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            鋁型材陽極氧化工藝參數的影響
            內容來源:http://www.weareconsumer.com    作者:武將    發布日期:2020-07-09 15:10    閱讀次數:122 次 點擊收藏

            1:硫酸的影響

            硫酸是電解液的主要成分,它直接影響鋁型材膜層結構及成膜率;硫酸濃度較低時,溶液電阻較大,槽電壓升高,獲得的膜層阻擋層較厚,孔隙率降低,陽極氧化著色性能差;硫酸濃度升高時,有利于多孔層的形成,孔隙率增加,著色效果好;但隨著硫酸濃度的升高,溶液對膜層的溶解速度加快,氧化膜的生長速度減慢;因此需要進行著色處理的鋁型材宜采用高濃度的電解液,硫酸質量分數為20%左右;硬而厚的氧化膜選用較稀的電解液,硫酸的質量分數為10%~15%;

            2Al^3+的影響

            新配制的氧化液一般需要添加一定量的Al^3+,其含量在1g/L以上才能獲得正常的膜;若不含Al^3+,硫酸對膜層的溶解能力太強,得不到正常的氧化膜;在陽極氧化過程中Al^3+會不斷增加,槽電壓也隨之上升,所得到鋁型材氧化膜層耐磨性、耐蝕性及透明性均有所下降;Al^3+最佳含量為1~5g/L,在鋁型材生產中應控制在10g/L以下;


            3Ni^2+的影響

            在氧化液中加入適量的Ni^2+可以提高氧化的速度,擴大電流密度及使用溫度的上限;一般在快速氧化液中加入8~10g/L硫酸鎳;


            4:有機酸和甘油的影響

            加入一些有機二元酸或三元醇,可提高成膜速度及溫度的上限,所得鋁型材氧化膜層的性能如硬度、耐磨性及耐蝕性能等均有所改善;一般認為它們可以吸附在氧化膜表面,形成一層緩沖層,減緩陽極氧化過程中膜層表面氫離子上升的速度,致使膜層溶解的速度減慢;


            5:溫度的影響

            氧化反應是一個放熱反應,同時由氧化液的內阻產生熱量,使得氧化液的溫度上升,尤其是陽極表面的溫度急速上升;溫度上升,氧化液對膜層的溶解速度加快,這不僅使得成膜率降低,而且使得膜層的質量下降,鋁型材氧化膜硬度、耐磨性及耐蝕性均降低;因此需要對溶液進行攪拌或強制循環;通常采用空氣攪拌,同時采用冷凍機降低溶液的溫度;但溫度低于13℃時易出現膜層發脆現象,故溶液溫度一般控制在15~20℃;


            6:陽極電流密度的影響

            電流密度和膜的生長速度及膜層結構密切相關,電流密度越大,成膜速度越快,生產效率越高,孔隙率也越大,越便于著色;但隨著電流密度的增加,氧化液溫度升高,氧化液對膜層的溶解也加劇,尤其對于結構復雜的鋁型材產品,因各部位電流密度分布不均,表面液溫也不均,因此鋁型材氧化膜的厚度和著色膜的色澤也不一致;綜合考慮,電流密度控制在1~2A/dm2;


            7:電壓的影響

            電壓主要對鋁型材膜層結構有影響,電壓生高,阻擋層及孔壁厚度、膜層硬度及耐磨性提高,但孔隙率變小,著色性變差;電壓升高,電流密度也升高,會導致膜層疏松,甚至發生燒焦現象;一般氧化控制在12~16V為宜,鋁型材材18~22V;


            8:氧化時間的影響

            鋁型材陽極氧化時間由所需厚度決定,但電解液種類及所用工藝條件不同,氧化時間有所不同;氧化液溫度低,延長氧化時間可以增加膜厚,但在高溫下,延長氧化時間反而會使膜層厚度減??;通常氧化時間為30~60min,超過60min后氧化膜厚度增加很慢;


            9:電流波形的影響

            陽極氧化可以用直流,也可以用交流或交直流疊加電源;直流氧化成膜速度快,膜層硬度及耐磨性高,但膜層的透明度較差;交流氧化功效高,成本低,膜層透明度及孔隙率高,著色性好,但膜層較薄、硬度低、耐磨性差;脈沖陽極氧化是目前普遍得到青睞的氧化工藝,用該工藝所得的膜層綜合性能優于直流氧化膜,可全面提高氧化質量和速度,避免“起粉”和“燒焦”現象,可使用較高的電流密度,縮短氧化時間30%,節約電能7%;


            10雜質的影響

            陽極氧化液中可能帶入的雜質又F^-、Cl^-、NO3^-、CrO4^2-、Al^3+、Cu^2+、Pb^2+、Fe^2+、Mn^2+、Mg^2+等;其中陰離子的影響較大,如少量F^-、Cl^-足以造成鋁型材氧化膜層粗糙、疏松,甚至造成局部腐蝕,嚴重時造成鋁型材穿孔;重金屬離子一般可以通過小電流電解除去,懸浮在溶液中的Si^2+可以通過過濾除去;但是對于陰離子還沒有理想的處理方法,只有通過嚴格的管理來控制,如配制溶液時對溶劑的純度及水質嚴格把關,在陽極氧化過程中強化水洗工序等;


            11:對電極的影響

            陽極氧化的對電極通常使用鉛電極糊或不含銻的鉛合金電極,但是近來用鋁作為陰極的報道逐漸增多;由于鋁的質量輕,操作方便,不含重金屬,因而頗受人們的青睞;需要注意鋁在溶液中溶解能夠產生Al^3+,因此電解結束后,須將鋁電極從溶液中取出;


            在鋁型材硫酸陽極氧化工藝中還有一點是需要說明并予以重視的,即各種不同規格鋁型材所獲得的陽極氧化膜的外觀是有差異的;因此,硫酸陽極氧化對鋁型材合金成分是有限制的;

            (1)合金元素的存在會使氧化膜質量下降,同樣條件下,在純鋁上獲得的氧化膜最厚,硬度最高,抗蝕性最佳,均勻度最好;鋁型材要想獲得好的陽極氧化效果,要確保鋁的含量,通常情況下,以不低于95%為佳;

            2)在合金中,銅元素會使陽極氧化膜泛紅色,破壞電解液質量,增加氧化缺陷;硅元素會使氧化膜變灰,特別是當含量超過4.5%時,影響更明顯;鐵元素因本身特點,在陽極氧化后會以黑色斑點的形式存在;

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