铝合金表面氧化处理

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1、材料组采用的表面处理方法介绍将铝或者铝合金制品作为阳极放置在电解液中，利用电解作用在其表面形成氧化铝薄膜的过程称之为铝或者铝合金的阳极氧化处理。铝阳极氧化的原理实际上就是电解水的过程，电解反应过程如下：阴极反应：2H++2e-→H2↑阳极反应:4OH-–4e-→2H2O+O2↑ 阳极上生成的氧气，其中一部分与阳极位置的铝发生反应，生成Al2O3，反应如下：4A1+3O2=2A12O3阳极氧化的种类很多，包括：直流电阳极氧化、交流电阳极氧化、脉冲电流阳极氧化等，电解液包括：硫酸、草酸、铬酸、混合酸以及硫基有机酸等，按照膜层性质分包括

2、：普通膜、硬质膜、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等；其中直流电阳极氧化最为普遍，其特点在于膜层较厚，硬而耐磨，封孔后可获得更好的抗侵蚀性，膜层无色透明；阳极氧化膜层厚一般3～15μm（注：材料组解释为双边减小3S），　　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

3、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。　　偶然发生铝合金硫酸阳极氧化后氧化膜暗淡

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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