　　　　　　　　　10～15minpH　　　　　　　　　　&3～3.5(或4.5～5.5)&&&4.2　配制方法　　首先煮沸溶液，促使染料溶解完全，保证无疙瘩。待溶液冷却后用滤纸过滤，滤去不溶物微粒及液面上漂浮的油状物质。最后测量pH值，用冷醋酸或氨水调整至工艺要求。&5　染色过程应注意事项　　5.1　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。　　5.2　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，并有可能沾上污物，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。　　5.3　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。　　5.4　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。&6　清理工作注意事项　　6.1　小心拆卸工件　　拆卸夹具时严防工件被划伤，否则会出现道道白痕，应松动夹具让工件自由脱落，绝不能在夹具未松开之前硬拉工件。　　6.2　工件干燥方法　　先将工件孔眼内的水份甩干净，以免残余水份污染工件表面。干燥方法以毛巾擦干为好，楷擦过程中还能把因铝材材质或操作工艺问题引起的表面浮霜一起楷擦干净。6.3　包装要求&包装选用软质，干净纸为好，且逐个包装以防互相擦毛。&7　染黑色溶液的维护与保养　　染黑色溶液的维护与保养工作主要是维护溶液的pH值。据有关资料介绍，酸性ATT染料是由不同扩散性能的酸性蓝黑10B&和酸性橙Ⅱ组成。当染色液的pH值在5～6或3～3.5范围时，酸性橙Ⅱ和酸性蓝黑10B的吸收作用都比较好，被氧化膜吸收的量也较大，膜层中两种染料的量符合配比要求，所获色泽呈正常的黑色。而当pH&值在4左右时，氧化膜层吸收酸性橙Ⅱ的作用增大，吸收量也就自然增加，膜层中的酸性橙Ⅱ大于正常配比，因而色泽显现带红色。当pH值回复到3～3.5或5～5.5范围后，则氧化膜层对酸性橙Ⅱ的吸收量又会回落，染色工件又呈正常的黑色，据此，染黑色液的pH值的准确控制是很重要的。　　以上介绍内容仅是笔者的一点初浅见识，在帮助某厂解决此工艺的过程中虽见成效，但是否有不妥之处或有更好办法，请同行批评指正。铝阳极化染黑工艺中的故障处理&1　前言某电镀厂新增铝阳极化染黑工艺生产线，出现不少质量问题。如工件颜色有深有浅，有黑中显青，有黑中显红，有黑中留白，有灰黑混一等等。经细细辨别，笔者很快找出了故障起因并提出了解决方法。现将其整理如下，有误之处请广大同行批评指正。&2　故障原因分析及解决方法　　2.1　颜色黑中显青　　通常是由如下4种原因引起的:&①阳极氧化溶液温度过低　　②阳极氧化时间过短　　③电压过低　　④染色溶液pH值接近中性　　经分析，该厂所出现的质量问题是由于阳极氧化溶液温度过低而没有相应地延长阳极化时间和提高电压而引起的。　　原来该厂初上此工艺时正当夏季，阳极化溶液的温度高达28～30℃。当时开槽的师傅把阳极化染黑件的氧化时间定为30～40min，这在当时的温度条件下是正确的，然而，随溶液温度的变化，须改变阳极时间，由于操作者没有这方面的经验，4个多月之后，进入冬季，阳极化溶液的温度由28～30℃降至近10℃，而此时阳极化时间仍保持在30～40min，电压也仍维持在12V，从而导致了上述故障，当把阳极化时间延长到90～100&min，并相应增大电压。问题很快得到解决。　　2.2　表面发花，类似大理石状的花纹表面发花多出现在大面积工件，其原因可能为:&①工件在预处理碱洗不够彻底　　当工件碱洗不彻底时，基体表面原有的氧化膜不能除净，该处也就难以生成人工氧化膜，导致染不上色，而原有的氧化膜除净处有人工氧化膜生成，染上了色，从而形成不规则的花纹；此外，有的虽经充分碱洗，但没有及时在硝酸中出光，并在空气中又搁置过久后才转入阳极化槽，这种情况下所获的氧化膜染色后也可能出现花纹现象。　　阳极化前的预处理质量优劣是获得氧化膜质量的关键，要认真对待。　　②染色溶液温度过低　　染色溶液温度过低时，染色性能降低，染色速度缓慢，应延长染色时间，并频频晃动染色件，以保证色泽均匀。　　在可能的条件下染色液应予以加温，以保证染色件的质量。　　③染色溶液表面有油污　　染色液表面的油膜是由颜料带人的，为除去这层油膜，溶液配成后应经过滤纸过滤，或用粗制纸片拖吸。　　为避免工件进入染色液时这层油膜覆盖其表面而引起色泽不均匀和发花，通常的做法是工件进入染色液后在液面下晃动几下，使吸附在工件表面的油膜脱离下来。　　由上述后二种原因引起的染色层质量问题可在铬酸溶液或硝酸溶液中退除后再次染色。　　2.3　局部染不上色　　从现场的返修件中看到这方面的质量问题比较严重，主要原因有以下几个方面:&　2.3.1　氧化膜接触了油污或碱性物质　　工件经阳极化后在染色之前要防止与油污或碱性物质接触，以避免氧化膜在染色过程中与染色液隔离或受到破坏。发现该厂操作工人装夹时手上的油污污染工件，而使有油污的部位染不上色，建议先装夹再碱洗。　　2.3.2　夹具的位置或阳极化时工件的悬挂角度不当　　夹具的位置与阳极化工件的悬挂角度对氧化膜的质量有很大影响，尤其是因此而产生窝气的更不是少见，为避免这一问题，除在装夹和悬挂工序中需要特别注意之外，在阳极化和染色过程中还应多次摇晃工件，使工件的凹入部位在此工序中所产生的气体能及时排除。　　2.3.3　染色时工件间互相贴合　　因染色时互相贴合而形成的“阴阳面”多出现在平面件上，出现这种情况的工件应在干燥之前先挑出来，在铬酸或硝酸溶液中退色后重新染色。　　为避免工件在染色时相互贴合，可采取下述方法:&①工件染色时不要从夹具上拆下来，带夹具染色，并在染色过程中把夹具上下抖动几次，以防夹具的接触处因顶气而产生过大的白点痕迹。　　②从夹具上拆下后放人塑料篮筐内染色，染色时在液面以下轻轻抖动多次也能获得均匀一致的外观质量，要注意的是只能在染色液中轻轻抖动，否则工件会被擦毛而显现白色道痕。　　2.4　表面有浮灰　　2.4.1　染色溶液温度偏高:当染色溶液温度偏高时，上色速度加快，结果酸性元青中分子较小的酸性橙Ⅱ成分“捷足先登”因而引起酸性元青中的另一成分酸性蓝黑IOB被“排挤在外”，从而产生浮灰。所获得的染色层也因此而显得偏红。　　2.4.2　阳极化溶液温度偏高:当阳极化溶液温度偏高时，氧化膜的溶解速度加快，结果所生成的氧化膜因溶解而产生粉末状物质，也就是“浮灰”。　　为避免高温季节浮灰加重，维持阳极化溶液的温度在正常的工艺规范之内，以确保产品质量。笔者提出了以下解决方法:&①调整工作班次:将白天班改为夜间班，一般情况下夜间气温比白天低5～10℃。　　②多槽轮流工作:经一次或多次阳极化后，因焦耳效应，溶液温度上升，当超过工艺允许的温度时应停止工作，让其自然冷却，下一槽的工件在另一只阳极化槽中进行，这样轮流操作既不影响生产，又可避开高温溶液时对阳极化膜的影响。　　③更换大容积槽子:增大阳极槽的容积，对于加工同样表面积的工件，溶液的升温度会相应减缓。　　④减少一次装载量:槽内装载量减少后，阳极时产生的焦耳热亦相应减少，可降低溶液的升温速度。　　⑤继息式工作:当溶液温度超过允许值时停止工作，待温度降至工艺范围时再继续工作。　　⑥水冷法:宜用井水，因井水具有冬暖夏凉的特点，能起到一定的控温作用；而水塔上的储备水是冬凉夏暖，不适宜作冷却水用。　　2.5　染出颜色黑中显红　　这种情况主要是由于未能控制好染色液的pH值，据了解，酸性元青是由酸性蓝黑IOB和酸性橙Ⅱ组成，在一定的pH范围内这两种组分进入膜孔的比例符合阳极化膜染色纯黑的要求，而当pH值超过或低于这个最佳范围时，进入膜孔中的两组分比例失调，染上的颜色黑中显青或黑中显红。试验发现，染色液的pH值与铝阳极化膜上染出色调的关系见下表1。　　表1　染色液pH值与铝阳极化膜染色色调的关系&━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━pH　　　　34　　　&5　　　&67──────────────────────────色调　　纯黑　　黑中显红　&纯黑　　纯黑　　黑中显青━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━&　　解决方法:定量测定pH值，工作中要防止酸、碱性物质的混入，进入染色槽的工件要彻底冲洗干净。　　2.6　工件下端近边缘处染不上色　　其原因为工件未染上色的部位没有生成氧化膜。经了解，工件在阳极化之前一天进行碱洗，且碱洗后的中和和水洗均不充分，并让其自然晾干，这使得铝件表面带碱性的游离水缓慢地往下流，流至尽头时集成水珠且久久不消失，水珠中的酸或碱性物质且接与铝件发生反应&特别是水珠的周围易吸纳氧的部位&，阳极化时未能被击穿，阻止了阳极化过程中人工氧化膜的生成。　　解决方法:&①要认真执行预处理工艺，决不可怕麻烦而简化工艺过程:&②对于带有盲孔的工件，在预处理的每一工序中都要将盲孔内残留的溶液甩干净；　　③预处理后不能用压缩空气吹干，也不可用烘箱烘烤；　　④在自然晾干过程中要时时用洁净的毛巾吸去水珠，以防水珠中的酸、碱物质与该处起反应。　　⑤自然晾干时要选择环境较好的场所，以防酸、碱、油烟，对工件的浸蚀。&3　小结经过一段时间的处理，该厂阳极化染黑工艺所出现的质量问题基本得到解决，至于能否长期保持还很难说，因为上面所出现的问题有技术上的不足，也有操作者的责任心不强等主观因素。笔者认为:在加强工人技术培训的同时还要加强对工人的职业操守教育。此外，对工艺的制订与管理也需要不断完善，否则还是难以彻底解决故障隐患。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。&(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。&这类故障往往是偶然发生并有特殊原因造成的。在铝合金阳极氧化过程中，中途断电又重新给电，往往会使氧化膜暗淡无光，而中途停电零件在清洗槽停留过久，清洗水槽酸度过高，水质不净，含悬浮物、泥砂等较多，往往会使铝合金制件发生电化学腐蚀，发生点状腐蚀黑斑等。有时向电解液中添加自来水，水经漂白粉处理且Cl-含量超标或有时盛装过HCl的容器未经彻底清洗又盛装硫酸，都会使阳极氧化电解液中混人超量的Cl-，从而导致铝合金零件阳极氧化产生点状腐蚀使产品报废等。&2&预防故障的措施&铝合金硫酸阳极氧化氧化膜质量好坏，抗蚀防护性能的优劣主要取决于铝合金的成分，膜层厚度以及阳极氧化处理工艺条件，如温度、电流密度、使用水质及阳极氧化后的填充封闭工艺等。要减少或避免阳极氧化故障提高产品质量要从微细处着手，采取有效措施。&(1)对不同的铝合金，如铸造成型、压延成型或机械加工成型或经热处理焊接等工序，要根据实际情况选择适宜的前处理方法。比如，浇铸成型的铝合金表面，其非机加工表面一般应采用喷砂或喷丸除净其原始氧化膜、粘砂等。对硅含量较高的铝合金(尤其是铸铝)应经过含有5%左右氢氟酸的硝酸混合酸溶液浸蚀活化，才能有效地保持良好的活化表面，确保氧化膜质量。不同材质的铝合金，裸铝和纯零件或大小规格不同的铝和铝合金零件，一般不宜同槽氧化处理。&对于搭接、点焊或铆接的铝合金组合件，对于在阳极氧化过程中易形成气袋不易排除的铝合金制件，从质量考虑，一般不允许采用硫酸阳极氧化工艺。&(2)装挂夹具材料必须确保导电良好，一般选用硬铝合金棒，板材要保证有一定弹性和强度。拉钩宜选用铜或铜合金材料。已使用过的专用或通用工夹具如阳极氧化处理时再次使用，必须彻底退除其表面氧化膜，确保良好接触。工夹具既要保证足够导电接触面积，又要尽量减少夹具印痕。如果接触面太小，会导致烧损熔蚀阳极氧化零件。&(3)硫酸阳极氧化溶液的温度必须严格控制，最佳温度范围是15～25℃。硫酸阳极氧化工艺过程中需采用压缩空气搅拌，并应配备制冷装置。在无制冷装置的情况下，在硫酸电解液中加入1.5%～2.0%的丙三酸或草酸、乳酸等羧酸，可以使阳极氧化溶液温度范围超过35℃而避免或减少氧化膜的疏松或粉化。—些工艺试验和生产实践已证实，在硫酸阳极氧化电解液中加入适量羧酸或丙三醇可有效减少反应热效应的不良影响，可以在不降低氧化膜厚度和硬度的条件下提高阳极氧化电解液的温度允许上限，在保证质量的前提下，提高生产效率。另外，控制温度恒定的条件下，也要注意有效控制阳极电流密度，才能更好地保证氧化膜质量。&(4)硫酸阳极氧化电解液所使用的水质及电解液中的有害杂质必须严格控制。配制硫酸阳极氧化溶液不宜用自来水，尤其不能用浑浊的含Ca2+，Mg2+，SiO32-及Cl-含量高的自来水。一般情况下，水中Cl-浓度达25mg/L时就会对铝合金的阳极氧化处理产生有害影响。Cl-(包括其它卤族元素)可破坏氧化膜生成，甚至根本形不成氧化膜。硫酸阳极氧化应选用软化水、去离子水或蒸馏水，电解液中的Ccl-≤15mg/L，总矿物质≤50mg/L。&硫酸溶液在阳极氧化工艺过程中，会产生油污泡沫及悬浮杂质，应定期排除。硫酸阳板氧化溶液中常见的其他有害杂质还有Cu2+，Fe3+，Al3+等。如果杂质含量超过允许含量，会产生有害影响，可部分或全部更换硫酸溶液，才能有效保证铝合金硫酸阳极氧化质量。&铝合金硫酸阳极氧化处理是广泛应用且成熟的抗蚀防护装饰处理工艺，&(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。铝合金氧化着色工艺让我们来给自己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。无机染色溶液染料颜色　　溶液甲　　浓度　　　溶液乙　浓度　　　染色化合物名称　　　　　　名称　　　(克/升)　&名称　　(克/升)　　　&-----------------------------------------------------------------------------------------------&蓝或浅蓝　亚铁氰化钾　10-50　&氯化铁　　10-10　　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　　　重铬酸钾　　50-100　醋酸铅　　100-200　重铬酸铅金　　大苏打　　　10-50&　高锰酸铅　10-50　　三氧化二锰白色　　　醋酸铅　　　10-50　&硫酸钠　　10-50　　硫酸铅橙　　铅酸铝　　　5-10　　硝酸银　　50-100　　铬酸银　　有机染料品种繁多，现将常用染料，染液浓度，所呈色泽列表介绍如下，以供参考。染料色泽　染料名称　　染液浓度　　备注(克/升)&------------------------------------------------------------------------&　　　酸性媒介RH0.7-11　　　凡是酸性染料都应加入冰　　　　　直接黄棕D3G&50.5　　　　醋酸1-2毫升调整pH用酒　　　　　醇溶黄GR　&　11　　　　&精作溶剂　　　　　直接冻黄G　&　2　　　&　　　茜素黄　　　&1　　　　　该染料染色须加亚硝酸钠10克，温水一升配　　　　　印地素桔黄　&211　　　　成染色液，染色时间30分钟，再在硫酸　　　　　酸性橙H2(66波美度)25毫升温水一升中显色一分钟。红色　　　直接耐晒桃红G&2-55&　　　　　酸性大红GR105&　　　　　茜素红S10　&红色　　　碱性玫瑰精　&0.753&　　　　　酸性橙Ⅱ　　　0.753　　两种染料分别溶解后合并为一升草绿　　　直接耐晒翠绿　3-52&　　　　　直接绿B5　　　蓝色　　　直接耐晒翠蓝GL&2&　　　　　活性艳蓝　　　55&　　　　　酸性湖蓝V　　&22&　　　　　酸性湖蓝A　　&5　　　　　黑色　　　酸性毛元ATT&10-15&　　　　　酸性皮元NBC　　&10-15⑵染色操作:&①染单色法:将经阳极氧化，用清水洗净的铝制品，立即浸入40-60℃的着色液中浸泡。浸泡时间:浅色30秒钟-3分钟；深色、黑色3-10分钟。染后取出，用清水洗净。　　②染多色法:若在同一铝件上染两种或多种不同颜色、或印出山水、花鸟、人物、文字时，则其手续甚繁，有涂料掩蔽法、直接印染法、泡沫塑料扑染法等。上述各法操作不同，但原理一致。现将涂料掩蔽法介绍如下:此法主要是将快干易清洗的清漆(或水棉胶)薄而均匀地涂刷在真正需要的上，把它掩蔽起来。待漆膜干后，将铝件全部浸入稀铬酸溶液中，以退去未涂刷清漆部分的，取出，用清水洗去酸液，低温烘干后，再染红色，如欲染第三、四色可照上法操作。&4.封闭:经染色的铝件用水洗净后，立即放入90-100℃的蒸馏水中(pH值最好调至5.5-6.0)煮30分钟。经过这样处理后，表面变得均匀无孔，形成致密的氧化膜。着色所涂的染料就沉淀在氧化膜内，再也擦不掉了，被封闭后的氧化膜不再具有吸附性，并且耐磨、耐温、绝缘性都得到加强。将经过封闭处理的铝件的表面擦干，再用软布擦亮，就能得到美丽鲜艳的铝制品，如染多色，封闭处理后，应将铝件上所涂的保护剂除去，小面积用棉花沾丙酮揩去，大面积可将染色铝件浸入丙酮内把漆(或胶)洗去。三、注意事项&1.铝件洗油处理后，应立即进行氧化，不应放置过久。铝件制作氧化膜时，要全部浸入电解液中，槽电压从头至尾要平稳一致，同一批产品，必须完全一致，这一点即使在染色时亦应遵循。&2.在阳极氧化过程中，电解质中溶液的铝、铜、铁等不断增加，影响铝的光泽等。当铝含量大于24克/升，铜大于0.02克/升，铁含量大于2.5克/升时，电解液应考虑更换。&3.购买原料与染料要选择纯度高的产品，因一般杂质稍多或掺有元明粉、糊精时，染色效果不佳。&4.大量染色时，染液初浓后淡，染出颜色即会出现深浅不一，故应注意适时掺兑稍浓染液，尽可能保持染液浓度的一致性。&5.染多色时，应先染浅色后染深色，由黄、红、蓝、棕、黑顺序染色。染第二色前，喷漆应干燥，使涂料紧贴铝面，否则染料会浸入，出现毛边界限不明等。&6.铝中含杂质影响染色:含硅超过2.5%，底膜显灰色，宜染深色。含镁超过2%，染色带暗淡。含锰色调嫩，但不鲜艳。含铜色调带钝，含铁