表面處理陽極工藝

表面處理陽極工藝第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二陽極1.陽極簡介及工藝流程。2.主要工藝參數(shù)。3.品質(zhì)要求。5.工藝問題分析。4.陽極設(shè)備及掛具。第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二陽極氧化簡介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(dǎo)電材料做陰極，在一定濃度（如硫酸、草酸、鉻酸等）的導(dǎo)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(xué)性能、硬度、耐腐蝕、耐磨性、絕緣性、吸附性等特性的氧化鋁膜。第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二陽極線工藝流程脫脂預(yù)浸化拋剝黑膜退遮蔽脫脂剝黑膜陽極氧化酸洗染色封孔烘干第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二陽極前預(yù)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。脫脂預(yù)浸化拋剝黑膜退遮蔽脫脂剝膜黑第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二脫脂（也稱除油）1.為什么進(jìn)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？加工類型加工方式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、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）油脂第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二脫脂操作條件：1.脫脂槽液濃度55±5g/L。2.溫度：55±5℃。3.時間：1.5±0.5min。4.藥品R105：硼砂(Na2B2O4，<25%)、焦磷酸鈉(Na3PO4，<45%)。（注：硼砂、焦磷酸鈉既是助洗劑，也作為緩蝕劑，可抑制金屬表面被腐蝕。）步驟：1.脫脂。（時間3min）

2.水洗。（時間30±5s）3.水洗。（時間30±5s）（注意：脫脂后要用水將工件表面清洗干凈，否則殘留的油污會影響陽極氧化膜的質(zhì)量。）脫脂原理1.皂化作用：皂化反應(yīng)是皂化油與除油液中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成肥皂和甘油的過程。(RCOO)3C3H5+3NaOH→3RCOONa+C3H5(OH)3

若R=17，即為硬脂酸鈉(肥皂)，硬脂酸鈉能溶于水，是一種表面活性劑，對油脂溶解起促進(jìn)作用。2.乳化作用：礦物油或其他不可皂化油是不能用堿皂化的，但它們在表面活性劑的作用下能被乳化而形成乳濁液而除去。乳化是使兩種互不相溶液體中的一種呈極細(xì)小的液滴分散在另一種液體中形成乳濁液的過程3.易溶原理：油污易融進(jìn)有機溶劑里達(dá)到除油效果。第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二1.脫脂方式有哪些？重點分析水機乳化清洗劑除油：乳化是使兩種互不相溶液體中的一種呈極細(xì)小的液滴分散在另一種液體中形成乳濁液的過程

水基乳化劑是一種混合物。包含：表面活性劑、助洗劑、緩蝕劑。2.表面活性劑（1）陰離子表面活性劑：在水中電離出帶負(fù)電的活性基團(tuán)。常見有（油酸鈉C17H33COONa、十二烷基磺酸C12H25SO3Na、十二烷基本磺酸鈉C12H25——SO3Na）（2）陽離子表面活性劑：銨鹽、季銨鹽，去污較差，但殺菌強，高效抗靜電劑。（3）兩性表面活性劑。（4非離子型表面活性劑：不電離、穩(wěn)定性好，在金屬表面不吸附，容易清洗，殘留液少，水洗性好，最理想的金屬工件清洗劑。第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二化拋操作條件：1.槽比重1.68-1.74（磷酸濃度85﹪）。2.溫度：82±5℃。3.時間：50-100S。4.化拋后光澤管控：55—70。步驟：1.預(yù)浸。（處理時間10s，常溫，槽液為舊的化拋槽液）2.磷酸化拋。（注意控制溫度82±5℃）3.熱水洗。（時間15±5s）4.水洗。（時間30±5s）5.水洗。（時間30±5s）化拋原理：AL2O3+2H3PO4=2ALPO4+3H2O2AL+2H3PO4=2ALPO4+3H2作用：用磷酸進(jìn)一步去除鋁及其合金表面的污物，并將鋁合金表面自然氧化膜去掉，使鋁基體裸露出來，方便后來的陽極氧化。同時，化拋還有整平的作用，可以使噴砂過來的工件表面進(jìn)一步整平，是表面紋理更好。第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二鋁的拋光處理化拋又名化學(xué)拋光，通過化學(xué)處理，出去產(chǎn)品表面的雜質(zhì)、自然氧化膜、臟污，同時可以使一定粗糙度的表面變得更加光滑平整，獲得一定的光澤度。機械拋光包括磨光、拋光、鏡面拋光以及滾光、刷光等機械操作。電化學(xué)拋光又稱電解拋光，是一種常用的獲得光亮平整的方法，尤其適合鋁合金零部件的鏡面拋光。第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二關(guān)于化拋的應(yīng)用第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二剝黑膜操作條件：1.HNO3濃度（體積比25%—35%）。注：硝酸濃度在80%一下，不和鋁發(fā)生反應(yīng)。2.時間：60s3.溫度：常溫步驟：1.剝黑膜（1min）。

2.水洗（30±5S)3.水洗（30±5S）4.光澤抽測（光澤度管控55—70）

1.作用原理在磷酸化拋后，會使工件表面殘留一層黑灰色的膜（銅、鎳、錳、鐵、硅等不溶于磷酸的金屬）之后用硝酸處理：3A+8HNO3=3A(NO3)2+2NO+4H2O(A代表銅、鎳、錳)加入鉻酸處理。

除去反應(yīng)過程中產(chǎn)生的NO氣體。工藝：1.硝酸(200-350mL/L)、鉻酐(5-15g/L)1-3min2.硝酸(300mL/L)、氫氟酸(100mL/L)

5-15s3.鉻酐(100mL/L)、硫酸(10mL/L)1min.第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二退遮蔽操作條件：1.退遮蔽清洗劑：S-02(脫漆劑）。2.溫度：80±2℃。3.時間：17.5±2.5min。4.PH值：1-3。5.超音波開啟。步驟：1.去遮蔽（17.5±2.5min）

。2.熱水洗（15±5S，溫度70±5℃）。3.水洗（30±5S）。4.水洗（30±5S）。作用去除logo，iphone上面覆蓋的油墨層，方便后面的陽極氧化。使用藥品：S-02除油除蠟劑，成分：三乙醇胺（調(diào)整PH值）、乙二醇單丁醚、醋酸、檸檬酸（10%）注意：去遮蔽后要先用熱水清洗，第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二陽極前預(yù)處理問題點分析（1）脫脂未脫干凈，工件表面仍有油污，會造成陽極氧化時氧化膜酥松，質(zhì)量下降，致使后面染不上色或造成大塊白斑。（2）脫脂后水洗不足，工件上有殘留液，也會造成氧化膜質(zhì)量下降，染不上色，塊狀白斑出現(xiàn)。（3）化拋后光澤度無法達(dá)到管控要求，原因：化拋槽液的濃度太低或者槽液已經(jīng)變質(zhì)。（更換槽液）（4）剝黑膜后水洗一定要將殘留的酸液清洗干凈，否則殘留的NO3-會污染陽極槽液，使氧化膜變得疏松。第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二陽極氧化操作條件：（一陽）1.硫酸（H2SO4）濃度：200±5g/L2.溫度：19±1℃3.時間：30min4.電壓：15V5.電流密度：1A/dm2步驟：1.氧化前水洗。2.陽極氧化（30min）。3.水洗（30±5S) 4水洗（30±5S）5水洗（30±5S）陽極氧化原理鋁及其合金在相應(yīng)的電解液和特定的工藝條件下,由于外加電流的作用下,在鋁制品(陽極)上形成一層氧化膜的過程.陽極氧化如果沒有特別指明，通常是指硫酸陽極氧化。1水電解：

2.陰極：

3.陽極：

注意：這個反應(yīng)很快，在通電幾秒鐘就可以生成一層很薄無孔、致密的、附著力很強且具有高絕緣性的氧化膜（膜厚約0.01—0.1um），持續(xù)通電，膜層不斷增厚。這一過程伴隨著膜的溶解，使鋁表面形成大量的小孔：Al2O3＋3H2SO4→Al2(SO4)3

＋3H2O3.第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二氧化膜的成長示意圖電流密度一定，電壓隨時間的關(guān)系陽極氧化膜的生長過程鋁及鋁合金在陽極氧化過程中，氧化膜的電化學(xué)生成和化學(xué)溶解是同時發(fā)生的，（1）開始階段，膜的生成速率>溶解速率，膜層不斷變厚；（2）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(dāng)生成速率=溶解速率時，膜層不在增厚。第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二分析致密的無空層A區(qū)、多孔層C區(qū)的形成：圖二中A區(qū)：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。

圖二中C區(qū)：氧化膜孔隙的形成可通過電滲現(xiàn)象來解釋（圖一）。部分孔壁水化氧化膜帶負(fù)電，新鮮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富Al3＋的液體，帶正電。在電場作用下發(fā)生電滲流，使富Al3＋液體只能沿孔壁向外流動，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)溶解而加深。沿孔壁向外流動的高Al3＋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，逐漸形成多孔層。圖二圖一新鮮的酸溶液富Al3＋的液體負(fù)電

圖二中B區(qū)膜孔的出現(xiàn)陽極電壓達(dá)到最大值后開始有所下降，這時由于阻擋層膨脹而變得凹凸不平，凹處電阻較小而電流較大，在電場作用下發(fā)生電化學(xué)溶解，以及溶液侵蝕的化學(xué)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。第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二氧化膜的孔隙作用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。2.多孔膜的厚度可達(dá)0.5-250um，孔隙率12%—30%，面密度大約（4—5）*108個/mm2。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；（2）當(dāng)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。

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。氧化物單元又稱膜胞，圖26—3所示是鋁在4％磷酸中120V電壓下形成的氧化膜結(jié)構(gòu)模型。電解液硫酸15%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）10℃草酸25℃鉻酸50℃磷酸25℃電壓/V152030204060204060204060孔隙數(shù)108個/cm27725182773571165822881421887242第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二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。染色前處理染色封孔烘干第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二染色前處理操作條件藥品：R400濃度50±5g/L溫度：25±2℃PH值：1.8-3R400成份（氨基磺酸50%、煙酸20%、醋酸鈉25%、碳酸氫鈉5%）步驟1.超音波染色處理（5min）。2.水洗（30s）。3.重復(fù)（一陽重復(fù)1.2兩次，二陽重復(fù)一次）。4.水洗（30s）。1.為什么要進(jìn)行染色前處理？

Al2O3膜生成后,並不宜立刻染色,因Al2O3為無機物質(zhì),而染料為有機物質(zhì),兩者之間結(jié)合不易.所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具無/有機物質(zhì)化性的即“界面活性劑,以利Al2O3染料結(jié)合。2染色前處理原理第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二染色操作條件1.溫度40±2℃2.PH值5.2-5.53.染料濃度BK420∶BK411＝1∶1（g/L）4.PH穩(wěn)定劑5ml/L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(yán)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)定。3.注意及時補充染料，保證濃度。4.染色應(yīng)該在陽極后立即進(jìn)行，不能間隔太久。在氧化后，要仔細(xì)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。第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二封孔操作條件1.藥品：R500濃度7-12g/L2.溫度：95±5℃3.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（60±10℃，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H2O→2AlOOH→Al2O3·H2O＜80℃,生成AL2O3.3H2OAl2O3十3H2O→2AlOOH十2H2O→Al2O3·3H2O水合物體積膨脹，增加33%或100%，從而使膜孔封閉