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铝及铝合金阳极氧化工艺

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    普通硫酸阳极氧化可获得厚度为5~20μm、吸附性较好的膜层,该法的槽电压低、维护方便,节约能源、成本较低,允许杂质含量范围较宽。它主要用于铝件的防护和装饰,但不适用于孔大的铸铝件、点焊和铆接组合件。常用的有直流电解和交流电解两种工艺,直流法采用硫酸100~200gL,阳极电流密度为0.8~1.5A/dm2,温度为l5~25℃,电压l0~25V,时间20~40min;交流法采用硫酸l0%~20%,阳极电流密度为1~3A/dm2,温度为20℃,电压20~50V,时间20~40min。

    硬质阳极氧化又称厚层阳极氧化,氧化膜的厚度可达250μm。膜层具有硬度大、耐磨、绝缘、耐热、耐蚀等特点。表7—2列出硬质氧化膜与普通氧化膜特征比较。获得硬质阳极氧化膜可采用的电解液很多,常用的有硫酸、草酸、丙二酸、苹果酸、磺基水杨酸等。常用直流电源,还可采用交流、直流叠加及各种脉冲电流。为了得到硬度高、膜层厚的氧化膜,在氧化过程中采用压缩空气搅拌及较低的温度,一般保持在一5~+10℃范围内。表7—3列出硬质阳极氧化工艺规范。

    

    

    

    

    

    对于硫酸硬质氧化工艺来说,硫酸的浓度对氧化过程影响极大,当硫酸的浓度较高时,氧化膜的生长速度慢,氧化膜硬度有所降低,孔隙度大。但浓度较低时,槽液寿命短,零件易被烧坏。为了增加氧化膜的厚度,添加一定量的草酸效果较好,且溶液中不应有氯离子和钨盐、镁盐。

    温度和电流密度是影响氧化膜质量的重要因素。温度上升,膜的厚度下降,温度还应根据不同的合金来定。若电流密度太小,氧化膜生成速度缓慢,但过高时温度升高快,使零件产生“”而“烧损”。硬质氧化的始末电压与时间对氧化膜质量也有很大影响,应根据铝合金成分来确定。对于含铜小于2.5%的铝合金,开始电压为5~7V,不应大于10V;对于含铜大于2.5%又含锰的合金,开始电压为20~24V,终了电压根据所需电流密度而定。(3)铬酸阳极氧化

    铬酸阳极氧化膜层较薄,大致在2~5μm,膜层较软有弹性,抗蚀性不如硫酸阳极氧化膜,不透明,颜色由灰白至深灰色,不易着色。孔隙少,不用封闭处理。此种氧化膜适用于精密零件,很少作装饰用。膜层与有机材料结合力好,可作为良好的涂装底层,并广泛用于橡胶粘接件与蜂窝结构的面板,多用于航空与航天工业。电解液组成及工艺条件为铬酐50~100gL,温度35℃±2℃,槽电压0~50V,时间30~60min,阳极电流密度(平均)0.3~0.5A/m2,对于含铜高的铝合金,温度可降至25~30℃,电压0~40V。

    (4)草酸阳极氧化

    草酸阳极氧化工艺能得到硬度较高和较厚的黄色氧化膜层,厚度可达60μm。不用染色就能得到不同的色彩。当铝合金成分不同时,膜层色彩可由银白至棕色。但膜层着色困难,耐蚀性不强,成本较高,电解液有毒,并且不够稳定。目前,此种工艺主要用于电气绝缘层和日用表面装饰,常用电解液及工艺为草酸3%~l0%,温度20~35℃,电压40~60V,阳极电流密度1.0~2.0A/dm2,时间40~60min。

    (5)阳极氧化

    铝及铝合金在稀酸溶液中进行阳极氧化处理,能得到大孔径的膜层,并可以作为金属电沉积的底层。铝合金成分的变化对氧化膜质量有很大的影响。常用电解液及工艺为磷酸3%~20%,温度30~35℃,电压50~60V,时间15~30min。如果零件是为电镀做准备,应注意阳极氧化膜在电镀前不要干燥,磷酸处理后,要清洗干净,否则会影响结合力,并需采用适当的冷却和搅拌方法,使电解液温度不能超过40℃。

    (6)其他阳极氧化

    经磷酸溶液阳极氧化的铝合金,与电镀层的结合力良好;铝合金在含少量硼砂或氨水的硼酸溶液中阳极氧化,可获得电绝缘性优异的氧化膜;在铬酸、草酸、硼酸的混合液或草酸、的混合液,硼酸和草酸钛盐的混合液中阳极氧化后,铝合金可获得仿釉效果的所谓瓷质阳极氧化膜。靠稀有金属(如钛、钍、锫等)盐类的水解作用沉积在氧化膜孔隙中的氧化膜质量好,硬度高,可保持零件的高精度和表面低粗糙度,但价格较贵,使用周期较短。混酸的瓷质阳极氧化工艺,适用于纯铝或含铜、镁较低的铝合金,膜层为银灰色、半透明,可以染色,类似聚氯乙烯的外观。

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