什么是阳极氧化处理?

2021-03-11 21:56 admin

01阳极氧化概述

•金属阳极氧化处理是金属在电解溶液中,以被处理的零件为阳极,用耐蚀性的材料为阴极,通过电化学的处理方法在金属表面生成具有耐磨性、耐腐蚀性及其他功能性或装饰性的转化膜层的工艺过程。

•阳极氧化处理的对象可以是铝及铝合金、镁合金、钛及钛合金等,市场上应用最广、发展速度最快的是铝及铝合金的阳极氧化。

 

02阳极氧化处理目的和应用

一般铝合金在空气中很容易氧化,自然氧化层虽有一定钝化作用,但长期曝露之结果,氧化层仍会破损剥落,丧失保护作用;

•因此阳极氧化处理的目的即利用其易氧化之特性,借电化学方法在产品表面定量强制形成氧化层,以防止铝材进一步自然氧化,同时增加表面的机械性质(功能性);另一目的是,借不同后道反应,产生各种色泽增进美观(装饰性)。

•铝合金阳极处理应用广泛,航空航天、军事武器、电子数码、汽车零部件、精密机械设备、建筑行业、铝门窗等。

 

03阳极氧化分类

 

•按工艺分类

A、阳极氧化:

1 、本色阳极氧化

2、黑色阳极氧化

3、其他颜色氧化(蓝色氧化、红色氧化,金色氧化等)

 

B、硬质阳极氧化

1、本色硬质氧化(氧化膜颜色根据材料呈现不同颜色)

2、黑色硬质氧化(硬质氧化染黑)

 

•按基材分类

1、挤压铝的阳极氧化

2、压铸铝的阳极氧化

 

铝的氧化膜的表面是由多孔层构成的,其比表面积大,具有很高的化学活性。利用这一特点,在阳极氧化膜表面可进行各种着色处理.可以提高提高产品的装饰性和耐蚀性,同时给铝制品表面以各种功能性。

 

阳极氧化膜着色方法大体有三种类型:化学浸渍法、电解着色法和整体着色法。室内装饰和工艺品一般采用化学浸渍法,建筑铝门窗一般采用电解着色法,整体着色法在早期使用过,但由于色种有限,成本相对较高,目前国内外已基本不采用这个技术。

现以铝的阳极氧化为例,介绍该如何解决阳极氧化中产生的色差问题。首先先了解工艺。

前处理:除油→碱洗→酸洗→抛光

 

阳极氧化

后处理:水洗→着色→封孔→干燥

注:每个工序之间都要有相应的1-3槽用来中和和清洗

 

 

前处理包括除油、碱洗、抛光等,目的是让其表面光滑有光泽感,和除去表面杂质,使之更容易氧化和着色。

 

除油是利用除油剂的浸润、分离、乳化、皂化等作用将油脂脱离金属外壳表面。通过除油,可以清除部品表面油污,以便后面的碱洗、氧化等。

 

碱洗是通过片碱(NaOH)的皂化作用脱掉多余的油脂,并去除手机金属外壳的自然氧化膜、毛刺、杂质。与铝件反应,去除表面污物,除掉自然氧化膜,目的是活化表面,也有去除挤压条纹,获得不同反光性表面的作用。

 

酸洗是去除碱蚀后表面的污渍挂灰,以获得比较洁净的表面。同时中和残留的碱性溶液与铝件表面化学反应的作用。

 

抛光有两种,一种是电解抛光、一种是化学抛光。电解抛光是利用电流的作用,使铝合金发生电化学反应,在铝合金表面凹凸不平的部分发生不同程度的深解,使铝件表面产生光滑的镜面效果。电解抛光的铝件,经过后续的阳极氧化处理仍能保持大部分光泽。铝片的纯度越高得到的反射率越高;化学抛光是通过铝与化学抛光液发生的化学离子反应,对样品表面凹凸不平区域的选择性溶解作用来消除磨痕、浸蚀整平。

 

阳极氧化就是在外加电流的作用下,在阳极上发生氧化,形成一层氧化膜的过程。

 

水洗是阳极氧化之后,氧化膜的膜孔中残留有硫酸溶液,因此,染色之前必须将铝制品彻底清洗干净。避免给染色槽带人杂质离子,尤其是磷酸根离子、氟离子等,在染色槽之前设立纯水清洗,并且要对水质进行监控。

 

着色是采用化学浸渍法,通常认为是既有物理吸附也包括有机染料官能团与氧化铝发生的络合反应。

 

封孔处理是阳极氧化不可缺少的一部分,在氧化染色后,唯有进行封孔处理才能保证染色膜的原有颜色。封孔工艺可以有多种,蒸气封孔、热水封孔、中温封孔都是不错的选择,部分染料还可以选择冷封孔工艺。氧化膜的表面是多孔的,在这些孔隙中可吸附染料,也可吸附结晶水.由于吸附性强,如不及时处理,也可能吸附杂质而被污染,所以要及时进行填充处理,从而提高多孔膜的强度等性能.封闭处理的方法很多,如沸水法、高压蒸气法,浸渍金属盐法和填充有机物(油,合成树脂)等。

 

根据着色的整个工艺,我们知道,在氧化染色整个流程中,因为氧化工艺原因造成染色不良相对比较普遍。氧化膜的膜厚和孔隙均匀一致是染色时获得均匀一致颜色的前提和基础,为获得均匀一致的氧化膜,保证足够的循环量,冷却量,必须要保证良好的导电性的,和氧化工艺的稳定性。

 

:化学池的浓度

 

稍高的酸溶液浓度可促进氧化膜的溶解反应加快,利于孔隙的扩张,更易于染色;铝离子浓度偏小,生成的氧化膜吸附能力降低,影响上色速度,铝离子偏大,氧化膜的均匀性受到影响,容易出现不规则的膜层。

 

第二:温度

 

染色过程中,染色速率随温度的升高而加快,因此,染一定深度的颜色所需的时间随温度升高而缩短。同时,槽液温度上升,同步封孔也会加快,如果温度过高,同步封孔过快,在染料分子还未有足够量吸附在膜孔中,染料的积聚就会因氧化膜的膜孔闭合而中止,无法达到要求的深度,而相对较低的温度下染色,可以染出更深的颜色,但相应的时间要长,因而,针对不同的色泽要求,可以适当调整染色温度,避免染色时间过长或过短。

 

第三:染料的浓度

 

根据吸附定律,在一定工作条件下,染料在阳极氧化膜上的吸附量随着染料浓度的提高而增大。不过,这一规律只在氧化膜本身还具有吸附能力时适用。对于不同深度的颜色,染料浓度也应作相应调整,在zui初配制槽液时,尽可能配制较低浓度的溶液,随着生产的进行,染料不断地消耗,要不断补充消耗的部分,补充时要少量多次。如果对染料进行浓度测定,要考虑杂质离子的影响,实际的有效浓度跟检测可能有较大差别,因此,要定期对染色槽的实际染色力进行对比检测。

 

第四:时间

 

一般情况,当氧化条件确定,染色液浓度、温度等确定。我们只有通过调整染色时间以获得客户要求的颜色深度,如果染色时间太短就已获得所要求的颜色,这存在两点弊端,一是上色太快,要获得均匀一致的颜色不容易;二是上色太快,所获得的颜色耐侯性不够。染色时间太长,或者无论染多长时间都不能获得要求的颜色深度,此时我们要考虑氧化膜是不是太薄或者染料浓度太低。

 

第五:PH值

 

稳定的ph值对染色非常重要,不同的ph值,可能会有不同的色调,为加强ph值的稳定性,在配制槽液时加入缓冲溶液是一种可行的办法,同时要加强染色前的水洗,避免带入酸性物质。

 

以上这些都是在理论上影响色差问题的重要原因,但在实际操作过程中,还有更多影响颜色光泽的问题。

1、上挂

上挂层数过多,上下落差大,出槽和入槽的时间相差较大,在化学抛光过程中会产生不同程度的抛光,导致不同的光泽度;在着色过程中的时间差异也会导致不同的染色效果。

 

2、水洗

阳极氧化前的水洗没有清洗掉用于中和的酸性溶液,残留的酸性溶液在阳极氧化过程中,会与氧化铝发生化学反应,从而在产品表面留下蚀痕。

 

3、原材料

铝材的含铝量过低,铝表面氧化不均,产品表面会有沙孔或者麻点;若是含Si含量过高,产品做出来又可能会整体发灰等。

4、杂质

氧化池里异金属过多,铝表面的氧化膜不纯净,可能会导致有黑色斑点或条纹等。