鋁表面陽(yáng)極氧化處理方法及缺陷分析

1、鋁表面陽(yáng)極氧化處理方法一、表面預(yù)處理無(wú)論采用何種方法加工的鋁材及制品，表面上都會(huì)不同程度地存在著污垢和缺陷，如灰塵、金屬氧化物（天然的或高溫下形成的氧化鋁薄膜）、殘留油污、瀝青標(biāo)志、人工搬手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物）、焊接熔劑以及腐蝕鹽類(lèi)、金屬毛刺、輕微的劃擦傷等。因此在氧化處理之前，用化學(xué)和物理的方法對(duì)制品表面進(jìn)行必要的清洗，使其裸露純凈的金屬基體，以利氧化著色順利進(jìn)行，從而獲得與基體結(jié)合牢固、色澤和厚度都滿足要求且具有最佳耐蝕、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。（一）脫脂鋁及鋁合金表面脫脂有有機(jī)溶劑脫脂、表面活性劑脫脂、堿性溶液脫脂、酸性溶液脫脂、電解脫脂、乳化脫脂。幾種脫脂方法及主

2、要工藝列于表-1 。在這些方法中，以堿性溶液特別是熱氫氧化鈉溶液的脫脂最為有效。二）堿蝕劑堿蝕劑是鋁制品在添加或不添加其他物質(zhì)的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行表面清洗的過(guò)程，通常也稱為堿腐蝕或堿洗。其作用是作為制品經(jīng)某些脫脂方法脫脂后的補(bǔ)充處理，以便進(jìn)一步清理表面附著的油污贓物；清除制品表面的自然氧化膜及輕微的劃擦傷。從而使制品露出純凈的金屬基體，利于陽(yáng)極膜的生成并獲得較高質(zhì)量的膜層。此外，通過(guò)改變?nèi)芤旱慕M成、溫度、 處理時(shí)間及其他操作條件，可得到平滑或緞面無(wú)光或光澤等不同狀態(tài)的蝕洗表面。蝕洗溶液的基本 組成是氫氧化鈉，另外還添加調(diào)節(jié)劑（ NaF、硝酸鈉），結(jié)垢抑制劑、（萄糖酸鹽、庚酸鹽、酒石酸鹽、阿拉伯

3、膠、糊精等）、多價(jià)螯合劑（多磷酸鹽）、去污劑。（三）中和和水清洗鋁制品蝕洗后表面附著的灰色或黑色掛灰在冷的或熱的清水洗中都不溶解，但卻能溶于酸性溶液中，所以經(jīng)熱堿溶液蝕洗的制品都得進(jìn)行旨在除去掛灰和殘留堿液，以露出光亮基本金屬表面的酸浸清洗，這種過(guò)程稱為中和、光澤或出光處理。其工藝過(guò)程是制品在300-400g/L硝酸（ 1420kg/立方米）溶液中，室溫下浸洗，浸洗時(shí)間隨金屬組成的不同而有差異，一般浸洗時(shí)間3-5 分鐘。含硅或錳的鋁合金制品上的掛灰，可用硝酸和氫氟酸體積比為 3:1 的混合液，于室溫下處理5-15 秒。中和處理還可以在含硝酸300-400g/L 和氧化鉻5-15g/L的溶液或氧

4、化銘100g/L加硫酸（ 1840kg/立方米）10ml/L溶液中于室溫下進(jìn)行。各道工序間的水清洗，目的在于徹底除去制品表面的殘留液和可溶于水的反應(yīng)產(chǎn)物，使下道工序槽液免遭污染，確保處理效率和質(zhì)量。清洗大多采用一次冷水清洗。但堿蝕后的制品普遍采用熱水緊接著是冷水的二重清洗。熱水的溫度為40- 60 度。中和處理后的制品經(jīng)水清洗就可以進(jìn)行氧化處理，所以這道清洗應(yīng)特別認(rèn)真，以防止清潔的表面受污染。否則前幾道工序的有效處理可能會(huì)因最后的清洗不當(dāng)而前功盡棄。經(jīng)中和、水清洗后的制品應(yīng)與上進(jìn)行氧化處理。在空氣中停留的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，如停留30-40 分鐘，制品就需要重新蝕洗和中和。二、陽(yáng)極化處理鋁制品表面的

5、自然氧化鋁既軟又薄，耐蝕性差，不能成為有效防護(hù)層更不適合著色。人工制氧化膜主要是應(yīng)用化學(xué)氧化和陽(yáng)極氧化?；瘜W(xué)氧化就是鋁制品在弱堿性或弱酸性溶液中， 部分基體金屬發(fā)生反應(yīng)，使其表面的自然氧化膜增厚或產(chǎn)生其他一些鈍化膜的處理過(guò)程，常用的化學(xué)氧化膜有鉻酸膜和磷酸膜，它們既薄吸附性又好，可進(jìn)行著色和封孔處理，表-3 介紹了鋁制品化學(xué)氧化工藝?；瘜W(xué)氧化膜與陽(yáng)極氧化膜相比，膜薄得多，抗蝕性和硬度比較低，而且不易著色，著色后的耐光性差，所以金屬鋁著色與配色僅介紹陽(yáng)極化處理。1、陽(yáng)極氧化膜生成的一般原理以鋁或鋁合金制品為陽(yáng)極置于電解質(zhì)溶液中，利用電解作用，使其表面形成氧化鋁薄膜的過(guò)程，稱為鋁及鋁合金的陽(yáng)極氧化

6、處理。其裝置中陰極為在電解溶液中化學(xué)穩(wěn)定性高的材料，如鉛、不銹鋼、鋁等。鋁陽(yáng)極氧化的原理實(shí)質(zhì)上就是水電解的原理。當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，在陰極 上，放出氫氣；在陽(yáng)極上，析出的氧不僅是分子態(tài)的氧，還包括原子氧（ O）和離子氧，通常在反應(yīng)中以分子氧表示。作為陽(yáng)極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無(wú)水的氧化鋁膜，生成的氧并不是全部與鋁作用，一部分以氣態(tài)的形式析出。2、陽(yáng)極氧化電解溶液的選擇陽(yáng)極氧化膜生長(zhǎng)的一個(gè)先決條件是，電解液對(duì)氧化膜應(yīng)有溶解作用。但這并非說(shuō)在所有存在溶解作用的電解液中陽(yáng)極氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性質(zhì)相同。3、陽(yáng)極氧化的種類(lèi)陽(yáng)極氧化按電流形式分為：直流電陽(yáng)極氧化，交流電陽(yáng)極氧化，脈沖電流陽(yáng)

7、極氧化。按電解液分有：硫酸、草酸、鉻酸、混合酸和以磺基有機(jī)酸為主溶液的自然著色陽(yáng)極氧化。按膜層性子分有：普通膜、硬質(zhì)膜（厚膜）、瓷質(zhì)膜、光亮修飾層、半導(dǎo)體作用的阻擋層等陽(yáng)極氧化。鋁及鋁合金常用陽(yáng)極氧化方法和工藝條件見(jiàn)表-5。其中以直流電硫酸陽(yáng)極氧化法的應(yīng)用最為普遍。4、陽(yáng)極氧化膜結(jié)構(gòu)、性質(zhì)陽(yáng)極氧化膜由兩層組成，多孔的厚的外層是在具有介電性質(zhì)的致密的內(nèi)層上上成長(zhǎng)起來(lái)的，后者稱為阻擋層（也稱活性層）。用電子 顯 微鏡觀察研究，膜層的縱橫面幾乎全都呈現(xiàn)與金屬表面垂直的管狀孔，它們貫穿膜外層直至氧化膜與金屬界面的阻擋層。以各孔隙為主軸周?chē)侵旅艿难趸X構(gòu)成一個(gè)蜂窩六棱體，稱為晶胞，整個(gè)膜層是又無(wú)數(shù)個(gè)這

8、樣的晶胞組成。 阻擋層是又無(wú)水的氧化鋁所組成，薄而致密，具有高的硬度和阻止電流通過(guò)的作用。阻擋層厚約0.03-0.05科叫為總膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外層主要是又非晶型的氧化鋁及小量的水合氧化鋁所組成，此外還含有電解液的陽(yáng)離子。當(dāng)電解液為硫酸時(shí)，膜層中硫酸鹽含量在正常情況下為13%-17%。 氧化膜的大部分優(yōu)良特性都是由多孔外層的厚度及孔隙率所覺(jué)決定的，它們都與陽(yáng)極氧化條件密切相關(guān)。（二）直流電硫酸陽(yáng)極氧化1、氧化膜成長(zhǎng)機(jī)理在硫酸電解液中陽(yáng)極氧化，作為陽(yáng)極的鋁制品，在陽(yáng)極化初始的短暫時(shí)間內(nèi)，其表面受到均勻氧化，生成極薄而有非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱點(diǎn)（如晶界，雜質(zhì)

9、密集點(diǎn)，晶格缺陷或結(jié)構(gòu)變形處）發(fā)生局部溶解，而出現(xiàn)大量孔隙，即原生氧化中心，使基體金屬能與進(jìn)入孔隙的電解液接觸，電流也因此得以繼續(xù)傳導(dǎo)，新生成的氧離子則用來(lái)氧化新的金屬，并以孔底為中心而展開(kāi)，最后匯合，在舊膜與金屬之間形成一層新膜，使得局部溶解的舊膜如同得到“修補(bǔ) ”似的。 隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，膜的不斷溶解或修補(bǔ)，氧化反 應(yīng)得以向縱深發(fā)展，從而使制品表面生成又薄而致密的內(nèi)層和厚而多孔的外層所組成的氧化膜。其內(nèi)層（阻擋層、介電層、活性層）厚度至氧化結(jié)束基本都不變，位置卻不斷向深處推移；而外早一定的氧化時(shí)間內(nèi)隨時(shí)間而增厚。2、氧化膜厚度計(jì)算陽(yáng)極氧化生成的氧化膜厚度從理論上可按法拉第第二定律推導(dǎo)的公

10、式進(jìn)行計(jì)算。3、影響氧化膜生長(zhǎng)和質(zhì)量的因素當(dāng)電解液的溫度從20 度上升到30 度， 膜的溶解速度約增加3 倍。 隨電流密度的增加，制品被養(yǎng)護(hù)的金屬量、表面生成的鋁氧化膜厚度都隨著增加。硫酸濃度對(duì)氧化膜厚度的影響不大， 為獲得中等厚度、多孔而易于著色和封閉、抗蝕性較高的膜層，濃度最好為15%-20%；溶液用去離子水要求氯離子 15mg/L、鐵離子1mg/L、硫酸根離子30mg/L ,電阻率為5X10 的5-6次方Q?cm溶液中雜質(zhì)允許的最大含量鋁離子20g/L,銅離子2g/L,鐵離子5g/L,氯離子0.1g/L。隨著陽(yáng)極氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，氧化膜的厚度增加，到一定厚度后，由于膜厚電阻增加、導(dǎo)電能力下

11、降，膜的生長(zhǎng)速度減慢，有的合金即使延長(zhǎng)氧化時(shí)間，膜的厚度也不會(huì)再增加。不同的鋁合金的陽(yáng)極氧化膜有不同的色彩，純鋁上的膜無(wú)色透明，使金屬的光澤完全保持下來(lái)；高純鋁添加少量的鎂，膜色不會(huì)因氧化時(shí)間的延長(zhǎng)而改變，當(dāng)鎂的含量超過(guò) 2%，膜變暗濁色；鋁硅合金陽(yáng)極氧化時(shí)，硅不會(huì)被氧化或溶解，部分進(jìn)入膜層使膜呈暗灰色。 含硅量大時(shí)，陽(yáng)極氧化前先用氫氟酸浸泡，膜色會(huì)有所好轉(zhuǎn)，一般含硅5%以上的合金不適合做光亮著色制品，含量達(dá)13%就難于進(jìn)行陽(yáng)極化處理；含銅的合金，當(dāng)含量較少時(shí)，膜呈綠色，隨銅含量的增加，膜薄，色調(diào)深暗。某些變形鋁合金的陽(yáng)極氧化處理見(jiàn)表-6。鋁合金在硫酸溶液中陽(yáng)極氧化，由于氧化膜在表面上形成、生

12、長(zhǎng)和溶解，引起電阻的變化，使過(guò)程中的電流、槽端電壓及電流密度都隨之發(fā)生變化。實(shí)際操作中電壓升高不宜太快，否則會(huì)使生成的膜不均勻。4、建筑鋁型材陽(yáng)極氧化工藝建筑鋁材是目前陽(yáng)極氧化處理的主要產(chǎn)品 ， 其中 75%-85% 是用常規(guī)硫酸法處理。中國(guó)建筑型材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定氧化膜的厚度大于10dm。建筑鋁材陽(yáng)極氧化工藝的最佳工藝參數(shù)為電解液硫酸15泄2%, 鋁離子含量小于5g/L,溶液溫度21±10C,電流密度（1.3=0.05） A/dm2 , 時(shí)間（對(duì)LD31合金）30min,則10dm; 60分鐘，則 可達(dá)18dm （電壓18V）,溶液用純水 配制。（三）其他陽(yáng)極氧化1、草酸陽(yáng)極氧化對(duì)硫酸陽(yáng)極

13、氧化影響的大部分因素也適用于草酸陽(yáng)極氧化，草酸陽(yáng)極氧化可采用直流電、交流電或者交直流電迭加。用交流電氧化比直流電在相同條件下獲得膜層軟、彈性較??；用直流電氧化易出現(xiàn)孔蝕，采用交流電氧化則可防止，隨著交流成分的增加，膜的抗蝕性提高，但顏色加深，著色性比硫酸膜差。電解液中游離草酸濃度為3%-10% ，一般為3%-5%，在氧化過(guò)程中每A?h約消耗0.13- 0.14g,同時(shí)每A?h有0.08-0.09g的鋁溶于電解液生成草酸 鋁，需要消耗5 倍于鋁量的草酸。溶液中的鋁離子濃度控制在20g/L 以下，當(dāng)含30g/L 鋁時(shí)，溶液則失效。草酸電解液對(duì)氯化物十分敏感，陽(yáng)極氧化純鋁或鋁合金時(shí)，氯化物的含量分別

14、不應(yīng)超過(guò)0.04-0.02g/L ，溶液最好用純水配制。電解液溫度升高，膜層減薄。為得到厚的膜，則應(yīng)提高溶液的pH 值。直流電陽(yáng)極氧化用鉛、石墨或不銹鋼做陰極，其與陽(yáng)極的面積比為（1： 2） -（ 1：1 ）之間。草酸是弱酸，溶解能力低，鋁氧化時(shí)，必須冷卻制品及電解液。 草酸膜層的厚度及顏色依合金成分而不同，純鋁的膜厚呈淡黃或銀白色，合金則膜薄色深 如黃色、黃銅色。氧化后膜層經(jīng)清洗，若不染色可用3.43 X10的4次方Pa壓力的蒸汽封孔30-60分鐘。2、鉻酸陽(yáng)極氧化鉻酸陽(yáng)極氧化工藝見(jiàn)表-4。氧化過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行濃度分析，適時(shí)添加鉻酐。電解的陰極材料可用鉛、鐵、不銹鋼，最好的陽(yáng)陰面積比為（5：

15、 1） -（ 10：1）。當(dāng)溶液中三價(jià)鉻離子多時(shí)，可用電解的方法使其氧化成六價(jià)鉻離子。溶液中的硫酸鹽含量超過(guò)0.5%，陽(yáng)極氧化效果不好，硫酸根離子多時(shí)可加入氫氧化鋇或者碳酸鋇使其生成硫酸鋇沉淀。溶液中氯化物含量不應(yīng)超過(guò)0.2g/L。溶液中銘含量超過(guò)70g/L時(shí)就應(yīng)稀釋或更換溶液。銘酸陽(yáng)極氧化有電壓周期變化的陽(yáng)極氧化方法或恒電壓陽(yáng)極氧化法（快速鉻酸法）兩種。3、硬質(zhì)（厚膜）陽(yáng)極氧化硬質(zhì)陽(yáng)極氧化是鋁及鋁合金表面生成厚而堅(jiān)硬氧化膜的一種工藝方法。硬質(zhì)膜的最大厚度可達(dá)250 d m ,純鋁上形成的膜層微硬度為12000-15000MPa ,合金的一般4000-6000MPa ,與硬鉻鍍層的相差無(wú)幾，它

16、們?cè)诘头蠒r(shí)耐磨性極佳，硬質(zhì)膜的孔隙率約為20%左右，比常規(guī)硫酸膜低。4、瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化鋁及鋁合金在草酸、檸檬酸和硼酸的鈦鹽、鋯鹽或釷鹽溶液中陽(yáng)極氧化，溶液中鹽類(lèi)金屬的氫氧化物進(jìn)入氧化膜孔隙中，從而使制品表面顯示出與不透明而致密的搪瓷或具有特殊光澤的類(lèi)似塑料外觀的處理過(guò)程。瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化處理工藝流程與常規(guī)硫酸陽(yáng)極氧化基本一致，不同的是瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化是在高的直流電壓（115-125V ）和較高的溶液溫度（ 50-60 度）、電解液經(jīng)常攪拌、經(jīng)常調(diào)節(jié)pH 值使之處于1.6-2 范圍內(nèi)的條件進(jìn)行。三、染色處理化學(xué)著色法工藝簡(jiǎn)單、控制容易、效率高、成本低、設(shè)備投資少、著色色域?qū)挕⑸珴甚r艷。 但

17、大面積制品容易出現(xiàn)顏色不均勻，著色后清洗、封孔不當(dāng)或受到機(jī)械損傷時(shí)易脫色，著色膜的耐光性相對(duì)較差，故往往僅用于室內(nèi)裝飾、日常用小型鋁制品的著色處理。鋁陽(yáng)極氧化膜的化學(xué)著色是基于多孔膜層有如紡織纖維一樣的吸附染料能力而得以進(jìn)行的。一般陽(yáng)極氧化膜的孔隙直徑為0.01-0.03而染料在水 中分離成單分子，直0.0015-0.0030著色時(shí)染料被吸附在孔隙表面上并向孔內(nèi)擴(kuò)散、堆積， 而且與氧化鋁進(jìn)行離子鍵、氫鍵結(jié)合而使膜層著色，經(jīng)封孔處理，染料被固定在孔隙內(nèi)。（一）有機(jī)染料染色1、染料的選擇有機(jī)染料品種繁多，依據(jù)不同用途和產(chǎn)品 檔 次選用染料。如可溶性還原染料價(jià)格昂貴，色牢度極佳，故多用于高檔鋁制品金

18、筆、打火機(jī)、 助聽(tīng)器的染色；醇溶性染料用于鋁箔染色；油溶性染料用于鋁箔的印花，使用前溶于硝化纖維素系、乙烯樹(shù)脂系或聚酰胺樹(shù)脂系等亮漆中， 或者溶于烤漆中的三聚氰胺樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂中，印制后在清洗干凈的鋁箔表面形成帶有染料的樹(shù)脂膜。 用于鋁制品染色的染料類(lèi)別有酸性染料、酸性絡(luò)合染料、酸性媒介染料、直接染料、弱酸性染料、分散染料、可溶性還原染料、活性染料、堿性染料、醇溶染料、油溶染料等。2、有機(jī)染料著色工藝及控制（ 1 ）單色染色：將經(jīng)陽(yáng)極氧化、用清水洗凈的鋁制品，浸入規(guī)定溫度染液中浸泡，染色的時(shí)間依顏色深淺而定、染浴量可控制在與制品體積之比10： 1 。2） 多色染色：若在鋁件上染兩種和多種不同的

19、顏色，如山水、花鳥(niǎo)、任務(wù)、文字等，多采用印花工藝來(lái)完成，印版可采用型版（鋅版、紙版）和絲網(wǎng)版，可用直接印花法、涂料防染法、泡沫塑料撲染法等。一般做法是將第一種顏色染色后，對(duì)需留下顏色的部位用花版印上保護(hù)漆膜，剩余的顏色脫去，第二、三及更多的顏色依此類(lèi)推即可。3、著色技術(shù)措施（ 1 ）用于染色的染料純度越高越好，凡摻有大量填充劑（如元明粉、糊精）的染料染鋁效果差。批量染色要注意頭續(xù)缸染液濃度變化，正確補(bǔ)充以確保顏色深淺一致。（ 2）采用印花工藝進(jìn)行多色染色應(yīng)先淺后深，有黃、紅、藍(lán)、棕、黑。染印第二色時(shí)，噴漆應(yīng)該干燥，使涂料緊貼鋁面，否則染料會(huì)浸入，出現(xiàn)毛邊界限不明等。（ 3） 為保證著色均勻、色

20、澤一致，鋁件陽(yáng)極氧化處理?xiàng)l件必須一致，染色條件也應(yīng)一致。（ 4） 染色液同純水配制，如用硬水則應(yīng)加六偏磷酸鹽（濃度小于5%） ， 以免沉淀生成。染料應(yīng)完全溶解，否則著色不均，易出現(xiàn)深色斑點(diǎn)。（ 5）著色槽應(yīng)用非活性材料如搪瓷、陶瓷、不銹鋼、玻璃等制成，以免引起化學(xué)反應(yīng)造成染液變質(zhì)。（ 6）嚴(yán)禁油污進(jìn)入染液中，否則著色表面容易出現(xiàn)條紋或污斑缺陷。（ 7） 可用混合染料著色，但須注意膜層在染液中可能發(fā)生的選擇性吸附，使顏色不調(diào)和或改變色澤，這樣處理的膜層顏色不如用單一染料的耐曬。拼色染應(yīng)將兩種染料分別溶解再置于染浴。凡酸性染料必須用醋酸調(diào)節(jié)pH 值， 醋酸加入量依染料濃度而定，染液 pH 值在 4

21、.5-6 加入98%醋酸約0.5-1ml/L 。（ 8） 醇溶性染料用乙醇做溶劑溶解。可溶性還原染料染色后，必須在含有亞硝酸鈉10g/L，1.84g/cm3 硫酸 25ml/L ，溫度為5060 度顯色液中顯色 1 分鐘。分散染料在水溶液中染色染液須不停地?cái)噭?dòng)，分散染料中分散橙GR、分散藍(lán)FFR可獲得很滿意的染色效果。其他分散染色前的陽(yáng)極氧化鋁須用馬來(lái)酸、乳酸、酒石酸、5-磺酸基水楊酸等處理再染色。（ 9） 金屬鋁中含有雜質(zhì)影響染色，含硅超過(guò)25%底膜顯灰色，只宜染深色；含鎂超過(guò)1%染色帶暗灰；含錳色淡而且不鮮艷；含銅色純，含鐵、鎳、鉻太多色彩沉悶。（ 10） 某些染液中有硫酸存在，會(huì)使膜層著

22、色不上。即使硫酸對(duì)染料無(wú)影響，也會(huì)使染料的 pH 值下降，導(dǎo)致色調(diào)的變化。因此，著色前制品的清洗尤為重要。當(dāng)用堿性染料著色時(shí)， 氧化膜必須用2%-3% 的單寧酸溶液處理，否則著色不上。待著色的氧化膜層不應(yīng)有指印及易于生成污點(diǎn)的水滴，否則將使這些部位的吸附能力降低。（ 11） 為提高氧化膜層的吸附能力，特別是要著深色的制品，著色前可在80 度的 5ml/L 硫酸溶液中浸泡1 分鐘，或在40 度下浸泡15 分鐘。（ 12）著色不理想的制品可在50%硝酸或5ml/L 硫酸溶液中褪色。某些難于脫除的染料所著色的制品則可在更濃的硫酸或1%的次氯酸鈉溶液中漂白，洗滌后重新著色。（ 13）著色后必須經(jīng)封孔處

23、理，這對(duì)含銅的合金制品尤為重要。若在0.5%醋酸鎳溶液中封孔，制品表面出現(xiàn)的黑斑可通過(guò)添加0.5%硼酸或醋酸使封孔液中的pH 值降至5.3-5.5，而得到消除或減少到最低限度。（ 14）為提高制品表面的光亮度，陽(yáng)極化前可進(jìn)行拋光處理，封孔后還可用細(xì)絨布等進(jìn)行拋光或是浸涂熔融的石蠟或是噴涂清漆。（二）無(wú)機(jī)染料染色到目前為止，耐氣候性的有機(jī)染料并不多，膜層顏色在100 度以上高溫就會(huì)發(fā)生改變。而無(wú)機(jī)染料當(dāng)溫度超過(guò)金屬的熔點(diǎn)時(shí)，其顏色不會(huì)發(fā)生變化。無(wú)機(jī)染料著色有一液法和二液法。 前者指陽(yáng)極氧化膜浸入一種溶液中，這種金屬鹽在膜孔內(nèi)水化生成色淀而使膜層顯色。后者即經(jīng)陽(yáng)極氧化的制品先在一種鹽溶液中浸漬，清

24、洗夠再浸入另一種鹽溶液中，兩次浸漬吸附的鹽發(fā)生反應(yīng)生成一種不可溶的沉淀色料，從而使制品表面顯色。四、封孔處理為了提高鋁件質(zhì)量和染著色牢固，著色后必須將氧化膜層的微細(xì)孔隙予以封閉，經(jīng)過(guò)封閉處理后表面變的均勻無(wú)孔，形成致密的氧化膜。染料沉積在氧化膜內(nèi)再也擦不掉，且經(jīng)封閉后的氧化膜不再具有吸附性，可避免吸附有害物質(zhì)而被污染或早期腐蝕，從而提高了陽(yáng)極氧化膜的防污染、抗蝕 等性能。 常用的著色后的封孔方法有水合封孔、無(wú)機(jī)鹽溶液封孔、透明有機(jī)涂層封孔。（一）水合封孔水合封孔包括沸水封孔和常壓、加壓蒸汽封孔。1、水合封孔的原理鋁的陽(yáng)極氧化膜在水中有兩種形式的反應(yīng)；一是，在80 度以下，pH<4 的水中

25、，與水結(jié)合成拜耳體三水合氧化鋁，這種結(jié)合僅是物理結(jié)合，過(guò)程是可逆的。 另一種是在80 度以上的中性水中，氧化鋁與水化合成波米體型的一水合氧化鋁，這就是通常所指的水合封孔的反應(yīng)過(guò)程，由于一水合氧化鋁的密度（3014kg/立方米）比氧化鋁（3420kg/立方米）的小，體積增大33%左右，堵塞了氧化膜的孔隙。2、影響沸水封孔的原因（ 1 ）時(shí)間、溫度：在其他條件相對(duì)一致的前提下，隨封孔時(shí)間的延長(zhǎng)，膜層結(jié)合水量增加，抗蝕性提高；隨封孔溫度的升高，水化程度提高，抗蝕性增強(qiáng)。（ 2）pH 值、水質(zhì)：一般在pH 值為 5.5-6.5 的封孔液中封孔，膜層不但有良好的抗蝕性而且耐磨性最好。對(duì)水中的雜質(zhì)含量應(yīng)加

26、以控制：硫酸根離子 250mg/kg ，氯離子100mg/kg ,硅酸根離子10mg/kg ,磷酸根離子5mg/kg ,氟離子5mg/kg。最好用純水，其電阻率為5X10Q?cm（ 3）添加劑：在沸水中加入某些添加劑如無(wú)水碳酸鈉、氨、三乙醇胺等，可增強(qiáng)封孔效果，提高膜層的抗蝕性，甚至相當(dāng)或超過(guò)蒸汽封孔。水合封孔的另一種方法是蒸汽封孔，其所處理的氧化膜抗蝕性、耐磨性與蒸汽壓力和封孔時(shí)間有關(guān)。一般隨壓力升高、時(shí)間延長(zhǎng)、抗蝕性提高、耐磨性降低。3、沸水、蒸汽封孔工藝沸水封孔、蒸汽封孔工藝見(jiàn)表-12。蒸汽（常壓、加壓）封孔的效果比沸水封孔好，但需用高壓容器或?qū)Ｓ谜粝?，因此蒸汽封孔特別是加壓蒸汽封孔只能

27、用于小型制品的處理，不適合大型制品和流水線生產(chǎn)使用。二）金屬鹽溶液封孔在金屬鹽溶液中封孔，既發(fā)生氧化膜的水化反應(yīng)，又存在著鹽類(lèi)水解生成氫氧化物或是金屬離子與染料分子反應(yīng)生成新的金屬絡(luò)合物在膜孔隙中沉淀析出的過(guò)程，它們共同作用使孔隙封閉。這種處理方法也稱為沉淀封孔。某些金屬鹽溶液的封孔工藝見(jiàn)表-13。某些鎳鹽溶液使用較為經(jīng)常， 它的封孔效果好。在封孔過(guò)程中，鎳鹽被膜吸引水解生成氫氧化物，由于鎳的氫氧化物量少，幾乎無(wú)色，所以不影響膜的本色，特別適用于著色膜的封孔。鋁合金陽(yáng)極氧化的常見(jiàn)缺陷外觀缺陷是造成型材返工從而大幅度提高成本的主要原因1 。本文綜述鋁陽(yáng)極氧化膜外觀缺陷的主要特征,成因和對(duì)策。按照

28、外觀形態(tài),可將陽(yáng)極氧化表面缺陷分為三大類(lèi): （1）條紋（帶 ） 狀缺陷 ; （2） 斑點(diǎn)狀缺陷;（3） 不均勻（不正常） 表面。由于條紋（帶 ） 狀缺陷往往起因于熔鑄和擠壓,或其它機(jī)械損傷,本文只介紹后兩類(lèi)常見(jiàn)缺陷。1 斑點(diǎn)狀缺陷材料腐蝕、槽液污染、合金第二相析出或電偶作用等因素均可導(dǎo)致斑點(diǎn)狀缺陷,分別介紹如下 :1. 1 酸或堿浸蝕在陽(yáng)極氧化前,由于鋁材濺上酸液或堿液或者受到酸霧或堿霧作用而腐蝕,使表面局部發(fā)生白點(diǎn)。如果腐蝕比較嚴(yán)重,則點(diǎn)蝕較粗大,形成粗斑。肉眼很難分辨起因于酸還是堿,但在顯微鏡下觀察蝕點(diǎn)的橫截面卻容易分辨,如底部呈園形又沒(méi)有晶間腐蝕跡象,則起因于堿腐蝕;如底部不規(guī)則并且伴有

29、晶間腐蝕,蝕點(diǎn)又較深者起因于酸腐蝕5。這類(lèi)腐蝕也可能由于工廠貯運(yùn)不當(dāng)引起。化學(xué)拋光劑煙霧或其它酸性煙霧,含氯有機(jī)脫脂劑等均為酸浸蝕的來(lái)源。最常見(jiàn)堿浸蝕由砂漿或水泥灰,堿洗液等物質(zhì)散落和飛濺引起。原因確定之后,只要加強(qiáng)工廠各環(huán)節(jié)的管理,問(wèn)題即可解決。1. 2 大氣腐蝕鋁型材暴露在潮濕空氣中有時(shí)會(huì)發(fā)生白點(diǎn),它們常常沿模具痕方向縱向排列。大氣腐蝕一般不象酸或堿浸蝕那么嚴(yán)重,可用機(jī)械方法或堿洗除去。大氣腐蝕大多是非局限性的,往往易出現(xiàn)在某些表面上,如水蒸汽易凝聚的溫度較低區(qū)域或上表面。大氣腐蝕比較嚴(yán)重時(shí),蝕點(diǎn)的橫截面呈倒蘑菇狀,此時(shí)堿洗不僅無(wú)法消除蝕點(diǎn),反而會(huì)使之?dāng)U大。如果確定腐蝕是大氣腐蝕 , 則應(yīng)

30、檢查工廠的存放條件。鋁材不應(yīng)儲(chǔ)存在溫度最低的位置,以防水蒸汽冷凝。存放處應(yīng)干燥,溫度盡量均勻。1. 3 紙腐蝕 （水斑 ）紙或紙板用來(lái)放在鋁材之間或包裝鋁材,使之避免擦傷。此時(shí)若紙受潮,則鋁材表面出現(xiàn)腐蝕斑點(diǎn)。采用瓦楞紙板時(shí),則在接觸瓦楞板的位置規(guī)則地出現(xiàn)一條條腐蝕斑點(diǎn)。雖然有時(shí)候可以直接在鋁材上看到缺陷,但堿洗和陽(yáng)極氧化后往往更加明顯。這種斑點(diǎn)一般較深,很難用機(jī)械方法或堿洗除去。紙 （板 ） 腐蝕是由于酸根引起的,主要是SO2 -4 和 Cl - , 它們往住存在于紙中。因此選用無(wú)氯化物和硫酸鹽的紙（板 ） 和避免滲水是解決紙（板 ） 腐蝕的有效方法。1. 4 清洗水腐蝕（又稱雪花狀腐蝕）

31、4當(dāng)工件在堿洗,化學(xué)拋光,或硫酸除灰后,水洗有時(shí)會(huì)出現(xiàn)星形或輻射狀斑點(diǎn),腐蝕深度很淺 , 清洗水污染嚴(yán)重或溢流水洗的流速低時(shí)易出現(xiàn)這種腐蝕, 由于其外觀類(lèi)似于雪花形結(jié)晶,故又稱雪花狀腐蝕。其原因是鋁材中雜質(zhì)鋅與清洗水中SO2 -4 和 Cl - 反應(yīng)所致。如果槽子絕緣不好,則電偶作用會(huì)加重這種缺陷。國(guó)外資料介紹,鋁合金中Zn >0. 015 % , 清洗水中Cl - >15 ppm 和 pH < 3.5 時(shí)容易發(fā)生這種腐蝕。用硝酸去灰或清洗水加入0. 1 %HNO3 可以消除之。51. 5 氯化物腐蝕硫酸陽(yáng)極氧化槽液中存在少量氯化物也容易導(dǎo)致點(diǎn)蝕,其外觀特征是深的星形黑點(diǎn),在

32、工件邊角位置或其它高電流密度區(qū)域更為密集。點(diǎn)蝕位置處沒(méi)有陽(yáng)極氧化膜,其余“正?！眳^(qū)域的膜厚也低于預(yù)期膜厚值。自來(lái)水中含鹽量高是槽液中Cl - 污染的主要來(lái)源。國(guó)外資料認(rèn)為槽液中Cl - > 200 ppm 就需要加以處理 5 。 但在污染的槽液中除去Cl - 是相當(dāng)困難的?；诔杀镜目紤],還是排放一部分槽液并添加含鹽低的水比較現(xiàn)實(shí)。1. 6 電偶腐蝕在通電的槽子（陽(yáng)極氧化或電解著色）中 ,由于工件與槽子（鋼槽） 的電偶作用,或在不通電的槽子（水洗或封孔） 中 ,由于雜散電流的作用,都會(huì)由于電偶腐蝕產(chǎn)生或加重點(diǎn)蝕,在點(diǎn)蝕周?chē)Ｓ邪咨练e物。解決電偶腐蝕的方法比較簡(jiǎn)單,導(dǎo)電梁與槽沿接觸應(yīng)加塑

33、料墊板絕緣;鋼槽應(yīng)該予以接地,導(dǎo)電桿和夾具盡量選用與工件相同或電位差小的材料制成。2 外觀不勻外觀不均勻?qū)嶋H上指條紋和點(diǎn)蝕兩種表面缺陷以外的其它型式的表面缺陷。它不僅包括燒損 ,白斑,流痕等局部性缺陷,也包括表面發(fā)暗（失光） ,粉霜（白粉） 等大面積的外觀不良性缺陷。2. 1 氧化燒損（燒焦）燒損是在陽(yáng)極氧化時(shí)由于電流密度過(guò)大 （可能是局部） 造成外觀燒焦。這是陽(yáng)極氧化膜發(fā)生局部或普遍的災(zāi)難性溶解的結(jié)果,同時(shí)可能發(fā)生膜下金屬的部分或全部溶解。這是由于陽(yáng)極氧化過(guò)程中不能有效散熱,造成嚴(yán)重的過(guò)熱狀態(tài)。開(kāi)始時(shí)燒損是局部形式出現(xiàn)的。在陽(yáng)極氧化膜上出現(xiàn)不大的斑痕,以后斑痕周?chē)芙舛鵁龘p逐漸擴(kuò)大。過(guò)熱的原

34、因可能是電接觸面積不夠,陰陽(yáng)極間距太_近 ,攪拌不足或攪拌不勻造成溫度不勻和硫酸電解液中鋁含量太高等。2. 2 粉化陽(yáng)極氧化后表面生成白色粉霜稱 “粉化” 。 封孔后鋁型材表面出現(xiàn)的粉霜可能是由于 “粉化” ,也可能在封孔過(guò)程中（熱封孔和冷封孔都會(huì)發(fā)生） 產(chǎn)生的,應(yīng)予區(qū)別?！胺刍北砻婵梢杂脻癫际萌?但在戶外使用或室內(nèi)存放又重新出現(xiàn)。粉化基本上是局部過(guò)熱引起電解液腐蝕氧化膜所致,常常是由于攪拌太差和電解液溫度太高造成的。因此應(yīng)該分析粉化的原因而采取對(duì)策。如果膜的粉化范圍相當(dāng)普遍,可認(rèn)為電解槽液溫度太高,應(yīng)予以核對(duì)調(diào)整。如果粉化發(fā)生在個(gè)別型材或個(gè)別位置,則可能排料太緊密或綁料電接觸不良,也可能是

35、由于電解槽液攪拌不好引起的。2. 3 黑斑（又稱熱斑或軟斑）黑斑是陽(yáng)極氧化后出現(xiàn)的深色（灰色或黑色） 斑痕,有時(shí)在擠壓方向上有規(guī)律的等間距出現(xiàn) , 有時(shí)沒(méi)有規(guī)律,一般總在型材的某一個(gè)面上出現(xiàn),實(shí)際上黑斑在堿洗之后就可以看到,但是在硝酸除灰時(shí)可以完全消失,而陽(yáng)極氧化后又以灰色或黑色斑重新出現(xiàn),在情況不嚴(yán)重時(shí)也可能以白斑或無(wú)光斑痕形式出現(xiàn)。大多數(shù)意見(jiàn)認(rèn)為斑痕部位是擠壓型材冷卻時(shí)Mg2Si 沉淀析出的位置,Mg2Si 相與基體比較是陽(yáng)極。因此在堿洗時(shí)優(yōu)先腐蝕,陽(yáng)極氧化膜結(jié)構(gòu)也比正常膜混亂。消除黑斑的有效措施是盡量減少熱擠壓型材與出料口石墨支撐塊的接觸時(shí)間,使型材快速冷卻到250 左右。一個(gè)最簡(jiǎn)單的辦法是加大冷卻風(fēng)量強(qiáng)制冷卻4。2. 4 堿洗流痕堿洗之后在型材上看到流淌的堿液干燥后的腐蝕印記,陽(yáng)極氧化之后更容易看清。其原因是堿液濃度過(guò)高,堿液溫度過(guò)高,而從堿洗槽轉(zhuǎn)移到水洗槽又太慢,此時(shí)堿洗液在型材表面局部濃縮或者干燥留下腐蝕印記。2. 5 閃