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常用鋁型材表面陽(yáng)極氧化處理工藝有哪幾種？

艾普斯丨 2018.09.21 丨 19804

鋁是一種化學(xué)性質(zhì)非常活潑的金屬，以鋁為主要合金元素加入其它的合金擠壓出來(lái)的工業(yè)鋁型材，表面生成的氧化膜層非常薄，只有0.5-4μm厚，具有很好的吸附能力，但抗腐蝕能力不強(qiáng)，要經(jīng)過(guò)多種表面處理才能提高鋁型材的力學(xué)性能和使用壽命。常用的表面處理方式主要有陽(yáng)極氧化、電泳涂裝和靜電粉末噴涂，這幾種方式在當(dāng)前的市場(chǎng)中占有相當(dāng)大的比重，今天著重講解一下陽(yáng)極氧化處理。

陽(yáng)極氧化的主要原理

在進(jìn)行陽(yáng)極氧化時(shí)，以置入電解質(zhì)溶液中的鋁型材為陽(yáng)極，在電解質(zhì)的作用下，在鋁型材的表面生成一層致密的氧化膜，這個(gè)過(guò)程稱這鋁型材陽(yáng)極氧化處理，如果沒(méi)有特別說(shuō)明，通常是在硫酸溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

①2H﹢+2e﹣===H?↑

②4OH﹣+4e﹣===2H?O+O?↑

③2Al3﹢+3O2﹣===Al?O?+熱量

④Al?O?+3H?SO₄→Al?(SO₄)+3H?O

在這一系列的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，陽(yáng)極上生成的氧并不是全部與鋁發(fā)生反應(yīng)生成氧化膜，還有一部分以氣體的形式逸出，所以開始只是生成一層薄而致密的氧化膜，當(dāng)與硫酸發(fā)生反應(yīng)后，致密的氧化膜便開始變成多孔的氧化膜，隨著電解液逐漸滲透到孔隙中，孔隙中露出的鋁又生成一層新的氧化膜，使整個(gè)氧化膜得到進(jìn)一步的修補(bǔ)，這層新的氧化膜緊接著發(fā)生新一輪的溶解，又出現(xiàn)新的孔隙，從孔隙中流出來(lái)的鋁又被電解，重新生成一層新的氧化膜，每層氧化膜都保持著0.014-0.05μm的厚度，如此不斷地循環(huán)反應(yīng)，將一個(gè)個(gè)彼此立的孔隙中生成的氧化膜向四面八方展開，最終生成一層致密均勻多孔的氧化膜層覆蓋于工業(yè)鋁型材的表面。

陽(yáng)極氧化的方法

鋁型材陽(yáng)極氧化的主要方法有三種：硫酸陽(yáng)極氧化、草酸陽(yáng)極氧化和鉻酸陽(yáng)極氧化，每種方法都有不同的工藝參數(shù)、不同的特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，一般情況下，陽(yáng)極氧化就是指的硫酸陽(yáng)極氧化方法。

1、硫酸陽(yáng)極氧化

硫酸陽(yáng)極氧化的主要工藝參數(shù)（直流電）

工藝項(xiàng)目	指標(biāo)范圍	說(shuō)明
氧化電壓	12-18V	當(dāng)電壓降低時(shí)，膜層厚度與硬度會(huì)降低。
電流密度	1-1.6A/dm3	電流密度過(guò)高時(shí)，型材表面附著力會(huì)下降，耐腐蝕性與耐磨性都下降，導(dǎo)致封孔效果不佳。
槽液溫度	18-22℃	當(dāng)槽液的溫度上升時(shí)，膜厚與硬度降低，表面附著力上升。
硫酸濃度	15-200g/L	當(dāng)硫酸濃度降低時(shí)，型材表面的附著力下降，而膜厚與硬度會(huì)上升。
鋁離子濃度	＜20g/L	當(dāng)鋁離子濃度偏高時(shí)，氧化膜的吸附能力下降，工業(yè)鋁型材表面出現(xiàn)白斑。
氧化時(shí)間	20-30min	當(dāng)氧化時(shí)間減小時(shí)，耐腐蝕性與吸附能力下降，硬度會(huì)上升。

2、草酸陽(yáng)極氧化

草酸陽(yáng)極氧化的主要工藝參數(shù)（以英美法為準(zhǔn)）

工藝項(xiàng)目	指標(biāo)范圍	說(shuō)明
氧化電壓	50-65V	草酸陽(yáng)極氧化可采用直流電、交流電或直流與交流電疊加，不過(guò)直流電容易出現(xiàn)膜層孔蝕，交流電的膜層抗腐蝕性較高，但著色效果不佳，不同的合金材料的工業(yè)鋁型材采用草酸陽(yáng)極氧化所獲得膜層的厚度和顏色不同。
電流密度	DC1-1.5A/dm3
槽液溫度	30℃
草酸濃度	5-10%
氧化時(shí)間	10-30min
膜厚	15μm

3、鉻酸陽(yáng)極氧化

鉻酸陽(yáng)極氧化的主要工藝參數(shù)（直流電）

尺寸偏差小的拋光零件		一般零件或焊接件		說(shuō)明
工藝項(xiàng)目	指標(biāo)范圍	工藝項(xiàng)目	指標(biāo)范圍	用3-10%濃度的鉻酸陽(yáng)極氧化方法，獲得的氧化膜只有2-5μm，比前二種方法都要薄，可保持原有材料的抗拉強(qiáng)度，不過(guò)耐磨性較差，不易染色，一般適合于對(duì)尺寸偏差小的加工零件、鈑金件，以及用硫酸難以加工的高難度鑄件，對(duì)于含銅量大于4%的工業(yè)鋁型材產(chǎn)品不適合用鉻酸陽(yáng)極氧化處理方法。
鉻酸酐CrO?濃度	0-35g/L	鉻酸酐CrO?濃度	95-100g/L
氧化電壓	0-40V	氧化電壓	0-40V
電流密度	0.2-0.6A/dm3	電流密度	0.3-0.5A/dm3
槽液溫度	40±2℃	槽液溫度	37±2℃
氧化時(shí)間	60min	氧化時(shí)間	35min
陰極材料	鉛板或石墨	陰極材料	鉛板或石墨
pH值	0.65-0.8	pH值	＜0.8
陰陽(yáng)極面積比	3：1

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