1常見故障及分析

1、1常見故障及分析(1) 鋁合金制品經(jīng)硫酸陽極氣化處理后，發(fā)生局部無氧化摸，呈現(xiàn)肉眼可見的黑斑或條紋，氧 化膜有鼓瘤或孔穴現(xiàn)象。此類故障雖不多見但也有發(fā)牛。上述故障原因，-般與鋁和鋁合金的成分、組織及相的均勻性等冇關(guān)，或者與電解液屮所溶解 的某些金屬離子或懸浮雜質(zhì)等冇關(guān)。鋁和鋁合金的化學(xué)成分、組織和金屬相的均勻性會(huì)影響氧化 牘的生成和性能。純鋁或鋁鎂介金的氧化膜容易生成，膜的質(zhì)量也較佳。而鋁硅合金或含銅量較 高的鋁合金，氧化膜則較難生成，h生成的膜發(fā)暗、發(fā)灰，光澤性不好。如果表面產(chǎn)生金屬相的 不均勻、組織偏析、微雜質(zhì)偏析或者熱處理不當(dāng)所造成各部分組織不均勻等，則易產(chǎn)牛選擇性氧 化或選擇性溶解。若

2、鋁合金屮局部硅含量偏析，則往往造成局部無氧化膜或呈黑斑點(diǎn)條紋或局部 選擇性溶解產(chǎn)生空穴等。另外，如果電解液中有懸浮雜質(zhì)、塵?；蜚~鐵等金屬雜質(zhì)離子含量過高, 往往會(huì)使氧化膜出現(xiàn)黑斑點(diǎn)或黑條紋，影響氧化膜的抗蝕防護(hù)性能。(2) 同槽處理的陽極氧化零件，有的無氧化膜或膜層輕薄或不完整，有的在夾具和零件接觸處 有燒損熔蝕現(xiàn)象。這類故障在流酸陽極氧化工藝實(shí)踐屮往往較多發(fā)牛，嚴(yán)重影響鋁合金陽極氧化 質(zhì)量。由于鋁氧化膜的絕緣性較好，所以鋁合金制件在陽極氧化處理而必須牢固地裝掛在通用或?qū)Ｓ?夾具上，以保證良好的導(dǎo)電性。導(dǎo)電棒應(yīng)選用銅或銅合金材料并要保證足夠接觸面積。夾具與零 件接觸處，既要保證電流白由通過，又

3、要盡可能減少夾具和冬件間的接觸卬痕。接觸而積過小, 電流密度太大，會(huì)產(chǎn)牛過熱易燒損零件和夾具。無傘(化膜或膜層不完整等現(xiàn)彖，主更是由于夾具 和制件接他不好，導(dǎo)電不良或者是rh于夾具上氧化膜層未徹底清除所致。(3) 鋁合金硫酸陽極氧化處理后，氧化膜星疏松粉化甚至手一摸就掉，特別是填充封閉后，制 件表面出現(xiàn)嚴(yán)重粉層，抗蝕性低劣。這一類故障多發(fā)生在夏季，尤其是沒有冷卻裝置的硫酸陽極 化杷，往往處理1-2 «零件后，疏松粉化現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)，明顯地影響氧化膜的質(zhì)量。由于鋁合金陽極氧化膜電阻很大，在陽極氧化工藝過程中會(huì)產(chǎn)牛大量焦耳熱，槽電壓越高產(chǎn)牛 熱最越大，從而導(dǎo)致電解液溫度不斷上升。所以在陽極

4、氧化過程屮，必須采用攪拌或冷卻裝置使 電解液溫度保持在一定范圍。一般情況下，溫度應(yīng)控制在1326°c,氧化膜質(zhì)量較佳。若電解 液溫度超過30°c,氧化膜會(huì)產(chǎn)生疏松粉化，膜層質(zhì)量低劣，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生''燒焦現(xiàn)象。另外，當(dāng) 電解液溫度恒處時(shí)，陽極電流密度也必須予以限制，因?yàn)殛枠O電流密度過高，溫升劇烈，氧化膜 也易疏松呈粉狀或砂粒狀，對(duì)氧化膜質(zhì)量十分不利。(4) 偶然發(fā)牛鋁合金硫酸陽極氧化后氧化膜暗淡無光，有時(shí)產(chǎn)牛點(diǎn)狀腐蝕，嚴(yán)熏時(shí)黑色點(diǎn)狀腐 蝕顯著，導(dǎo)致零件報(bào)廢，引起較大損失。這類故障往往是偶然發(fā)生并冇特姝原因造成的。在鋁合金陽極氧化過程中，屮途斷電又重新給 電，往往

5、會(huì)使氧化膜暗淡無光，而中途停電零件在清洗梢停留過久，清洗水槽酸度過高，水質(zhì)不 凈,含懸浮物、泥砂等較多,往往會(huì)使鋁合金制件發(fā)生電化學(xué)腐蝕,發(fā)牛點(diǎn)狀腐蝕黑斑等。有時(shí) 向電解液屮添加自來水，水經(jīng)漂白粉處理且ci含量超標(biāo)或冇時(shí)盛裝過hci的容器未經(jīng)徹底清洗 乂盛裝硫酸，都會(huì)使陽極氧化電解液中混人超量的cl，從而導(dǎo)致鋁合金零件陽極氧化產(chǎn)生點(diǎn)狀 腐蝕使產(chǎn)品報(bào)廢等。2預(yù)防故障的措施鋁合金硫酸陽極氧化氧化膜質(zhì)量好壞，抗蝕防護(hù)性能的優(yōu)為主耍取決于鋁合金的成分，膜層厚 度以及陽極氧化處理工藝條件，如溫度、電流密度、使用水質(zhì)及陽極氧化后的填充封閉工藝等。要減少或避免陽極氧化故障提高產(chǎn)品質(zhì)量要從微細(xì)處著手，采取有效

6、措施。(1) 對(duì)不同的鋁合金，如鑄造成型、壓延成型或機(jī)械加工成型或經(jīng)熱處理焊接等工序，要根據(jù) 實(shí)際怡況選擇適宜的前處理方法。比如，澆鑄成型的鋁合金表而，其非機(jī)加工表面一般應(yīng)采用噴 砂或噴丸除凈其原始氧化膜、粘砂等。對(duì)硅含量較高的鋁合金(尤其是鑄鋁)應(yīng)經(jīng)過含冇5%左右 氫氟酸的硝酸混合酸溶液浸蝕活化，才能有效地保持良好的活化表而，確保氧化膜質(zhì)量。不同材 質(zhì)的鋁介金，裸鋁和純零件或人小規(guī)格不同的鋁和鋁合金零件，一般不宜同槽氧化處埋。対丁搭接、點(diǎn)焊或御接的鋁合金組合件，對(duì)丁在陽極氣化過程中易形成氣袋不易排除的鋁合金 制件，從質(zhì)量考慮，一般不允許采用硫酸陽極氧化工藝。(2) 裝掛夾具材料必須確保導(dǎo)電良

7、好，一般選用碩鋁合金棒，板材要保證冇一定彈性和強(qiáng)度。 拉鉤宜選用銅或銅合金材料。已使用過的專用或通用工夾具如陽極氧化處理時(shí)再次使用，必須徹 底退除其表面氧化膜，確保良好接觸。工夾具既要保證足夠?qū)щ娊佑|面積，乂要盡量減少夾具印 痕。如果接觸面太小，會(huì)導(dǎo)致燒損熔蝕陽極氧化零件。(3) 硫酸陽極氧化溶液的溫度必須嚴(yán)格控制，最佳溫度范圍是1525°c。硫酸陽極氧化工藝 過程中需采用壓縮空氣攪拌，并應(yīng)配備制冷裝登。在無制冷裝這的情況下，在硫酸電解液中加入 1.5%2.0%的內(nèi)三酸或草酸、乳酸等竣酸，可以使陽極氧化溶液溫度范圉超過35°c而避免或 減少氧化膜的疏松或粉化。一些工藝試驗(yàn)和

8、生產(chǎn)實(shí)踐已證實(shí)，在硫酸陽極氧化電解液中加入適量 竣酸或丙三醇可有效減少反應(yīng)熱效應(yīng)的不良影響，町以在不降低氧化膜厚度和碩度的條件下提高 陽極氧化電解液的溫度允許上限，在保證質(zhì)量的麗提f,提高牛產(chǎn)效率。另外，控制溫度恒立的 條件下，也要注意冇效控制陽極電流密度，才能更好地保證氧化膜質(zhì)量。(4) 硫酸陽極氧化電解液所使用的水質(zhì)及電解液中的冇害雜質(zhì)必須嚴(yán)格控制。配制硫酸陽極氧 化溶液不宜用自來水，尤其不能用渾濁的含ca2+, mg2+, sio32及c卜含量高的自來水。 一般情況下，水中c卜濃度達(dá)25mg/l時(shí)就會(huì)対鋁合金的陽極氧化處理產(chǎn)生有害影響。ci(包括 其它鹵族元素)町破壞氧化膜牛成，甚至根本

9、形不成氧化膜。硫酸陽極氧化應(yīng)選用軟化水、去離 了水或蒸懈水，電解液屮的ccl-<15mg/l,總礦物質(zhì)<50mg/u硫酸溶液在陽極氧化工藝過程中，會(huì)產(chǎn)生油污泡沫及懸浮雜質(zhì)，應(yīng)定期排除。硫酸陽板氧化溶 液屮常見的其他有害雜質(zhì)還有cu2+, fe3+, ai34-等。如果雜質(zhì)含量超過允許含量，會(huì)產(chǎn)生 有害影響，可部分或全部更換硫酸溶液，才能有效保證鋁合金硫酸陽極氧化質(zhì)量。鋁合金硫酸陽極氧化處理是廣泛應(yīng)用-ii成熟的抗蝕防護(hù)裝飾處理工藝，只要嚴(yán)格執(zhí)行工藝條 件，認(rèn)真操作，硫酸陽極氧化氧化膜質(zhì)量是完全可以保證的。陽極氧化處理(1) 基本過程。表而預(yù)處理后難免出現(xiàn)型材松動(dòng)，在進(jìn)入氧化杷前一般

10、要再緊料一次，以確保 導(dǎo)電良好。導(dǎo)電不良會(huì)引起電解著色的許多問題，如色淺、色羌等。鋁合金擠壓材陽極氧化一般 用點(diǎn)流硫酸陽極氧化，陽極是特加工的鋁型材，陰極用擠壓的鋁板或6063板。為了增加剛性, 可將陰極斷面制成齒狀或波紋狀，小廠也可用鉛板。小零件的陽極氧化可以用交流電，陰陽兩極 都用面積相同的待處理鋁零件，處理時(shí)間應(yīng)比宜流氧化延長1倍以上。(2) 工藝條件與膜厚。硫酸陽極氧化得到的是多孔膜，氧化開始瞬間牛成類似阻擋層的薄膜， 膜在硫酸屮溶解出現(xiàn)孔洞，孔洞延長使膜生長。膜的厚度與通過電量成正比，也就是與電流密度 和氧化時(shí)間成止比。氧化膜厚度按公式6=klt計(jì)算，其屮6為氧化膜厚度(pm)zi為

11、電流密度(a/dm2) zt為電解時(shí)間(min), k為系數(shù)，一般取0.3,實(shí)際上k值是由試驗(yàn)確定的，它與工 藝參數(shù)密切相關(guān)，在同樣工藝下，厚膜與薄膜也不同。此外，氧化膜厚度也不可能隨陽極氧化時(shí) 間無限增加，而是有一個(gè)與工藝條件有關(guān)的極限氣化膜厚度。在生產(chǎn)厚膜時(shí)，一般適當(dāng)降低硫酸 濃度和溫度，提高電流密度，并采取空氣攪拌。（3）陽極氧化處理的工藝操作耍點(diǎn):1）硫酸陽極氧化一般選恒流，根據(jù)陽極氧化總面積和電流密度計(jì)算出總電流，對(duì)冇型腔的鋁材, 氧化面積應(yīng)計(jì)算大約100300mm 段的內(nèi)表面面積。2）需要電解著色處理的，每一掛料應(yīng)是一-種規(guī)格，以避免色差。3）導(dǎo)電梁與導(dǎo)電座z間接他良好，接觸溫升小

12、于30°c。4）單根導(dǎo)電梁，如載流人t 8000a時(shí)，建議考慮兩端導(dǎo)電。5）陰極使用極板套氣袋可減少酸氣析出，但應(yīng)加人槽液循環(huán)量，最好每小時(shí)循環(huán)3次以上。槽 液循環(huán)在槽底使冷酸液均勻輸入槽內(nèi)?？諝鈹嚢杩蛇m當(dāng)降低循環(huán)量，但攪拌一定耍均勻平穩(wěn)，以 免綁料松動(dòng)。6）氧化結(jié)束應(yīng)及時(shí)水洗，停電后酣在氧化槽時(shí)間過長（長t2min），將影響著色與封孔質(zhì)量。7）陰極板使用壽命與氧化狀態(tài)冇關(guān)，氧化槽開開停停，陰極板最容易損壞。應(yīng)及時(shí)更換損壞的 陰極板，以免陰陽極而積比例失調(diào)。8）陽極氧化電壓上升應(yīng)取軟啟動(dòng)，電壓上升時(shí)間一-般為10-15s陽極氧化染色淺談隨著人們生活水平的提髙，對(duì)家居裝飾的要求也越來越

13、髙，不僅要求有良好的性能，同時(shí)乂要冇 亮麗的色彩。粉末噴涂方興未艾，既冇良好的性能，又冇讓人們滿意的色彩。但是，厚厚的粉末 遮住了金屬應(yīng)冇的光澤而略顯遺憾。陽極氧化染料正好彌補(bǔ)了這點(diǎn)遺憾，既保持了金屬光澤，乂 有極其艷麗的色彩，不僅可以用在家用電器、汽車、銘牌標(biāo)識(shí)等，也是家居裝飾的不錯(cuò)選擇。本 文主要針對(duì)硫酸陽極氧化染色，是作者在工作積累的一些經(jīng)驗(yàn)，與人家一同探討。1氧化染色原理眾所周知，陽極氧化膜是由大量垂宜于金屬表面的六邊形晶胞組成，每個(gè)晶胞中心育一個(gè)膜孔, 并具有極強(qiáng)的吸附力,當(dāng)氧化過的鋁制品浸入染料溶液中，染料分子通過擴(kuò)散作川進(jìn)入氧化膜的 膜孔中，同時(shí)與氧化膜形成難以分離的共價(jià)鍵和離子

14、鍵。這種鍵結(jié)合是可逆的，在一迅條件下會(huì) 發(fā)生解吸附作用。因此，染色z后，必須經(jīng)過封孔處理，將染料固定在膜孔屮，同進(jìn)増加氧化膜 的耐蝕、耐磨等性能。2陽極氧化工藝對(duì)染色的影響在氧化染色整個(gè)流程中，因?yàn)檠趸に囋蛟斐扇旧涣际潜容^普遍的。氧化膜的膜厚和孔隙均 勻一致是染色時(shí)獲得均勻一致顏色的前提和基礎(chǔ)，為獲得均勻一致的氧化膜，保證足夠的循環(huán)量, 冷卻量，保證良好的導(dǎo)電性是舉足輕重的,此外就是氧化工藝的穩(wěn)定性。硫酸濃度，控制在 180-200g /lo稍高的硫酸濃度可促進(jìn)氧化膜的溶解反應(yīng)加快，利于孔隙的擴(kuò)張，更易于染色; 鋁離子濃度，控制在5-15 g/lo鋁離子小于5g/l,生成的氧化膜吸附能力

15、降低，彩響上色 速度，鋁離子大于15 g/l時(shí)，氧化膜的均勻性受到影響，容易出現(xiàn)不規(guī)則的膜層。氧化溫度，控制在20°c左右，氧化槽液的溫度対染色的影響非常顯著，過低的溫度致使氧化膜 的膜孔致密，染色速度顯著減緩；溫度過高，氧化膜蔬松，容易粉化，不利于染色的控制，氧化 槽的溫差變化應(yīng)在2°c以內(nèi)為宜。電流密度，控制在120180a/m2。電流密度過人，在膜厚一處的情況下，就耍相應(yīng)地縮短 鋁制品在槽中的電解時(shí)間，這樣，氧化膜在溶液中的溶解減少，膜孔致密，染色時(shí)間加長。同時(shí), 膜層容易粉化。膜厚，染色要求氧化膜厚度一般在10pm以上沖溶液。膜厚過低，染色容易出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象， 同時(shí)

16、在要求染深色顏色(如黑色)時(shí)，因?yàn)槟ず癫粔?，?dǎo)致染料的沉積量育限，無法達(dá)到耍求的顏 色深度。總而言之，陽極氧化作為染色的前工序，是染色的基礎(chǔ)。陽極氧化的問題在染色之前，我們很難 看到或者根木無法看到，一染上色z后，我們會(huì)清晰地看到諸如顏色不均勻的現(xiàn)象。而此時(shí), 生產(chǎn)工作者往往會(huì)把問題的原因歸于染色的不正常，而忽略在氧化工藝上尋找原因。我在剛接觸 氧化染色時(shí)就常犯這些錯(cuò)誤。3染色3. 1染色前的水洗陽極氧化之后，氧化膜的膜孔中殘留冇硫酸溶液，因此，染色之前必須將鋁制品徹底淸洗干凈。 避免給染色槽帶人雜質(zhì)離子，尤其是磷酸根離子、氟離子等，在染色槽z前設(shè)立純水清洗，并忖 要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控是十分必要的

17、。3. 2染色槽的配制在染色所用的染料中，大多數(shù)是有機(jī)染料，有機(jī)染料容易發(fā)霉。為有效地防止槽液發(fā)霉，配制槽 液前，可以用漂白粉，苯酚-類的藥物將槽體消毒。配制槽液時(shí)，加人防祿劑可以冇效地延長染 色液的使用時(shí)間。槽液配好z后要存放數(shù)小時(shí)，才能投入使用，為保證ph值穩(wěn)定，可以加入醋 酸一一醋酸鈉緩3. 3染色過程控制(1) 溫度染色過程屮，染色速率隨溫度的升高而加快，因此，染一定深度的顏色所需的時(shí)間隨溫度升高而 縮短。同時(shí)，梢液溫度上升，同步封孔也會(huì)加快，如果溫度過高，同步封孔過快，在染料分子還 未冇足夠量吸附在膜孔屮，染料的積聚就會(huì)因氧化膜的膜孔閉合而中止，無法達(dá)到要求的深度, 而相對(duì)較低的溫度

18、下染色，可以染出更深的顏色，但相應(yīng)的時(shí)間要長，因而，針對(duì)不同的色澤要 求，可以適當(dāng)調(diào)整染色溫度，避免染色時(shí)間過長或過短。(2) 染料濃度根據(jù)吸附定律，在一定工作條件下，染料在陽極氧化膜上的吸附量隨著染料濃度的提高而增大。 不過，這一規(guī)律只在氧化膜本身還具育吸附能力時(shí)適用。對(duì)于不同深度的顏色，染料濃度也應(yīng)作 相應(yīng)調(diào)整，在最初配制槽液時(shí)，盡可能配制較低濃度的溶液，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，染料不斷地消耗, 要不斷補(bǔ)充消耗的部分，補(bǔ)充時(shí)要少量多次。如果對(duì)染料進(jìn)行濃度測(cè)定，要考慮雜質(zhì)離子的影響, 實(shí)際的冇效濃度跟檢測(cè)可能冇較大差別，因此，要定期對(duì)染色槽的實(shí)際染色力進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)。 為保證穩(wěn)定的染色力，生產(chǎn)一段時(shí)間后，可以部分的更換梢液。(3) 時(shí)間跟電解著色一樣，當(dāng)其它條件不變時(shí)，顏色隨時(shí)間的延長逐漸加深