铝合金阳极氧化

铝合金阳极氧化

铝材由于其质轻，坚韧和良好的导热、导电特性，广泛应用于现在建筑、航空、汽车和电子行业，但铝材表面形成氧化膜太薄，防护能力有限，因此对铝和铝材进行阳极氧化处理是铝加工业的一个重要组成部分，但世界各国对铝材阳极氧化采用的工艺不尽相同，如日本倾向于采用草酸氧化工艺，中国多采用硫酸氧化工艺，而欧洲两者兼有，本总结立足国内现有氧化工艺，对铝及铝合金整个阳极氧化工艺进行总结。首先对其各种铝和铝合金的前处理进行总结如下：经过加工的铝及铝合金制品，表面都会不同程度的存在污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物、油污、焊接熔剂以及腐蚀盐类、毛刺、轻微划擦伤等，在加工成毛胚件后首先进行喷砂、机械抛光等处理以出去较大的缺陷，然后在氧化处理之前必须进行必要的清洗，使其裸露出纯净的基体，以利于氧化的顺利进行，从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求的且耐蚀、耐磨、耐候等良好的人工膜。

1.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。

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；

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。

现在国内各种适用于铝及铝合金的除油粉、除蜡水等除油药剂均有售。可外购 2.碱蚀

碱蚀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，通常也称碱腐蚀或碱洗。其作用是脱脂后的补充处理，进一步清理表面附着的油污赃物，另外还可清除表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤，裸露出纯净基体，利于阳极膜获得较高质量的膜层。此外通过改变溶液组成、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；

对于硅、铜含量较高的铝合金，此碱蚀过程可省略，由于碱蚀过程会在铝合金表面形成大量的黑色浮灰，给下一步操作造成较大压力，所以可加强机械前处理，如喷砂、机械抛光等，代替碱蚀作用对表面的整平作用，从而直接进出出光或中和工序。

现在国内也有售碱蚀添加剂，其中含有氢氧化钠、缓蚀剂等各种添加组分，亦可外购

3.中和（出光）

铝制品蚀洗后表面附着的灰色或黑色挂灰在冷或热的清水中都不溶解，但却能溶于酸性溶液，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，以露出光亮金属表面的酸性清洗，这种过程称为中和、光泽或出光处理。其过程工艺是在300g/L-400g/L硝酸（1420Kg/m3）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3-5min。对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5-15s。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理可能会因最后的清洗不当而前功尽弃。经中和、水清洗后的制品应与上进行氧化处理。在空气中停留的时间不宜过长，如停留30-40分钟，制品就需要重新蚀洗和中和。

综述：铝合金前处理工艺与铝合金电镀前处理有相近之处，各种添加剂与电镀前处理外加剂可借鉴使用，如高硅铝合金电镀为减少针孔的产生，要经过含氢氟酸的酸蚀过程，在此过程的添加剂亦可用于阳极氧化的出光过程，可有效控制反应速度，不致反应过于剧烈而损伤基体表面。