表面處理陽極工藝課程

1、報告：報告：單位：技術服務部單位：技術服務部2013年年1月月9日日陽極1.陽極簡介及工藝流程。陽極簡介及工藝流程。2.主要工藝參數(shù)。主要工藝參數(shù)。3.品質(zhì)要求。品質(zhì)要求。5.工藝問題分析。工藝問題分析。4.陽極設備及掛具。陽極設備及掛具。陽極氧化簡介1.陽極氧化：鋁及其合金等工件做陽極，鉛或石墨等耐腐蝕導電材料做陰極，在一定濃度（如硫酸、草酸、鉻酸等）的導電溶液中，通過外加電壓、電流作用，使其表面生成一層一定厚度（8-12um),具有良好的力學性能、硬度、耐腐蝕、耐磨性、絕緣性、吸附性等特性的氧化鋁膜。陽極線工藝流程脫脂脫脂預浸預浸化拋化拋剝黑膜剝黑膜退遮蔽退遮蔽脫脂脫脂剝黑膜剝黑膜 陽極陽

2、極氧化氧化酸洗酸洗染色染色封孔封孔烘干烘干陽極前預處理階段1.通過脫脂、化拋、剝黑膜等處理，去除其表面的油污、臟物、氧化皮、重金屬雜質(zhì)等，使鋁基體裸露出來，為陽極氧化創(chuàng)造良好的環(huán)境。脫脂脫脂預浸預浸化拋化拋剝黑膜剝黑膜退遮蔽退遮蔽脫脂脫脂剝膜黑剝膜黑脫脂（也稱除油）1.為什么進行脫脂處理？在機械冷加工過程中使用的切削油，冷卻液，磨削用的油膏等附著在工件表面，造成陽極氧化槽液的污染，也造成氧化膜成長不均，疏松，質(zhì)量大大下降。同時會影響后面的染色不均，染不上色等等問題。2.臟污來源分析？加工類型加工類型加工方式加工方式粘附的污垢粘附的污垢機械冷加工切削加工金屬屑、粉粒（塵）、潤滑冷卻液粗磨磨料粉塵

3、、磨屑、潤滑冷卻液精磨、研磨、拋光磨料粉塵、油膏冷軋加工氧化皮、粉塵、潤滑油冷壓加工（拔絲、拉伸、沖壓）油脂脫脂操作條件：1.脫脂槽液濃度555g/L。2.溫度：555 。3.時間：1.50.5min。4.藥品R105：硼砂(Na2B2O4，25%)、焦磷酸鈉(Na3PO4，溶解速率，膜層不斷變厚；（溶解速率，膜層不斷變厚；（2）慢慢的，由于生成的氧化）慢慢的，由于生成的氧化膜具有絕緣性，電阻增大，電流密度減小，膜的生成速率減慢，當生成速率膜具有絕緣性，電阻增大，電流密度減小，膜的生成速率減慢，當生成速率=溶解速率溶解速率時，膜層不在增厚。時，膜層不在增厚。ABC鋁 基 件阻 擋 層多 孔 層

4、A l2O3.H2O分析致密的無空層分析致密的無空層A區(qū)、多孔層區(qū)、多孔層C區(qū)的形成：區(qū)的形成：圖二中圖二中A區(qū)：區(qū)：在通電后幾秒中，就會在鋁表面生成一層致密在通電后幾秒中，就會在鋁表面生成一層致密無孔的氧化膜，也稱之為阻擋層；特點：堅硬，牢固無孔的氧化膜，也稱之為阻擋層；特點：堅硬，牢固。 圖二中圖二中C區(qū)區(qū)：氧化膜氧化膜孔隙孔隙的形成可通過的形成可通過電滲現(xiàn)象來電滲現(xiàn)象來解釋（圖解釋（圖一）。部分一）。部分孔壁孔壁水化氧化膜帶負電水化氧化膜帶負電，新鮮新鮮的酸溶液從孔中心直人孔底，在孔底處因酸溶液的溶的酸溶液從孔中心直人孔底，在孔底處因酸溶液的溶解而形成解而形成富富Al3的液體，帶正電的液

5、體，帶正電。在電場作用下發(fā)生電滲。在電場作用下發(fā)生電滲流，使富流，使富Al3液體只能沿孔壁液體只能沿孔壁向外流動向外流動，而新鮮溶液又從，而新鮮溶液又從中心向底部補充，使孔內(nèi)液體不斷更新，結(jié)果孔底繼續(xù)溶中心向底部補充，使孔內(nèi)液體不斷更新，結(jié)果孔底繼續(xù)溶解而加深。沿孔壁向外流動的高解而加深。沿孔壁向外流動的高Al3液體對膜已失去溶解液體對膜已失去溶解能力，因此隨氧化時間的延續(xù)，使孔不斷加深，逐漸形成能力，因此隨氧化時間的延續(xù)，使孔不斷加深，逐漸形成多孔多孔層。層。圖二圖一新鮮的酸溶液富Al3的液體 負電 圖二中圖二中B區(qū)區(qū) 膜孔的出現(xiàn)膜孔的出現(xiàn) 陽極電壓達到最大值后開始有所下陽極電壓達到最大值后

6、開始有所下降，這時由于阻擋層膨脹而變得凹凸不平，凹處電阻較小而降，這時由于阻擋層膨脹而變得凹凸不平，凹處電阻較小而電流較大，在電場作用下發(fā)生電化學溶解，以及溶液侵蝕的電流較大，在電場作用下發(fā)生電化學溶解，以及溶液侵蝕的化學溶解，凹處不斷加深而出現(xiàn)孔穴，這時電阻減小而電壓化學溶解，凹處不斷加深而出現(xiàn)孔穴，這時電阻減小而電壓下降。下降。氧化膜的孔隙作用1.多孔膜：具有良好的吸附性，陽極后可染成各種顏色，獲得良好的裝飾性外觀。多孔膜：具有良好的吸附性，陽極后可染成各種顏色，獲得良好的裝飾性外觀。2.多孔膜的厚度可達多孔膜的厚度可達0.5-250um，孔隙率，孔隙率12%30%，面密度大約（，面密度大

7、約（45）*108個個/mm2。注：從上面的數(shù)據(jù)中可以得出結(jié)論（注：從上面的數(shù)據(jù)中可以得出結(jié)論（1）與其它酸相比，采用硫酸陽極時，膜孔隙數(shù)多，吸附性好；（）與其它酸相比，采用硫酸陽極時，膜孔隙數(shù)多，吸附性好；（2）當條件）當條件一定時，電壓越低，生成的膜的孔隙數(shù)越多，吸附性越好。一定時，電壓越低，生成的膜的孔隙數(shù)越多，吸附性越好。 從電子顯徽鏡觀察證實，陽極氧化膜由阻擋層從電子顯徽鏡觀察證實，陽極氧化膜由阻擋層和多孔層所組成。阻擋層是薄而無孔的，而多和多孔層所組成。阻擋層是薄而無孔的，而多孔層則由許多六棱柱體的氧化物單元所組成，孔層則由許多六棱柱體的氧化物單元所組成，形似蜂窩狀結(jié)構(gòu)。每個單元的

8、中心有一小孔直形似蜂窩狀結(jié)構(gòu)。每個單元的中心有一小孔直通鋁表面的阻擋層，孔壁為較致密的氧化物。通鋁表面的阻擋層，孔壁為較致密的氧化物。氧化物單元又稱膜胞，圖氧化物單元又稱膜胞，圖263所示是鋁在所示是鋁在4磷酸中磷酸中120V電壓下形成的氧化膜結(jié)構(gòu)模型。電壓下形成的氧化膜結(jié)構(gòu)模型。電解液電解液硫酸硫酸15%（質(zhì)量（質(zhì)量分數(shù)）分數(shù)）10草酸草酸25鉻酸鉻酸50磷酸磷酸25電壓/V152030204060204060204060孔隙數(shù)108個/cm27725182773571165822881421887242陽極后處理通過染色，封孔等工藝，獲得良好的外觀及質(zhì)量。染色前處染色前處理理染色染色封孔封

9、孔烘干烘干染色前處理操作條件操作條件藥品：藥品：R400 濃度濃度505g/L溫度：溫度：252PH值：值：1.8-3R400成份（氨基磺酸成份（氨基磺酸50%、煙酸煙酸20%、醋酸鈉、醋酸鈉25%、碳酸氫鈉碳酸氫鈉5%）步驟步驟1.超音波染色處理超音波染色處理（5min）。）。2.水洗（水洗（30s）。）。3.重復（一陽重復重復（一陽重復1.2兩次，兩次，二陽重復一次）。二陽重復一次）。4.水洗（水洗（30s）。）。1.為什么要進行染色前處理？為什么要進行染色前處理？ Al2O3膜生成后膜生成后,並不宜立刻染色並不宜立刻染色,因因Al2O3為為無機物質(zhì)無機物質(zhì),而染料為有機物質(zhì)而染料為有機物

10、質(zhì),兩者之間結(jié)合不兩者之間結(jié)合不易易.所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具無無/有機物質(zhì)化性的即有機物質(zhì)化性的即“界面活性界面活性劑劑,以利以利Al2O3染料結(jié)合染料結(jié)合。2染色前處理原理染色前處理原理染色前處理原理圖氧化膜層表面活性物質(zhì)染色操作條件操作條件1.溫度4022.PH值5.2-5.53.染料濃度BK420 BK4111 1（g/L）4.PH穩(wěn)定劑5ml/L步驟步驟1.染色120-360s。2.水洗30s。3.檢查色差。4.水洗30s。5.水洗30s。染色工藝分析1.嚴格控制PH值5.2-5.5，過酸過堿都可能使染料變性。2.染色槽溫度因保持穩(wěn)

11、定。3.注意及時補充染料，保證濃度。4.染色應該在陽極后立即進行，不能間隔太久。在氧化后，要仔細用冷水（避免溫度升高，膜自動封孔）清洗掉殘留酸液。5.染色前不得用手接觸工件，任何油污，液體吸附在氧化膜上都會影響染色的質(zhì)量。封孔操作條件1.藥品：R500濃度7-12g/L2.溫度：9553.PH值：5-64.封孔時間25min步驟1.封孔（25min）2.水洗30s3.水洗30s（抽檢色差）4.超音波熱水洗（6010，2min）封孔原理1.高溫沸水封孔，氧化鋁結(jié)合水分子形成水合物，形成晶體；80，生成AL2O3.H2O;Al2O3十十H2O 2AlOOH Al2O3H2O80,生成AL2O3.3

12、H2OAl2O3十十3H2O 2AlOOH十十2H2O Al2O3 3H2O水合物體積膨脹，增加33%或100%，從而使膜孔封閉。2.醋酸鎳封孔劑的填充，在80-100 的沸水中，(CH3COO)2Ni發(fā)生水解，生成氫氧化鎳Ni(OH)2沉淀。填充并附著在膜孔上，從而達到封閉效果。封孔工藝分析1.溫度影響，80生成AL2O3.H2O ；生成AL2O3.3H2O，前者的穩(wěn)定性，耐磨性優(yōu)于后者。2.PH值的影響：PH5.5，封閉速率急劇下降； PH4時，幾乎無封閉作用；但PH6.5，就容易在其表面產(chǎn)生白色粉狀沉淀。（PH值可用氨水、氫氧化鈉、醋酸等來調(diào)節(jié)）3.采用蒸餾水的封閉要比自來水封閉效果好得多，自來水中的CL-、SO42-、PO43-、SiO32-等會抑制封閉過程，產(chǎn)生有害影響。烘干操作條件1.設備烘箱2.溫度703.