鋁與鋁合金的氧化處理一般知識介紹

鋁與鋁合金的氧化處理一般知識介紹鋁與鋁合金的氧化處理一般知識介紹鋁與鋁合金的氧化處理一般知識介紹xxx公司鋁與鋁合金的氧化處理一般知識介紹文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度鋁與鋁合金的氧化處理鋁及鋁合金在大氣中雖能自然形成一層氧化膜，但膜?。?0-50A）而疏松多孔，為非晶態(tài)的、不均勻也不連續(xù)的膜層，不能作為可靠的防護(hù)、裝飾性膜層。隨著鋁制品加工工業(yè)的不斷發(fā)展，在工業(yè)上越來越廣泛地采用陽極氧化或化學(xué)氧化的方法，在鋁及鋁合金制件表面生成一層氧化膜，以達(dá)到防護(hù)、裝飾的目的。一、經(jīng)化學(xué)氧化處理獲得的氧化膜，厚度一般為～4um，質(zhì)軟、耐磨和抗蝕性能均低于陽極氧化膜。所以，除有特殊用途外，很少單獨使用。但它有較好的吸附能力，在其表面再涂漆，可有效地提高鋁制品的耐蝕性和裝飾性。二、經(jīng)陽極氧化處理獲得的氧化膜，厚度一般在5-20um，硬質(zhì)陽極氧化膜厚度可達(dá)60-250um。其膜層還具有以下特性：（1）硬度較高。純鋁氧化膜的硬度比鋁合金氧化膜的硬度高。通常，它的硬度大小與鋁的合金成份、陽極氧化時電解液的技術(shù)條件有關(guān)。陽極氧化膜不僅硬度較高，而且有較好的耐磨性。尤其是表面層多孔的氧化膜具有吸附潤滑劑的能力，還可進(jìn)一步改善表面的耐磨性能。(2)有較高的耐蝕性。這是由于陽極氧化膜有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)測試，純鋁的陽極氧化膜比鋁合金的陽極氧化膜耐蝕性好。這是由于合金成分夾雜或形成金屬化合物不能被氧化或被溶解，而使氧化膜不連續(xù)或產(chǎn)生空隙，從而使氧化膜的耐蝕性大為降低。所以，一般經(jīng)陽極氧化后所得的膜必須進(jìn)行封閉處理，才能提高其耐蝕性能。(3)有較強的吸附能力。鋁及鋁合金的陽極氧化膜為多孔結(jié)構(gòu)，具有很強的吸附能力，所以給孔內(nèi)填充各種顏料、潤滑劑、樹脂等可進(jìn)一步提高鋁制品的防護(hù)、絕緣、耐磨和裝飾性能。（4）有很好的絕緣性能。鋁及鋁合金的陽極氧化膜，已不具備金屬的導(dǎo)電性質(zhì)，而成為良好的絕緣材料。(5)絕熱抗熱性能強。這是因為陽極氧化膜的導(dǎo)熱系數(shù)大大低于純鋁。陽極氧化膜可耐溫1500℃左右，而純鋁只能耐660℃。綜上所述，鋁和鋁合金經(jīng)化學(xué)氧化處理，特別是陽極氧化處理后，在其表面形成的氧化膜具有良好的防護(hù)第一節(jié)

裝飾性氧化

鋁和鋁合金裝飾性氧化技術(shù)種類很多，一般可分為化學(xué)氧化法和電化學(xué)氧化法即陽極氧化法兩大類。其中，陽極氧化處理的應(yīng)用較為廣泛。這是因為陽極氧化法所獲得的氧化膜比一切化學(xué)氧化法所獲得的氧化膜性能更為優(yōu)良。經(jīng)過化學(xué)或電化學(xué)拋光后的鋁及鋁合金制件，進(jìn)行陽極氧化處理后，可得到光潔、光亮、透明度較高的氧化膜層，再經(jīng)染色，可得到各種色彩鮮艷奪目的表面。如在某種特定的技術(shù)條件下加以氧化處理，在其表面還可形成仿釉膜層，從而使鋁制品表面獲得特殊的裝飾效果。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前鋁和鋁合金的裝飾性氧化技術(shù)已發(fā)展到幾十種之多，使我國鋁制品加工工業(yè)的發(fā)展日新月異?；瘜W(xué)氧化鋁及鋁合金的化學(xué)氧化處理，按其溶液的性質(zhì)，可分為堿性和酸性溶液氧化處理兩類，按其膜層的性質(zhì)則可分為氧化物膜層、磷酸鹽膜層、鉻酸鹽膜以及鉻酸～磷酸鹽膜等。

（一）

技術(shù)規(guī)范。

1、堿液化學(xué)氧化技術(shù)規(guī)范。

無水碳酸鈉(Na2C03)

50g/L

鉻酸鈉(Na2Cr04)

15g/L

氫氧化鈉（NaOH）

25g/L

溫度

80--100'c

時間

10--20min

氧化后，制件應(yīng)立即清洗干凈，在20g/L的鉻酸溶液中和室溫下鈍化處理5～15秒，然后清洗，干燥。顏色為金黃色。膜厚為～1um，適用于純鋁、鋁鎂、鋁錳合金。2、磷酸鹽一鉻酸鹽氧化技術(shù)規(guī)范

配方1：磷酸(H3P04)

50--60mL/L鉻酸酐(Cr03)

20-25g/L氟化氫銨(NHOHF2)3～3.5g/L硼酸(H3B03)

1～1.2g/L

溫度

30-36'C

時間

3～6分鐘此法使用磷酸較多，故又稱磷化法。氧化膜顏色為無色到淺藍(lán)色，膜厚約3-49m。膜層致密，抗蝕性較高，氧化后零件尺寸無變化，適用于各種鋁及其合金。

為了進(jìn)一步提高抗蝕能力，還可進(jìn)行填充處理。招制件經(jīng)氧化清洗后可在40-45g/L的重鉻酸鉀溶液中，溫度為90--98℃，浸漬10分鐘，然后經(jīng)清洗在<=70℃的烘箱內(nèi)干燥即可。適用于一般零件。也可在20-30g/L的硼酸溶液中，溫度為90-98℃，浸漬10-15分鐘，然后經(jīng)清洗在70℃烘箱內(nèi)干燥即可。適用于鋁鉚釘?shù)取?/p>

配方2：

磷酸（H3P04）45g/L

鉻酸醉(Cr03）6g/L

氟化鈉(NaF）3g/L

溫度15～35℃

時間10-15min

膜層較薄，韌性好，抗蝕能力較高，適用于氧化后需變形的鋁和鋁合金制件。

配方3：

磷酸（H3P04）22g/L

鉻酸醉（Or03）L

氟化鈉(NaF）5g/L

卿酸(H3BOO2g/L

溫度室溫

時間15-60s

此法又名化學(xué)導(dǎo)電氧化。氧化膜無色透明；膜層較薄，幻為，導(dǎo)電性能良好,主要用于易變形的鋁制電氣零件。

3、鉻酸鹽法氧化技術(shù)規(guī)范

配方1：

鉻酸酐(Cr03）4N6g/L

氟化鈉（Na-F）lg/L

鐵氰化鉀［K3Fe（CN）6］L

溫度30-350C

時間20-60s

氧化膜顏色為彩虹色，膜薄，導(dǎo)電性能良好，主

要用于對導(dǎo)電性能有一定要求的鋁制電氣零件。

配方2：鉻酸醉(Cr03）～6g/L

重鉻酸鈉(NaZCrZO7）3～3。5g/L

氟化鈉（NaF）L

pH

溫度

25～30℃

時間

3min

膜層無色透明，具有良好導(dǎo)電性能和抗蝕性能，與有機涂層有良好的結(jié)合力。廣泛用于航空、電氣和各種機械制造業(yè)、日用品生產(chǎn)等方面。

（二）技術(shù)流程

鋁制件--機械拋光--化學(xué)除油及腐蝕--清洗--中和--清洗--化學(xué)氧化--清洗--熱水燙（50℃）--壓縮空氣吹干--烘烤（70℃）--成品檢驗。（三）溶液配制方法（以磷酸鹽一鉻酸鹽氧化的配方1為例）根據(jù)容積計算好所需的化學(xué)試劑用量，除磷酸外，先分別用少量水溶解（硼酸需加熱溶解）后加入槽中，然后加磷酸，加水至工作液面，攪拌均勻，經(jīng)調(diào)試氧化合格后即可進(jìn)行生產(chǎn)。（四）各種因索的影晌（以磷酸鹽一鉻酸鹽氧化的配方1為例）1、磷酸成膜的主要成分，含量低于5OmL/L或大于80mL/L，膜層薄、抗蝕能力較低。2、鉻酸酐溶液中的氧化劑，是促使氧化膜形成的必要成分。如不含鉻酸酐，溶液的腐蝕性加強，很難形成膜層，當(dāng)含量超過30g/L時，膜層變壞。3、氟化氫銨溶液中的活化劑，與磷酸，鉻酸共同作用，能生成致密的氧化膜層幾含量低于L時，不能生成膜層；含量達(dá)到3g/L時，獲得的膜層抗蝕性能最佳；過高，則氧化膜疏松。4、硼酸控制溶液的氧化反應(yīng)速度和改善膜層的外觀，使膜層致密。5、溫度低于20C,形成膜層薄，抗蝕能好力差；高于40C，膜層疏松。6、時間氧化時間可根據(jù)溶液的氧化能力和溫度來確定。溫度低、氧化能力弱時，可適當(dāng)延長氧化時間；溫度高、氧化能力強時，可適當(dāng)縮短氧化時間。二.電化學(xué)氧化

（一）陽極氧化過程機理

1、陽極反應(yīng)陽極氧化時，由于電解質(zhì)是強酸性的：陽極電位較高，因此陽極反應(yīng)首先是水的電解，產(chǎn)生初生態(tài)的[o]，氧原子立即在陽極對鋁制件表面發(fā)生化學(xué)氧化反應(yīng)，生成氧化鋁，即薄而致密的陽極氧化膜。這一過程與初始電壓、電流密度的大小有密切關(guān)系。2、生成的氧化膜在酸性一電解液中，產(chǎn)生化學(xué)溶解作用。部份氧化膜在電解液中的溶解又是必須的，否則由于膜的電絕緣性，將阻止電流的繼續(xù)通過而影響氧化膜的繼續(xù)生成。a、陰極反應(yīng)陰極只是起導(dǎo)電作用和析氫反應(yīng)。當(dāng)鋁合金的其它合金元素在陽極過程中溶解后，有可能在陰極上沉積析出。3、氧化膜的成長過程成長過程包含著二個相輔相成的方面：①膜的電化學(xué)生成過程。②膜的化學(xué)溶解過程。兩者缺一不可，而且必須使膜層的生成速度恒大于溶解速度，這樣才能獲得較厚的氧化膜。為此，所選擇的電解液性質(zhì)及技術(shù)規(guī)范都必須具備這些條件。在陽極氧化過程中，由于電位差的作用，帶電質(zhì)點相對于固體壁發(fā)生電滲液流。電滲液流的存在，是陽極氧化膜得以增長的一個必要條件。（二）陽極氧化技術(shù)

鋁和鋁合金的裝飾性陽極氧化技術(shù)種類很多，應(yīng)用最廣的是硫酸陽極氧化技術(shù)，其次是草酸陽極氧化和鉻酸陽極氧化技術(shù)。1、硫酸陽極氧化技術(shù)(1)

硫酸陽極氧化技術(shù)特點鋁及鋁合金在10--20%的硫酸電解液中通電進(jìn)行陽極氧化處理，所獲得的氧化膜具有強吸附能力（孔隙率平均為10-15%）、較高的硬度（HV400左右）、良好耐磨性和抗蝕性能，膜層無色透明，極易染成各種美麗的色澤。特別經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)拋光的鋁制件，通過硫酸陽極氧化，可得到鏡面狀的光潔光亮表面。如氧化后進(jìn)行妥善的封閉處理。還能進(jìn)一先提高膜層的抗蝕性和絕緣性。

硫酸陽極氧化還具有溶液穩(wěn)定、允許雜質(zhì)含量范圍較大的特點。與鉻酸、草酸法比較，電能消耗少，操作方便，成本低。該技術(shù)幾平適用于所有鋁及鋁合金的陽極氧化處理。(2)硫酸陽極氧化技術(shù)流程鋁制件--機械拋光--除油--清洗--中和--清洗--化學(xué)拋光或電解拋光--清洗--陽極氧化--清洗--中和--清洗--染色--清洗--封閉--機械光亮--成品檢驗。（3）硫酸陽極氧化電解液配制方法根據(jù)電解槽的容積計算所需的硫酸量，在槽內(nèi)先加入3/4容積的蒸餾水或去離子水，然后啟動攪拌機，將硫酸在強烈的攪拌下緩緩加入，最后加水至規(guī)定容積，冷卻至技術(shù)要求，取樣分析，試樣合格后，即可生產(chǎn)。硫酸最好用試劑級的或電池硫酸，如用工業(yè)硫酸配制，則配制后需加雙氧水1mL/L。也可先進(jìn)行24小時以上電解處理，并在處理中將浮于液面的有色泡沫和雜物除去，直到溶液呈無色透明后即可投入生產(chǎn)。注意切勿將水加入硫酸中。(4)影響氧化膜質(zhì)量的諸因素1、硫酸濃度氧化膜的成長速度與電解液中硫酸濃度有密切關(guān)系。膜的增厚過程取決于膜的溶解和生長速度比，通常隨著硫酸濃度的增高，氧化膜的溶解速度也增大；反之，濃度降低，溶解速度也減小?因此，采用稀硫酸有利于膜的成長。在氧化開始時，氧化膜的成長速度是濃溶液比稀溶液大，但是隨著氧化時間的增加，在濃溶液中成長速度就比在稀溶液中的速度小。實驗證明。當(dāng)使用濃度較高的硫酸溶液進(jìn)行氧化時，初始階段由于氧化膜的成長速度較大，氧化膜的孔隙率高，因此容易染色，但膜的硬度、耐磨性能等均較差。而在稀硫酸溶液中所獲得的陽極氧化膜，堅硬而耐磨，反光性能好，但孔隙率較低，適宜于染成各種較淺的淡色。綜上所述，應(yīng)根據(jù)對氧化膜的要求來選擇硫酸濃度，要想獲得吸附能力強而富有彈性的氧化膜，可用硫酸濃度的上限值，要獲取硬而厚的耐磨性好的氧化膜，可采用硫酸濃度的下限值。2、溫度電解液的溫度變化對氧化膜的影響與硫酸濃度的變化的影響基本相同。溶液溫度升高，氧化膜的溶解速度升高，膜的生長速度減少，氧化膜的厚度必然減少。同時，溫度的變化對氧化膜的厚度和耐磨性也會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

一般溫度控制在18--20℃時獲得的氧化膜多孔、吸附性能好、富有彈性、抗蝕能力較好，但耐磨性能較差。在裝飾性硫酸陽極氧化技術(shù)中，溫度控制在?！?℃，溫度波動土1℃，硬度可達(dá)HV400以上。缺點是當(dāng)制件受力發(fā)生形變或彎曲時，氧化膜易碎裂。溶液溫度過低，氧化膜發(fā)脆易裂。對于易變形的零件宜在8--10攝氏度氧化。

3、電壓

和陽極電流密度在陽極氧化過程中，陽極電流密度和電壓有關(guān)鋁制件通電氧化時，開始很快在鋁制件表面生成一層薄而致密的氧化膜，隨之電阻增加電壓急劇升高，陽極電流密度逐漸減小。電壓繼續(xù)升高至一定值時，氧化膜因受電解液的溶解作用在較薄弱部位開始被電擊穿，促使電流通過，氧化過程繼續(xù)進(jìn)行。

電解液中可能存在的雜質(zhì)是Cl-、F-,N03-和Al3+,Cu2+、Fe2+等離子。當(dāng)Cl-,F-、N03-等陰離子雜質(zhì)含量高時，氧化膜的孔隙率大大增加，氧化膜表面變得粗糙和疏松。這些雜質(zhì)在電解液中的允許含量為Cl-<L,F-<g/L。當(dāng)超過這極限值，制品表面會發(fā)生穿孔而報廢。這些陰離子雜質(zhì)來自配制電解液和清洗工序中的水源。因此必須嚴(yán)格控制水質(zhì)。一般要求用去離子水或蒸餾水配制電解液。

4、溶液濃渡

當(dāng)鋁、銅、硅等陽離子雜質(zhì)含量高時，主要會影響氧化膜的色澤、透明度和抗蝕性。A13+雜質(zhì)來自鋁制件本身在陽極的溶解，使電解液中A13+含量逐漸升高。當(dāng)A13+含量小于20g/L時，氧化膜表面質(zhì)量沒有顯著影響（若在1～l0g/L；范圍內(nèi)，反而對陽極氧化的速度和膜層表面質(zhì)量起有利作用），當(dāng)A13+含量超過20g/L后，使鋁制件表面呈現(xiàn)出白點或塊狀白斑，氧化膜的吸附性能卞降，造成染色困難。

5、雜質(zhì)

合金中含銅、硅等元素時，隨著氧化過程的進(jìn)行，同樣由于在電解液中的陽極溶解作用，使合金元素Cu2+,Si2+不斷集聚。當(dāng)Cu2+含量達(dá)L時，氧化膜上會出現(xiàn)暗色條紋或黑色斑點。要排除Cu2+，可以用鋁電極通直流電處理，陽極電流密度控制在--0.2A/dm2左右，金屬銅便在陰極上析出。當(dāng)Cu2+含量很高時，可先用鉛板直接放入電解液中。這時鉛板上會很快置換上一層金屬銅。用此祛可去除含量較高的銅離子，而后再通電處理，可徹底去除Cu2+。

Si2+常以懸浮狀態(tài)存在于電解液中，使電解液的混濁度大為提高，它往往以褐色粉狀物吸附在陽極上。將電解液仔細(xì)過濾可以排除Si2+。一般用濾紙或微孔管過濾機過濾排除。

6、電源

在硫酸電解液中進(jìn)行陽極氧化時，其電源可用直流電源，也可使用交流電。

7、攪拌和移動陽極

在陽極氧化過程中產(chǎn)生大量的生成熱和焦耳熱會導(dǎo)致氧化膜質(zhì)量下降。因此，必須采取措施將熱量排除。在生產(chǎn)中通常用蛇形管通冷卻劑冷卻電解液或以陽極移動和空氣攪拌的方法，加速熱量的擴散，以防止局部過熱。壓縮空氣攪拌時，空氣必須經(jīng)過油水分離器凈化，或用泵連續(xù)快速循環(huán)過濾、冷卻等組合方法。

8、電解液混濁度

陽極氧化時，電解液的混濁度對氧化膜表面光亮度影響極大。通常，硫酸氧化膜是透明的，它的主要成分是A1203。多孔狀的氧化膜具有極大的吸附性能，利用這一特點將鋁和鋁合金表面進(jìn)行各種色彩圖案花紋的裝飾。若在電解液中含有各種不透明的固態(tài)混濁物，也被吸附填充到膜孔中去，會使氧化膜透明度下降，膜層的反光率受到阻擋，從而影響氧化膜的光亮度。

混濁物來源于鋁制件前處理不良和清洗水質(zhì)不凈，或由于陰陽極反應(yīng)劇烈與溶液的對流作用使雜質(zhì)不易沉淀于缸底，被分散懸浮在電解液中，電解液透明度較差，甚至不透明并帶有一定的色澤。因此對那些外觀要求較高的鋁制品，在氧化過程中，必須對電解液進(jìn)行連續(xù)過濾。用燒結(jié)微孔管過濾機過濾，可使電解液達(dá)到極高的透明度。

2、鉻酸陽極氧化技術(shù)（1)鉻酸陽極氧化特點

用3～10%的鉻酸電解液，通以直流電，在一定的工作條件下進(jìn)行鋁和鋁合金的陽極氧化處理，所得的鉻酸氧化膜比硫酸氧化膜和草酸氧化膜要薄得多，一般厚度只有2--5um，能保持原來零件的精度和表面粗糙度。膜層質(zhì)軟、彈性高，基本上不降低原材料的疲勞強度。但耐磨性不如硫酸陽極氧化膜。膜層不透明，顏色由灰白色到深灰色或彩虹色。由于鉻酸氧化膜幾乎沒有孔穴，一般不易染色。膜層不需要封閉就可使用，在同樣厚度情況下它的耐蝕能力要比不封閉的硫酸氧化膜高。鉻酸氧化膜與有機物的結(jié)合力良好，是油漆的良好底層。由于鉻酸對鋁的溶解度比在其它電解液中小，所以該技術(shù)適用于機械加工件、板金件，適用于硫酸法難以加工的松孔度較大的鑄件、鉚接件、點焊件以及尺寸允差小和表面粗糙度低的鋁制件。鉻酸陽極氧化可用來檢查鋁材的晶粒度、纖維方向裂紋等冶金缺陷。因鉻酸對銅的溶解度較大，所以含銅量大于4%的鋁合金一般不適用鉻酸陽極氧化。鉻酸陽極氧化，無論溶液成本或是電能悄耗都比硫酸陽極氧化貴，因此，使用上受到一定的限制。(2)鉻酸陽極氧化技術(shù)流程

鋁制件--機械拋光分除油--清洗--出光葉堿腐

蝕--出光--鉻酸陽極氧化--清洗--干燥--成品。

(3)鉻酸陽極氧化技術(shù)規(guī)范〔直流電源）

配方1：鉻酸酐Cr03

30--35g/L

溫度

40士2℃

氧化時間

60min

陰被材料

鉛板或石墨

陽極電流密度dm2

電壓

0-40V

pH值

。8

陰陽極面積比3:1

配方2：鉻酸酐Cr0350-55g/L

溫度

39士2℃

氧化時間60min

陰極材料鉛板或石墨

陽極電流密度

電壓

0--40V

pH值

<

配方3：鉻酸酐Cr0395-100g/L

溫度

37土2℃

氧化時間

35min

陰極材料

鉛板或石墨

陽極電流密度

電壓

0--40V

pH值

<

說明：配方1。適用于尺寸允差小的拋光零件的陽極氧化處理；

配方2。適用于一般機加工件、板金件的陽極氧化處理；

配方3。適用于一般零件、焊接件或作油漆底層的表面氧化處理。

(4）電解液配制方法

計算槽的容積和所需的鉻酸醉，全部加入槽內(nèi)，然后加4/5容積的蒸餾水或去離子水，劇烈攪拌，侯鉻酸醉全部溶解后，最后加蒸餾水至工作液面。經(jīng)分析、調(diào)試合格后，即可使用。(5)有害雜質(zhì)的影響及排除電解液中常有的有害雜質(zhì)為S042-,Cl-,Cr3+等離子,S042一含量大于L,Cl-大于L;時，氧化膜變粗糙。此外，由于在氧化過程中六價鉻還原成三價鉻，Cr3+增多，會使氧化膜變暗無光，抗蝕能力降低。溶液中的三價鉻可采用電解法除去。用鉛制陽極、鋼制陰極，其陽極電流密度為dm2，陰極電流密度為l0A/dm2，使Cr3+在陽極氧化成Crb+。溶液中S042含量過高時，可添加的Ba(OH)2或BaC03，通過化學(xué)沉淀法除去。溶液中C1一含量過高時，必須稀釋或更換溶液。(6）電解液的維護(hù)和調(diào)整主要由于在氧化過程中鋁的溶解，使溶液中鉻酸鋁[A12(Cr04)3]及堿性鉻酸鋁［A1（OH）Cr04］的量逐漸增多，而游離鉻酸含量減少，使電解液的氧化能力降低，因此要對電解液作定期分析，適時地添加鉻酸酐。也可以用測量電解液的單位導(dǎo)電度或pH值的方法來調(diào)整電解液。此外，在生產(chǎn)過程中，由于不斷向溶液中添加鉻酸醉，使電解液中含鉻量增高。在3～5如的鉻酸舊極氧化溶液中，鉻的總含量（換算成CrOs）超過70g/L時，溶液氧化能力反而降低，應(yīng)稀釋或更換溶液。(7）技術(shù)操作須知

在開始氧化的15分鐘內(nèi)，電壓控制在25V左右，隨后將電壓逐步調(diào)整到40V，持續(xù)45分鐘，斷電‘取出鋁制件。隨著氧化過程的進(jìn)行，電流有下降現(xiàn)象，為了保持一定的電流密度，必須經(jīng)常調(diào)整電壓，并嚴(yán)格控制pH值在規(guī)定范圍內(nèi).第二節(jié)硬質(zhì)陽極氧化

一、硬質(zhì)陽極氧化的特點、用途和類型鋁及其合金經(jīng)硬質(zhì)陽極氧化后，所獲的膜層具有以下的特點：(I)色澤膜層的外觀有褐色、深褐色、灰色到黑色，一般是隨鋁材和采用技術(shù)的差異而有所區(qū)別，膜層愈厚，電解溫度愈低，顏色愈深。(2)厚度膜層厚度可達(dá)250um左右，因此硬質(zhì)陽極氧化又稱為厚膜陽極氧化。(3)硬度氧化膜的硬度非常高，在鋁合金上可達(dá)HV400--600，在純鋁上可達(dá)HV1500；其氧化膜內(nèi)層硬度比外層高。不僅硬度高，而且耐磨性能極好。由于膜層具有大量的微小孔隙可吸附各種潤滑劑，故還可進(jìn)一步提高減摩能力。(4)抗熱硬質(zhì)陽極氧化膜的熔點高達(dá)

.2050℃，導(dǎo)熱系數(shù)低至67kW/（m?K），是極好的耐熱材料。(5）絕緣硬質(zhì)陽極氧化膜的電阻率極大，特別經(jīng)封閉處理（浸絕緣漆或石蠟）后，它的擊穿電住可高達(dá)2000V,(6)耐蝕膜層在大氣中，具有較高的抗蝕能力。在3%NaCI鹽霧氣氛中，能經(jīng)受數(shù)千小時而不腐蝕。(7)結(jié)合力膜層與基體金屬具有牢固的結(jié)合

力。這是由于基體金屬本身在電場作用下發(fā)生氧化過程而形成的，使用一般機械方法難以從基體金屬表面除去。根據(jù)上述特點，說明硬質(zhì)陽極氧化技術(shù)的重要性，在國防工業(yè)和機械零件的制造工業(yè)方面應(yīng)用極其廣泛。主要用于制造對耐磨、耐熱、絕緣等性能要求高的鋁及鋁合金零件。如各種罐筒的內(nèi)壁、活塞座、活塞、汽缸、軸承、飛機貨倉的地板、滾棒和導(dǎo)軌，水力設(shè)備的葉輪、齒輪、緩沖墊等零件。在一定條件下，可用來修復(fù)受磨損的鋁合金零件。還可用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鍍硬鉻技術(shù)。此技術(shù)與鍍硬鉻技術(shù)相比較，具有成本低，膜層結(jié)合力牢固和電解液、清洗廢液處留力，便等優(yōu)點，獲得硬質(zhì)陽極氧化膜的溶液很多。如硫酸、多種有機酸（如草酸、丙二酸、蘋果酸、磺基水楊酸等）的混合溶液。所用電源，有直流電、交流電、交直流迭加以及各種脈沖電流。目前應(yīng)用較廣的有下列兩種類型：硫酸硬質(zhì)陽極氧化直流法和混合酸硬質(zhì)陽極氧化交直流迭加法。二、硬質(zhì)陽極氧化技術(shù)

（一）硫酸硬質(zhì)陽極氧化技術(shù)

1。硫酸硬質(zhì)陽極氧化技術(shù)流程

鋁制件--化學(xué)除油--清洗--中和--清洗--硬質(zhì)陽極氧化--清洗--封閉--成品檢驗。

2.各種因素的影響

(1)電解液濃度用硫酸電解液進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化時，一般用10--30%的濃度范圍。濃度低時，膜層硬度高。特別對純鋁，更為明顯，但對含銅量高的鋁合金（LY12)例外。因為含銅量較高的鋁合金中的CuAl,化合物在氧化過程中溶解速度較快，易使這部位成為電流聚集中心而被燒毀擊穿，所以一般用高濃度（200-300g/L）的硫酸電解液進(jìn)行氧化處理。(2)溫度電解液的溫度對膜層的硬度和耐磨性影響極大。通常，溫度下降，硬度和耐磨性能增強。為了獲得較高的硬度和耐磨性能；電解液的溫差應(yīng)控制在低溫并以t2℃為宜。(3)陽極電流密度提高電流密度氧化膜生成速度加快，氧化時間縮短，膜層受到硫酸化學(xué)溶解的時間相應(yīng)減少，膜層硬度和耐磨性也相應(yīng)提高。但超過了極眼電流密度時由干氧化時發(fā)熱量大為增快。陽極鋁制件的接口溫度過高，膜層溶解速度加快，膜層硬度也低。因此，要獲得理想硬度的氧化膜層，應(yīng)該根據(jù)不同材料來選擇適當(dāng)?shù)碾娏髅芏取?4）合金成分合金元素和雜質(zhì)對鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜的質(zhì)量有很大影響，它影響膜層的均勻性和完整性等。例如，合金元素硅易使膜層顏色變灰。當(dāng)硅的含量超過%時，采用直流電氧化獲得的膜層，薄而多孔，硬度低，耐磨性差，抗蝕能力也低。因此，對于高組分的鋁銅、鋁硅、鋁錳合金的硬質(zhì)陽極氧化困難較大。一般不適合用直流電進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化。采用交直流電迭加法，或脈沖電流法進(jìn)行氧化，可獲得較為滿意的膜層。3.硫酸硬質(zhì)陽極氧化技術(shù)要求

為了得到質(zhì)量好的硬質(zhì)陽極氧化膜，并能保證工件所需要的尺寸，必須根據(jù)下列要求進(jìn)行。(1)銳角倒圓工件如有尖角，銳邊和毛刺，這些部分易使電流集中，產(chǎn)生大量熱，導(dǎo)致工件燒焦。當(dāng)膜層較厚時，這些部分會產(chǎn)生大量微裂紋，并出現(xiàn)灰白色疏松易脫落的膜層。因此，工件上的銳角均應(yīng)倒圓，半徑不應(yīng)小于,(2）表面粗糙度對原來表面較粗糙的，經(jīng)硬質(zhì)陽極氧化處理后，可變得平整些，而對原來表面粗糙度較低的工件，經(jīng)陽極處理后，表面粗糙度反而提高約1～2級。(3)尺寸余量經(jīng)硬質(zhì)陽極氧化后會增加工件的尺寸，大致是膜層厚度的一半左右。因此，機加工零件在氧化前的尺寸，還必須根據(jù)膜層厚度和尺寸允許公差來決定，以便經(jīng)氧化后達(dá)到規(guī)定的公差范圍。對于氧化后要進(jìn)一步加工的零件應(yīng)留有加工余量。(4）專用夾具硬質(zhì)陽極氧化過程中，工件要承受很高的電壓和電流。因此，一定要使工件與夾具保持良好的接觸。杏則，由于接觸不良而擊穿和燒毀工件。為此，要求設(shè)計合理的專用夾具。(5)局部保護(hù)對需要在工件表面局部進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化時，應(yīng)把不要求氧化的部位進(jìn)行絕緣保護(hù)。絕緣方法：將已配制好的絕緣膠用噴涂、刷涂或浸涂涂覆于表面。涂層要求薄而均勻，每涂一層，烘千一次，共涂2～4次。經(jīng)陽極氧化后。絕緣膠可用稀料洗去或用50～70℃的熱水浸熱剝?nèi)ゼ纯?。絕緣膠配制方法：Q98-1硝基膠5份Q04-3紅色硝基磁漆1份（或少量甲基紅）用X-1

稀釋劑稀釋攪拌均勻工作粘度刷涂為60--80秒，噴涂為20-30秒（四號粘度計）烘干溫度

室溫烘干時間

30~60分鐘2)G98-1

過氯乙烯膠液

100gG52-1

紅色過氯乙烯防腐漆15、20g用X-3

稀釋劑稀釋攪拌均勻調(diào)至適當(dāng)粘度，刷涂或浸涂。3)聚乙烯醇10Og，香蕉水500mL,調(diào)勻，刷涂。配制方法：將聚乙烯醇溶解于香蕉水中成膠液狀，室溫固化4小時；如在60--70'C下烘干，30分鐘即可。(6）檢測用試樣為了在不損壞零件的情況下，檢測硬質(zhì)陽極氧化膜的性能，二則檢測零件必須采用與產(chǎn)品同批材料制成的，并隨產(chǎn)品零件同槽進(jìn)行陽極氧化處理。一般作檢測用試樣只要形狀大致相同即可，不必精制、5。操作須知硬質(zhì)陽極氧化常用恒電流法。用直流電源。氧化開始電流密度一般為dm2,在25分鐘內(nèi)分5-8次逐漸升高到A/dm2然后保持電流密度恒定，并每隔5分鐘調(diào)整次電流密度，至氧化結(jié)束。開始電壓為9-12V，最終電壓可根據(jù)膜層的厚度和材料的不同而定。在氧化過程中，要經(jīng)常注意電壓與電流表，如有電流突然增加，電壓突然下降現(xiàn)象，說明有的零件膜層局部已溶解。應(yīng)立即斷電，檢查并取出已溶解的零件，其它零件可繼續(xù)進(jìn)行氧化處理，電流可一次給足.6。掛具設(shè)計及設(shè)備條件(1）硬質(zhì)陽極氧化掛具設(shè)計硬質(zhì)陽極氧化掛具應(yīng)有足夠的機械強度和剛度，以免制件在攪拌電解液的急流中脫落，并且有良好導(dǎo)電性能和重量輕、堅固耐用、裝卸制件方便、裝載量適當(dāng)?shù)囊?。常用掛具有兩種類型：一種是具有壓緊螺釘?shù)膴A具，另一種是用螺栓連接夾板或夾具。其中所有與制件的觸點，均由鋁、鋁鎂合金、鋁硅鎂合金制成。除了制件與接觸點有導(dǎo)電要求外，其它部位都要絕緣保護(hù)處理。這樣可以節(jié)約掛具的金屬材料和電能的消耗。(2)冷凍設(shè)備

由于硫酸硬質(zhì)陽極氧化過程中，在工作表面通過較大電流，使熱金大部分集中于膜層的接口處，從而影響氧化過程的正常進(jìn)行和膜層的質(zhì)量。因此，必須使用配套的冷凍裝置和攪拌設(shè)備，使電解液及時憐卻，始終保持氧化過程在低溫溶液中進(jìn)行。(3）電氣設(shè)備硫酸硬質(zhì)陽極氧化直流法，只需要直流發(fā)電機域整流器。其中使用整流器效率較高，并要求設(shè)置恒電流控制和電壓上升的自動裝置。（二）混合酸硬質(zhì)陽極氧化硫酸硬質(zhì)陽極氧化一般在低溫下進(jìn)行。因此，必須備有配套的冷凍設(shè)備和無油的、最好是經(jīng)冷卻的壓縮空氣攪拌。這樣，給生產(chǎn)增加一定的困難，如果在硫酸或草酸電解液中加入適量的有機酸，如丙二酸、乳酸、蘋果酸、磺基水楊酸、檸檬酸等，就允許提高硬質(zhì)氧化溫度。這對便于生產(chǎn)、降低成本和提高膜層質(zhì)量都有一定好處。

第三節(jié)

特種陽極氧化一.瓷質(zhì)陽極氧化1.瓷質(zhì)陽極氧化的特點、用途和類型瓷質(zhì)陽極氧化，實際上是由鉻酸或草酸等陽極氧化法衍生而來的一種較特殊的氧化方法。利用鋁育金在電解溶液中生成陽極氧化膜的同時，份些灰色物質(zhì)被吸附于正在成長的氧化膜中，從而獲得厚度約為6-20um的均勻、光滑以及有光澤的不透明的類似瓷釉和塘瓷色澤的氧化膜。此外，其膜層還具有耳下的特性：（1)良好吸附能力，可以染成各種較深的色彩，裝飾效果很好。(2)膜層與基體金屬結(jié)合力十分良好，可以經(jīng)受沖壓加工。(3）膜層致密、有高于硫酸陽極氧化膜的抗腐蝕性能，有較高硬度和耐磨性，良好的絕熱性和電絕緣性。(4)膜層的不透明性可以遮蓋加工上的缺陷，故對鋁制件表面的機加工要求較低。(5)通常在硫酸陽極氧化中不能達(dá)到滿意外觀的鋁材，進(jìn)行瓷質(zhì)陽極氧化后，往往能夠獲得良好的表面裝飾效果。因此，該技術(shù)對鋁材要求較低。瓷質(zhì)陽極氧化已廣泛應(yīng)用于各種儀表、電子儀器上高精度零件表面或輕工產(chǎn)品表面的防護(hù)和裝飾。瓷質(zhì)陽極氧化的電解液，目前配方很多，主要可分為二大類：(1)在草酸或硫酸電解液中添加稀有金屬元素（如鈦、鋯、釷等）鹽類。在氧化過程中，主要依賴于所添加鹽類的水解作用，產(chǎn)生發(fā)色物質(zhì)沉積于整個氧化膜的孔隙中、形成似釉的膜層。膜層質(zhì)量好，硬度較高，可以保持零件的高精度、高光潔度。電解溶液的價格昂貴，使用周期較短，而且對技術(shù)條件的控制要求十分嚴(yán)格。(2）以鉻酸酐為基礎(chǔ)的混合酸電解液。它具有成分簡單、價廉、形成的膜層彈性好等優(yōu)點。但膜層硬度比較低。在裝飾性鋁制品表面處理中。得到廣泛的應(yīng)用。2。瓷質(zhì)陽極氧化技術(shù)流程鋁制件--輕微機械拋光--化學(xué)除油--熱水清洗--冷水清洗--HNO3中光澤處理--冷水清洗--瓷質(zhì)陽極氧化--冷水清洗--蒸餾水洗--染色--冷水清洗--蒸餾水（pH5--6、沸水）封閉--干燥--輕機械拋光亮--成品，3。溶液配制（以1號配方為例）根據(jù)容積計算好所需要的化學(xué)藥品：首先將草一酸軟鉀溶解在5O-60度的蒸餾水中，倒入槽內(nèi)，然后加入草酸、硼酸、檸檬酸，最后加蒸餾水至工作液面，攪拌均勻。用草酸調(diào)節(jié)pH值達(dá)到～，經(jīng)調(diào)試氧化合格后，即可生產(chǎn)。4.瓷質(zhì)陽極氧化溶液成分對氧化膜性能的影響配方1：（1)草酸欽鉀的影響。鋁在草酸欽鉀溶液中陽極氧化得到陶磁般的不透明白色膜層，是自古以來就知道的有名的特殊氧化法。草酸欽鉀在溶液中的含量不足時，所得氧化膜是疏松的甚至是粉末狀的，含量必須控制在技術(shù)范圍內(nèi)，使膜層致密、耐磨和耐腐蝕。(2）草酸的影響草酸能促進(jìn)氧化膜的正常成長。含量過低，膜層變??；含量過高，會出現(xiàn)溶液對膜層的溶解速度過快，使氧化膜疏松，降低膜層的硬度和耐磨性。(3）檸檬酸和硼酸均對膜層的光澤和乳白色有明顯的影響，還能對溶液起緩沖作用，提高溶液的穩(wěn)定性。適當(dāng)提高含量可提高氧化膜的硬度和耐磨性。配方2、3，（1)鉻酸的影響鉻酸在電解液中，除了影響溶液的電導(dǎo)和氧化膜生成速度外，還在很大程度上影響膜層的顏色。在相同的工作條件下，如不添加鉻酸醉，則膜層呈現(xiàn)半透明狀。隨著鉻酸酐添加量的逐步增加，膜層的透明度隨之而降低，并向灰色方向轉(zhuǎn)化，仿瓷質(zhì)效果提高。當(dāng)鉻酸酐含量在技術(shù)范圍內(nèi)時，仿釉氧化膜的色澤最佳。超過范圍，仿釉效果下降，并且會出現(xiàn)過腐蝕現(xiàn)象。(2）草酸的影響在電解液中，隨著草酸含量的增加，膜層的仿釉漁擇逐步加深。但當(dāng)其含量過高時，膜層的透明度漢熏新增加戶使產(chǎn)品的外觀類似普通黃色的氧化膜，欺草酸含量應(yīng)控制在技術(shù)規(guī)范之內(nèi)。草酸含量與氧(3)硼酸的影響在草酸鉻酸混合液中，硼酸含量增加，能顯著地改善氧化膜的成長速度，同時膜層向乳白色轉(zhuǎn)化。含量過高，氧化速度反而降低，同時，膜層一般向霧狀透明轉(zhuǎn)化。所以瓷質(zhì)陽極氧化電解液中，銘酸的增加使仿釉膜層的顏色向不透明的灰色方向轉(zhuǎn)化；草酸含量釣增加會使膜層向黃色方向轉(zhuǎn)化，而硼酸含量的增力馬，膜層向乳白色方向轉(zhuǎn)化?？傊娊庖撼煞值倪m當(dāng)配比對瓷質(zhì)氧化膜色澤起著決定性的作用。6.瓷質(zhì)陽極氧化技術(shù)條件對氧化膜性能的影響（1)時間的影響關(guān)于配方2,3的氧化時間對仿釉氧化膜成長速度，當(dāng)膜層厚度達(dá)到16um以后，其成長速度極為緩慢，從氧化60分鐘至100分鐘之間布膜厚只增加了2um左右。說明其膜層的極很厚度與鉻酸陽極氧化法具有相同之處，是很低的。(2)溫度的影響電解液的溫度升高，膜層的成長速度增加溫度過高，其膜層的厚度反而下降。膜層的透明度也隨之提高，表面粗褪而無光澤。在恒定的電壓條件下，電流密度隨溫度的提高而自動增天，因此氧化膜的透明度及光澤變化可以認(rèn)為是溫度和電流密度相互影響的綜合結(jié)果，其中起主導(dǎo)作用的應(yīng)該是溫度的變化。（3）電壓的影響

電壓對仿釉瓷質(zhì)氧化膜的主要影響是膜層的色澤。在過低的電壓下，膜層薄而透明。過高時，膜層由灰色轉(zhuǎn)變?yōu)樯罨疑荒苓_(dá)到裝飾的目的。綜上所述，瓷質(zhì)陽極氧化膜的色澤，在特定的電解液中，可以通過變更工作條件來控制。一般采取以下方法：（1）恒定電壓、溫度，變動氧化時間；(2)恒定電壓、時間，變動氧化溫度；(3)恒定溫度、時間，變動氧化電壓。從效果和操作方便來看，以（3)為佳。但為了便于控制色澤，也可采用（1），在氧化過程中，可以巾途將零件取出，隨時校對膜層色澤，若不合要求還可繼續(xù)進(jìn)行氧化。7。技術(shù)說明配方1。氧化開始后以2-3A/dm2的陽極電流密度，在5～10分鐘內(nèi)調(diào)節(jié)電壓到90-120V進(jìn)行氧化，然后保持電壓恒定，電流隨著膜層增厚、電阻變大而自然下降，經(jīng)過一段時間，電流密度使達(dá)到一個穩(wěn)定值（1-dm2），直至氧化結(jié)束，到規(guī)定時間后斷電取出零件。氧化過程中，溶液會變成棕色。這是由于生成偏欽酸的緣故。氧化結(jié)束后，溶液的顏色又會消失，這種變化對氧化過程沒有影響。溶液中適當(dāng)提高檸檬酸與草酸含量，使pH值降為1～,可提高氧化膜硬度和耐磨性。配方2、3.氧化開始后，將電壓由零逐步調(diào)節(jié)到20-40V，然后保持電壓在20-40V范圍內(nèi)的某一定值，直至氧化結(jié)束，到規(guī)定時間，斷電取出零件。溶液中雜質(zhì)最大允許含量為A13+30g/L，，Cu2+lg/L。超過含量，需稀釋或更換溶液。二、陽極氧化與絲網(wǎng)印刷技術(shù)

（一）陽極權(quán)化與絲網(wǎng)印別技術(shù)的特點和用途隨著鋁和鋁合金陽極氧化技術(shù)的廣泛應(yīng)用和不新發(fā)展，各種裝飾性表面處理新技術(shù)如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來。陽極氧化與絲網(wǎng)印刷技術(shù)特點，就是用裝飾性陽極氧化和絲網(wǎng)印刷等技術(shù)在鋁及鋁合金表面進(jìn)行綜合性處理，從而獲得一次氧化、多次染色，二次氧化、多次染色的色彩鮮艷的雙色或多色的有規(guī)則的字、線、圖案和花紋。特別是經(jīng)過二次氧化多次染色處理形成的凹凸形圖案花紋，富有立體感，裝飾效果很好，打破了鋁制件表面花色單調(diào)的局面。陽極氧化與絲網(wǎng)印刷技術(shù)簡單、經(jīng)濟。主要用于儀表和電機、電器的標(biāo)牌以及輕工產(chǎn)品的裝飾件，如鋁制化裝品容器及書寫工具的表面處理等等。

（四）絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷即絲網(wǎng)露印，簡稱絲印。欲制雙色或多色有規(guī)則的花紋圖案，方法很多，絲印是其中較經(jīng)濟、簡單而又可行的一種方法‘絲印原理與蠟紙油印原理相似。用橡膠板（或硅橡膠板）刮刀將印料從絲網(wǎng)露孔圖案的上面擠壓滲透到下面的基材表面，從而形成局部的永久裝飾性油墨圖案或暫時起防護(hù)作用的油墨圖案。（1)絲網(wǎng)制備1)絲網(wǎng)材料的選擇用于絲印技術(shù)中的絲網(wǎng)材料種類和規(guī)格較多，一般常用150-300目的滌綸絲網(wǎng)和尼龍絲網(wǎng)。因為它具有彈力好、強度高、伸縮性小、能夠耐多種溶劑及酸堿的腐蝕等優(yōu)點，因此使用壽命較長，是目前較理想的絲印用網(wǎng)。2.)絲網(wǎng)框架制作常用木質(zhì)框架。一般選用質(zhì)硬、不易變形的午燥木料，如鐵杉、紅松、楠木等制作?？蚣芤?0x20--30x30mm的木條，帶膠樟接。3）繃網(wǎng)

繃網(wǎng)方法有機械繃網(wǎng)和手工繃網(wǎng)兩種，木質(zhì)框架一般采用手工繃網(wǎng)法（如翻拉繃網(wǎng)法和嵌壓繃網(wǎng)法）。①翻拉繃網(wǎng)此法效率較高，質(zhì)量好，方法簡單易行。首先將絲網(wǎng)裁剪成每邊比框架對應(yīng)邊長5cm的塊料，在框架的任一邊上刷涂粘結(jié)劑，與絲網(wǎng)的一對應(yīng)邊粘接。同時在框架的另三邊，平行于框邊粘接三根木條，其距離為框架厚度的1/5～2/5.待粘接劑干燥后，先將與第一條相對的木條翻上框架，用鐵釘釘牢，然后同時翻拉另外兩根木條，并釘牢，即得繃緊的絲網(wǎng)框。采用翻拉繃網(wǎng)，用力要均勻，注意絲網(wǎng)經(jīng)緯線的相互垂直。②嵌壓繃網(wǎng)先將絲網(wǎng)用鐵釘或膠水固定在嵌槽以外的木框上，然后將嵌條壓入嵌槽內(nèi)，使絲網(wǎng)緊繃。用此法繃制，其絲網(wǎng)繃緊程度的一致性較好。4)絲網(wǎng)預(yù)處理繃好的絲網(wǎng)，應(yīng)進(jìn)行除油處理。因為絲網(wǎng)上任何油脂、雜質(zhì)及網(wǎng)孔堵塞，都對絲網(wǎng)圖形的制作產(chǎn)生不利影響。常用處理方法如下：①去污粉除油將繃好絲網(wǎng)浸濕置于平臺上，｛用毛刷蘸取去污粉刷洗絲網(wǎng)，待絲網(wǎng)親水后即用清水沖洗千凈，晾干即可。②溶劑除油用棉紗蘸取丙酮、酒精或香蕉水’等擦拭絲網(wǎng)表面，晾干后待用。③堿液除油用10%的氫氧化鈉溶液刷洗，然后用水清洗干凈、晾千即可。(2)絲網(wǎng)圖形制作

絲網(wǎng)圖形的制作方法有直接法和間接法兩種。直接法是依附于絲網(wǎng)上的感光膜直接用光化學(xué)法將圖形建立在絲網(wǎng)上。間接法是將預(yù)先在載體上制作完畢的圖形轉(zhuǎn)移貼附于絲網(wǎng)上。在鋁和鋁合金的絲網(wǎng)印刷中，由于一般采用木質(zhì)框架，所以不太適宜用直接感光法來制作圖形，通常均采用間接法制作絲網(wǎng)圖形。方法如下：1）銅箔板漆膜轉(zhuǎn)移法鋅板與銅箔板漆膜轉(zhuǎn)移法的技術(shù)完全相同，只是鋅板圖形的腐蝕液有所不同，腐蝕深度需嚴(yán)格控制。敷銅箔板具有腐蝕簡單，腐蝕深度一致性好，金屬材料消耗量少等優(yōu)點，故而已逐步取代鋅板。這里僅介紹銅箔板漆膜轉(zhuǎn)移法。1.技術(shù)過程a.圖形希咋用液體感光膠或G1l籠翻攪蝕干膜敷于銅箔板上，經(jīng)曝光、顯影等工序，建立抗蝕圖形，經(jīng)腐蝕（用三氯化鐵、氯化銅等）后，得到凸起的銅箔所組成的圖形。b。涂覆脫膜劑可選用凡士林或生橡膠的汽油溶液，一均勻涂布于圖形板面上。若用生橡膠溶液作脫膜劑時，需待膠膜稍干后方可噴漆。c;噴漆漆膜厚度不能超過銅箔厚度，漆膜應(yīng)保持良好韌性。漆液配方：配方1。硝基軟性清漆

200mL堿性鎳

3～5g

蓖麻油

2-3mL

香蕉水

適量

配方2。硝基清漆

200mL

堿性鎳

3-5g

蓖麻油

5—lOmL

香蕉水

適量

d。打磨對于面積較大的圖形線條，宜采用鏟削的方法去掉漆膜，對精密圖形宜用360’以上的砂紙水磨或加少量汽油打磨至銅箔圖形全部裸露，并清潔表面。e.轉(zhuǎn)移圖形轉(zhuǎn)移上網(wǎng)前，必須刮除圖形板四周的漆膜包邊，然后將圖形板漆膜朝上置于絲網(wǎng)下面，使絲網(wǎng)與漆膜緊貼，用棉紗沾適量香蕉水在絲網(wǎng)面上擦拭。粘接漆膜圖形時應(yīng)迅速有力，一次完成，切忌反復(fù)擦拭或用手指按壓未粘牢部分，以防被溶化的漆漿堵塞圖形網(wǎng)孔。未粘牢的局部，可用描筆沾少量香蕉水，輕微點粘。f.脫膜待圖形上香蕉水揮發(fā)干燥后，從圖形板一角進(jìn)行脫膜。用凡士林或頭蠟作脫膜劑的，可在40-50℃烘箱中加熱2～3分鐘后脫膜，漆膜便易與圖形板脫離而牢固地粘附在絲網(wǎng)上，如遇脫膜困難，應(yīng)從反方向進(jìn)行。脫膜后宜用棉紗沾適量香蕉水在絲網(wǎng)面輕拭一次，保證漆膜貼牢，忌用力按壓。放置自千。g。封網(wǎng)及封網(wǎng)材料

封網(wǎng)是指對絲網(wǎng)露孔圖形以外的網(wǎng)孔進(jìn)行封閉，以防止絲印時，印料流漏。因此，封網(wǎng)材料必須不受印料溶劑的溶脹。通常用硝基漆或蟲膠漆進(jìn)行封網(wǎng)。在一般情況下只要封網(wǎng)材料所用的溶劑與印料溶劑不屬同一類性質(zhì)的就可起到封網(wǎng)的作用。3）絲網(wǎng)感光法①技術(shù)過程a。絲網(wǎng)準(zhǔn)備（同上）。b.感光膜準(zhǔn)備按底片實際尺寸，適當(dāng)放大裁

剪所需大小的感光膜（即原名XH一菲林紙），用綢布輕輕擦去膜上的滑石粉。c.敏化貼膜用4%左右的重鉻酸錢（重量比）水溶液在絲網(wǎng)上均勻刷上一層，再將絲網(wǎng)感光膜貼在絲網(wǎng)上，然后再在絲網(wǎng)背面刷一次重鉻酸按，而后用硬橡皮或有機玻璃刮刀先刮聚醋膜趕凈氣抱，再把背面余液輕輕刮除。d.烘干于40（+/-）5度的干燥烘箱中烘干，約10～15分鐘取出，剝?nèi)ゾ鄞啄ぴ倩睾?～2分鐘。e.曝光用1000W高壓汞燈，燈距30cm左右，約3～4分鐘。（底片務(wù)必平整貼緊絲網(wǎng)）f。顯影在40度左右的溫水中輕輕擺動，約1～2分鐘，待圖形大部分出現(xiàn)，再用冷水輕輕沖洗，直到圖形全部顯現(xiàn)為止。J.影后任其自行晾干，或低溫烘干網(wǎng)板。h。修版、封網(wǎng)不需漏印的地方涂布封網(wǎng)漿進(jìn)行修板封。②技術(shù)說明

a,顯影時絲網(wǎng)背面內(nèi)粘液流掛或烘干后線條邊緣有殘膜，說明曝光不足。在顯影時膜面如能用誰手指面輕磨而不會損壞膠面，則曝光適宜。b.顯影時如果顯不出或顯影困難，主要有以下幾個原因：(a)烘箱溫度過高；(b)烘時過長，(c)曝光時間過長，（d)曝光箱內(nèi)溫度過高。c。出現(xiàn)鋸齒形，主要原因有：(a)底片質(zhì)量差；（b)絲網(wǎng)目數(shù)底，（c）繃網(wǎng)沒繃好：（d)曝光時底片沒壓緊。(3）印料性能及配制

絲網(wǎng)印刷陽極氧化技術(shù)所選用的印料（油墨或油漆）必須具有較強的抗酸堿腐蝕性和牢固的附著力、易干并易除去等性能，才能保證整個技術(shù)的順利進(jìn)行。

印料配制：

厚漆（鋅鋇厚白漆）

85%

酚醛清漆（或醇酸清漆）15%

松節(jié)油

調(diào)節(jié)粘度

厚漆應(yīng)選用干性油厚漆，以免油性擴散。印料配制后攪拌均勻，并用200--300目絲網(wǎng)過濾，去除雜質(zhì)，以免堵塞絲印網(wǎng)孔。為進(jìn)一步提高印料成膜性及抗蝕性，可加入適量的耐酸瀝青等。(4)絲網(wǎng)印刷技術(shù)流程

起網(wǎng)--送料--落網(wǎng)--刮印--起網(wǎng)--回鋪。(5）技術(shù)說明

①定位絲印過程中，定位精度越高，絲印質(zhì)量越好。

②絲網(wǎng)與制件的間距間距大小視絲網(wǎng)大小和繃緊程度而定，通常為2--5mm。

③刮刀口形狀刮刀口應(yīng)平直，否則會造成圖形失真，破壞圖形的清晰度。刮刀的傾角刮刀傾角的理論值為45度，這時刀口與絲網(wǎng)的接觸面最小，傾角無論增大或減小都會使其接觸面積增大。但在實際操作中，刮刀的傾角都大于45度，有時甚至達(dá)60--70：這是由于絲印，時用力，使橡膠板刮刀產(chǎn)生彈性形變，接觸絲網(wǎng)的一端傾角會變小，使實際工作傾角接近理論值。⑥圖形精度圖形精度包括：最細(xì)線條的清晰度（分辨率）和絲印圖形尺寸與設(shè)計尺寸的誤差（失真度）兩個方面。目前采用的絲網(wǎng)膠、絲網(wǎng)干膜，漆膜轉(zhuǎn)移等制網(wǎng)技術(shù)，制作線寬為的完整一線條并不困難。要達(dá)到這種精度，只需對制圖、印料過濾、刮刀磨制及絲印方法等每一環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制即可。

第四節(jié)

染色與著色隨著著色氧化鋁在輕工、建筑等方面應(yīng)用的激增，從而促進(jìn)了著色技術(shù)的迅速發(fā)展，以提供色彩鮮艷，非常耐光、耐氣候的精飾表面。根據(jù)著色物質(zhì)和色素體在氧化膜中分布的不同，可以把鋁陽極氧化膜著色方法分為三類，即吸附染色法，整體發(fā)色法和電解著色法。吸附染色法（即化學(xué)染色法）目前，鋁氧化制品的染色處理，已由單色處理發(fā)展到多色處理，由無規(guī)則圖案發(fā)展到有規(guī)則圖案。其技術(shù)，有一次氧化多次染色，二次氧化多次染色。吸附染色的氧化膜必須具有以下的基本條件即①應(yīng)有一定的孔隙率和吸附性，②有適當(dāng)?shù)暮穸?；③氧化膜本身是無色透明的，④晶相結(jié)構(gòu)上無重大差別，如結(jié)晶粗大和偏析等。實踐證明，硫酸陽極氧化膜孔隙多，吸附性能強，膜層無色透明，容易染成各種鮮艷的色彩，草酸陽極氧化膜帶黃色，也只能染成偏深色，鉻酸陽極氧化膜孔隙少，膜本身又呈灰色或深灰色，而且膜薄，不易染色。染色前，最好用氨水中和氧化膜孔內(nèi)的殘留酸液，然后用冷水仔細(xì)清洗干凈。切忌用熱水清洗，不準(zhǔn)用手觸摸氧化膜表面，任何油污、液體吸附在氧化膜上都將影響染色質(zhì)量。一吸附染色處理，是把有機染料或無機顏料滲入并吸附于鋁氧化膜孔隙的表面。從染色牢度、上色速度、顏色種類、操作簡便，以及色彩鮮艷程度等方面比較，有機染料比無機顏料優(yōu)越得多。有機染料染色可得到高度均勻和再現(xiàn)性好且色調(diào)范圍寬廣的各種顏色，因此長期以來，有機染料一直被用于陽極氧化鋁的染色。有機染料的耐光保色性能沒有無機顏料好，因而僅有機染料染色就滿足不了現(xiàn)代建筑的使用要求。有機染料在生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是品種色彩較豐富的酸性染料、直接染料、茜素染料、活性染料，以及可溶于水的印地科素還原性染料等。（一）有機染料染色

1。染色溶液配制方法

稱取所需染料用少量蒸餾水調(diào)成糊狀，加入少量蒸餾水不斷攪拌并煮沸3～5分鐘，使染料全部

溶解，經(jīng)過濾倒入染色槽中，最后加蒸餾水至技術(shù)要

求濃度。用醋酸調(diào)節(jié)染色溶液的pH值，調(diào)整染色

溶液溫度至技術(shù)規(guī)范，經(jīng)試染合格后即可投入生產(chǎn)。

2.影響染色質(zhì)量的因素

（1)鋁制件材質(zhì)的影響

鋁材的合金成分不同，所獲得氧化膜的染色性能也不同。一般高純鋁、鋁鎂和鋁錳合金經(jīng)陽極氧化后，染色性能最佳，可以染成各種鮮艷奪目的顏色。含硅或銅量較高的鋁合金，因膜層本身發(fā)暗，只能染成深色至黑色的單調(diào)的顏色。(2）氧化膜質(zhì)量的影響氧化膜的質(zhì)量主要是指膜層厚度、孔隙率和透明度等指標(biāo)。如膜層具有足夠的厚度（10um以上）和孔隙率以及最大的透明度，就能獲得最佳染色質(zhì)量。如果氧化膜的孔徑過大，易使制件表面粗糙，粗糙的膜層吸附能力差，得到色彩不鮮艷。?孔隙率低的氧化膜吸附染料量少，得到的色淺，反之則深。氧化膜本身質(zhì)量與陽極氧化技術(shù)有關(guān)，因此，通常適當(dāng)提高電流密度、溫度、電解液濃度和延長氧化時間，以增加氧化膜的厚度和孔隙率，提高染色質(zhì)量.（3）染色液濃度

染色溶液的濃度隨所用染料性能不同或鋁制件對染色深淺的要求而改變。濃度與所染色澤關(guān)系是：染淺色，濃度可低些，染深色，濃度可高些。通常，染極淺色調(diào)為～L，染淡色調(diào)為lg/L，染深色調(diào)為3--5g/L，染濃厚的色調(diào)為10--15g/L。濃度過高易造成色彩不均勻或浮色現(xiàn)象，在清洗及封閉處理時，易造成“流色“通常，為了增強染色牢度。往往用低濃度而不是高濃度延長染色時間，。使染料分子充分滲透到氧化膜孔隙的深處。這樣處理也有利于調(diào)色和牢度。(4）染色液溫度染色分冷染（室溫）和熱染兩種。冷染的時間長，但色調(diào)的均勻性易于控制。熱染的時間雖短，但色調(diào)卻較難控制。熱染溫度一般控制在40-60℃，如溫度過高（80～90℃），往往使染料分子還未完全滲透到膜孔深處卻已封閉，從而大大降低染色牢度，并易使表面發(fā)花。(5)染色液的pH值大多數(shù)染料都要求在～定的pH值范圍內(nèi)，對氧化膜才有良好的親和性和吸附作用。常用染色液的pH值控制在4～之間（微酸性）。如pH值過高或過低，都會產(chǎn)生染料吸附不良，染色不牢，易流色、發(fā)花等，失去染料染色的作用。(6）染色時間染色時間太短，色淺并易于褪色：染色時間過長，色澤深暗，易發(fā)花。染色時間通?？刂圃?～15一分鐘。（7）染色溶液混濁度的影響染色溶液的混濁度對鋁件陽極氧化后的表面光亮度有很大的影響。只有當(dāng)染料溶解十分完全，溶液十分純凈、透明時，所染得的鋁件外觀，不但色澤鮮艷，而且光亮度較好。如果透明度差（即混濁度高），染得的鋁件光亮度就下降。欲獲得良好的染色效果和延長染色液的使用壽命，就應(yīng)嚴(yán)格控制使染色液混濁的因素，并在染色過程中始終保持混濁度在較低的水平上。具體措施有：①用軟水或蒸餾水配制染色液，嚴(yán)格控制清洗的水質(zhì)，②嚴(yán)格遵守陽極氧化技術(shù)規(guī)程；③嚴(yán)防酸堿和氧化性（如硫酸、高錳酸鉀、草酸等）殘留液帶入染槽，④用微孔過濾和循環(huán)過濾染色液。(8）染色槽材料的影響染色槽材料的選擇也很重要，因為有些染料與某些金屬會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（例如鐵、銅、鉛等）。最合適的染槽材料應(yīng)是鋁、陶瓷及聚丙烯塑料。（9）其它因素為了提高氧化膜中染料分子與氧化鋁的結(jié)合力；在染色前最好用1--2%NH40H溶液中和氧化膜孔隙中的殘留酸，并仔細(xì)清洗干凈。染色后的制品經(jīng)清洗后立即進(jìn)行封閉處理，不宜久置于空氣和清水中，以免氧化膜受到污染而降低膜層吸附能力和染料的滲透效果以至流色發(fā)花。配制染色寐應(yīng)用軟水或蒸餾水，似防止帶入的堿土金屬和重金屬離子與染料生成絡(luò)合物，而使染色液變質(zhì)、混濁，降低色澤的鮮艷度。（二）無機順料染色無機顏料染色不如有機染料染色的應(yīng)用面廣。這是由于無機顏料染色的色澤鮮艷度比有機染料染色差得多，而且往往因染料的顆粒度大，不易進(jìn)入膜孔的深處，故難以染成較深色澤。此外，無機顏料的透明度較差，對氧化膜表面的光亮度有一定影響。但無機顏料的耐曬保色性能好，是有機染料無可比擬的，在建筑上鋁型材陽極氧化膜的染色處理也獲得一定程度的應(yīng)用。1.無機顏料的染色過程及染色機理(1)染色過程經(jīng)陽極氧化后的鋁制件，先浸入1號無機染色溶液中，在室溫條件下浸漬5～10分鐘然后取出清洗，再浸入2號染色濃中，浸漬5-10分鐘。如果發(fā)現(xiàn)所染色澤不濃，則可經(jīng)清洗后，重復(fù)在①、②號染色液中進(jìn)行處理。染色完畢后，冷水洗凈，最后在60-80℃溫度下烘千即可。(2)染色機理由于氧化膜具有多孔結(jié)構(gòu)和強吸附能力，它在第1號染液中吸附的無機鹽與第2號染液中吸附的無機鹽起化學(xué)反應(yīng)，生成具有一定色澤的新鹽，沉淀于氧化膜的孔隙之中，達(dá)到染色目的。其反應(yīng)式如下（以醋酸鉛和鉻酸鉀染色液中染黃色為例）Pb（Ac)，＋KZCrO,～PbCr04!+2KAc

（黃色）3.技術(shù)說明

（1）配制染色溶液必須用軟水或蒸餾水，(2）鋁制件在染槽內(nèi)避免相互碰撞和貼合。(3)應(yīng)嚴(yán)格控制染色時間，加強鋁制件在染色前、后的清洗處理。二、電解著色

電解著色，首先是將鋁制件在硫酸電解液中制出潔凈的透明多孔的陽極氧化膜，第二步轉(zhuǎn)移到酸性的金屬鹽溶濃中施以交流電電解處理，將金屬微粒不可逆的電沉積在氧化膜孔隙的底部。凡能夠由、水溶液中電沉積出來的金屬，大部分都可以用在電解著色上。但其中只有幾種金屬鹽具有實用價值，如錫、鎳、鉆鹽和用得較少的銅鹽。其著色原理和整體發(fā)色法相同之處，是藉金屬微粒對入射光的吸收一和散射而產(chǎn)生顏色。因此，除了銅單獨使用呈紅色以外，其它金屬的色調(diào)范圍也是由青銅色到黑色。在特定的介質(zhì)下，色澤的深淺由金屬粒子沉積量來決定，而與氧化膜的厚度無關(guān)。一般采用的氧化膜厚度為8--20um，室外建筑件采用20um左右。除了含銅量較高的鋁合金和含硅量高的鋁合金外，大多數(shù)建筑鋁型材都可適用此技術(shù)；而整體發(fā)色法所、著的顏色與鋁材的組成和泊金狀態(tài)卻有很天的關(guān)系。此外，電解著色法與整體發(fā)色法相比的另一個很大優(yōu)點是成本低得多。它所需要的電能只是整體發(fā)色法的2/5.這就是電解著色法到了70年代，在歐州和日本得到廣泛應(yīng)用的原因。（一）電解粉色的特性（1)電解著色的表面具有與硫酸陽極氧化膜相洞的硬度和耐磨等性能。這是因為在孔隙內(nèi)金屬粒子的沉積對氧化膜結(jié)構(gòu)的影響很小。(2)膜層具有特別好的耐紫外線照射性能。這是由于色素體本身是無機性的，而且色素體粒子沉積在膜層孔隙的底部，所以它耐光耐曬，適用于建筑裝磺上的防護(hù)—裝飾。(3)耐熱性能好。電解著色的膜層在550℃溫度下放1小時，沒有嚴(yán)重?fù)p失。因色素體是無機物，不易受熱氧化分解。(4)有很好的耐蝕性。這是國際上得到公證的，因電解著色中增加了阻擋層的厚度。(5)缺陷性（孔蝕點）比吸附染色膜大，也與電解著色時阻擋層的增厚有關(guān)。（二）電解著色技術(shù)流程鋁制件--除油--清洗--電解拋光或化學(xué)拋光--清洗--硫酸陽極氧化--清洗--中和--清洗--電解著色--清洗--封閉--光亮--成品檢驗。工業(yè)上使用最多的是含有鎳、鉆或錫鹽或它們的混合物的電解液。從這三種金屬鹽的電解液都能獲得青銅色和黑色。鎳鹽電解液最便宜，但與錫或鉆鹽溶液相比，它不易得到均勻一致的深青銅色，黑色更難得到：鉆鹽價格很貴，錫鹽電解液容易產(chǎn)生深色，顏色均勻一致，溶液維護(hù)方便。為了減少Sn2+的氧化，溶液中需使用穩(wěn)定劑。下面通過對典型的錫鹽電解著色技術(shù)的介紹說明電解著色的技術(shù)特點。（四）錫鹽電解著色技術(shù)1。電解液配方及技術(shù)條件硫酸亞錫

20g/L濃硫酸

lOmL/L甲酚磺酸

lOmL／LpH

1左右電壓

10-18V電源

交流電（50Hz)溫度

20-24℃副電極

不銹鋼、石墨、或錫攪拌

用泵連續(xù)循環(huán)攪拌。2.技術(shù)說明

(1)副電極的表面積相當(dāng)于工件面積，形狀以條狀或管狀柵欄式的均勻安排，可以獲得著色均勻的最佳效果，(2)電解著色開始的1分鐘內(nèi)，電壓慢慢地從0提高到10～18V之間的額定值。緩慢升壓的方式可連續(xù)式，也可臺階式，但不可急劇升壓。為了確保顏色的重現(xiàn)性，最初的起步操作一定要以相同的方式進(jìn)行升壓，最好用自動控制裝置。(3）為了獲得預(yù)定的顏色色度，可以用恒定處理時間，變化電壓的方法一但更為常用的辦法是恒定電壓，變化處理時間。著色的時間范圍為10秒鐘至15分鐘（黑色）。過渡顏色范圍從淺香檳色--淺青銅色--青銅色--深青銅色--黑色。(4)同一根極杠上不要同時處理不同成分的鉻材，掛具材料的選用要與處理工件的材料相同。(5)每批加工件顏色最好按標(biāo)準(zhǔn)色板進(jìn)行對比控制。(6)電流密度在開始時可能高達(dá)1A/dm2,經(jīng)過一段時間（20-30秒）會自然降至并保持穩(wěn)定。（7）嚴(yán)格控制pH值在1左右，過高會使Sn2+水解沉淀，過低在pH=0.5時，Sn4+水解沉淀。（8)為了保持電解著色質(zhì)量和延長溶液使用壽命，對電解濃要進(jìn)行過濾，除去不溶性物質(zhì)。3.影響電解著色的因素

(1）電壓的影響

著色電壓對著色諫取有很大影響?？偡瓷渎适且韵鄬τ诎咨蛩徜^薄板反射率的百分比表示的，也就是數(shù)值愈小。代表其色澤愈暗。著色時回總是應(yīng)當(dāng)盡可能縮短。最高著色速率的電壓，不受電解液組成和陽極氧化膜性質(zhì)的影響。如果著色電壓過高（超過氧化電壓時）或在著色周期’開始時，電壓增加的速率太訣，都會使膜層產(chǎn)生局部碎裂即白斑。這種現(xiàn)象在所有電解著色液中都可能發(fā)生。

酸性較錫的電解液低的溶液，白斑現(xiàn)象發(fā)生的電壓似乎要求低。(2）著色電解液中雜質(zhì)的影響

鎳鹽著色電解液對外來離子的干擾極為敏感，尤其是鈉和鉀離子。但錫鹽電解液則不然，它對外來離子的干擾有較高的允許含量。+和K+>2g/L時才有效應(yīng)產(chǎn)生。當(dāng)K+>5g/L時著色電流密度有顯著增加。純粹由著色前各種處理溶液帶出來的雜質(zhì)離子很難達(dá)到此濃度。低至,L時，著色效率降低，若槽中有1。5g/LN03一時將不可能著色。③當(dāng)C1-濃度約在2g/L時，整個皮膜開始從鋁底材脫離，同時電流密度有極大的增加。因此，氯離子必須歸入危險離子，尤其是當(dāng)其濃度趨近1g/L時。其它離子對著色效率影響相當(dāng)小。此外，錫會被磷酸根離子沉淀出來，因此磷酸根離子不可聚集到相當(dāng)濃度。三、整體發(fā)色法（或一步電解發(fā)色法）1.整體發(fā)色法技術(shù)特點鋁與鋁合金的整體發(fā)色法與化學(xué)染色法和電解著色法的不同之處，在于它具有成膜帶色的特點。即在電解液中經(jīng)陽極電解處理直接產(chǎn)生有顏色的氧化膜。這種電解液一般含有特殊的有機酸和少量的硫酸等。有機酸通常是磺化芳香族化合物，應(yīng)用最廣的是磺基水楊酸和磺基苯二酸等。通過嵌入整個氧化膜組織的微細(xì)粒子對光的散射和吸收而顯色，顏色范圍是淺青銅色，深青銅色、黑色。這些發(fā)色微粒是基體材料的成分即非氧化態(tài)的金屬粒子或是有機酸的分解產(chǎn)物。顏色的深淺與氧化膜厚度有關(guān)。這種發(fā)色方法技術(shù)簡單，對環(huán)境無污染，其產(chǎn)品具有極佳的耐旋光性、耐侯性和高硬度的青銅色系氧化膜。故在60年代廣泛用于戶外建筑、技術(shù)關(guān)術(shù)。醫(yī)療器材等方面的鋁制品表面精飾。該技術(shù)的主要缺點是需