表面处理阳极工艺课程(PPT28张)

）
铝合金表面自然氧化膜去掉， 使铝基体裸露出来，方便后 来的阳极氧化。同时，化抛 还有整平的作用，可以使喷 砂过来的工件表面进一步整 平，是表面纹理更好。
铝的抛光处理
化抛又名化学抛光，通过化学处理，出去产品表面的杂质、自
然氧化膜、脏污，同时可以使一定粗糙度的表面变得更加光滑 平整，获得一定的光泽度。
在机械冷加工过程中使用的切削油，冷却液，磨削用的油膏等附着在
工件表面，造成阳极氧化槽液的污染，也造成氧化膜成长不均，疏松， 质量大大下降。同时会影响后面的染色不均，染不上色等等问题。 2.脏污来源分析？
加工类型 加工方式
切削加工 粗磨
粘附的污垢
金属屑、粉粒（尘）、润滑冷却液 磨料粉尘、磨屑、润滑冷却液
3
4，
（注：硼砂、焦
1.脱脂方式有哪些？
重点分析水机乳化清洗剂除油：乳化是使两种互不相
溶液体中的一种呈极细小的液滴分散在另一 种液体中形成乳浊液的过程
水基乳化剂是一种混合物。包含：表面活性剂、助洗剂、 缓蚀剂。
化抛
操作条件： 1.槽比重1.68-1.74（磷酸浓 度85 ﹪）。 2.温度：82±5 ℃。 3.时间：50-100S。 4.化抛后光泽管控：55—70。
步骤： 1.预浸。（处理时间10s，常 温，槽液为旧的化抛槽液） 2.磷酸化抛。（注意控制温 度82±5 ℃ ） 3.热水洗。（时间15±5s） 4.水洗。（时间30±5s） 5.水洗。（时间30±5s
化抛原理： AL2O3+2H3PO4=2ALPO4+3H2O 2AL+2H3PO4=2ALPO4+3H2 作用：用磷酸进一步去除铝 及其合金表面的污物，并将
阳极氧化
操作条件：（一阳） 1.硫酸（H2SO4）浓度： 200±5g/L 2.温度：19±1℃ 3.时间：30min 4.电压：15V 5.电流密度：1A/dm2 步骤： 1.氧化前水洗。 2.阳极氧化（30min）。 3.水洗（30±5S) 4水洗（30±5S） 5水洗（30±5S）
通电 H O H OH 2
化膜具有绝缘性，电阻增大，电流密度减小，膜的生成速率减慢，当生成速率=溶解速 率时，膜层不在增厚。
氧化膜的成长示意图
电流密度一定，电压随时间的关系
A l2O 3 .H 2 O
多 孔 層
A
B C
阻 擋 層 鋁 基 件
分析致密的无空层A区、多孔层C区的形成：
新鲜的酸溶液 富Al3＋的液体
负电
图二中A区：在通电后几秒中，就会在铝表面生成一层致密 无孔的氧化膜，也称之为阻挡层；特点：坚硬，牢固。
作用
去除logo，iphone上面覆盖的 油墨层，方便后面的阳极氧化。
使用药品：S-02除油除蜡剂， 成分：三乙醇胺（调整PH 值）、乙二醇单丁醚、醋酸、 柠檬酸（10%）
注意：去遮蔽后要先用热水清 洗，
阳极前预处理问题点分析
（1）脱脂未脱干净，工件表面仍有油污，会造成阳极
氧化时氧化膜酥松，质量下降，致使后面染不上色或 造成大块白斑。 （2）脱脂后水洗不足，工件上有残留液，也会造成氧 化膜质量下降，染不上色，块状白斑出现。 （3）化抛后光泽度无法达到管控要求，原因：化抛槽 液的浓度太低或者槽液已经变质。（更换槽液） （4）剥黑膜后水洗一定要将残留的酸液清洗干净，否 则残留的NO3-会污染阳极槽液，使氧化膜变得疏松。
退遮蔽
操作条件： 1.退遮蔽清洗剂：S-02(脱漆 剂）。 2.温度：80±2℃。 3.时间：17.5±2.5min。 4.PH值：1-3。 5.超音波开启。 步骤： 1.去遮蔽（17.5±2.5min） 。 2.热水洗（15±5S，温度 70±5 ℃）。 3.水洗（30±5S）。 4.水洗（30±5S）。
图二中B区 膜孔的出现 阳极电压达到最大值后开始有所下 降，这时由于阻挡层膨胀而变得凹凸不平，凹处电阻较小而 电流较大，在电场作用下发生电化学溶解，以及溶液侵蚀的 化学溶解，凹处不断加深而出现孔穴，这时电阻减小而电压 下降。
图一
图二中C区：氧化膜孔隙的形成可通过电渗现象来解释（图 一）。部分孔壁水化氧化膜带负电， 新鲜的酸溶液从孔中心直人孔底，在孔底处因酸溶液的溶 解而形成富Al3＋的液体，带正电。在电场作用下发生电渗 流，使富Al3＋液体只能沿孔壁向外流动，而新鲜溶液又从 中心向底部补充，使孔内液体不断更新，结果孔底继续溶 解而加深。沿孔壁向外流动的高Al3＋液体对膜已失去溶解 能力，因此随氧化时间的延续，使孔不断加深，逐渐形成 多孔层。
阳极氧化
H 2e H 2
原理
OH 2e O H
2 AL 3 [ O ] AL O 2 3
铝及其合金在
阳极氧化膜的生长过程
铝及铝合金在阳极氧化过程中，氧化膜的电化学生成和化学溶解是同时发生的，（1
）开始阶段，膜的生成速率 >溶解速率，膜层不断变厚；（2）慢慢的，由于生成的氧
草酸25℃
铬酸50℃
磷酸25℃
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
40 116
60 58
20 228
40 81
60 42
20 188
40 72
60 42
注：从上面的数据中可以得出结论（1）与其它酸相比，采用硫酸阳极时，膜孔隙数多，吸附性好；（2）当条 件一定时，电压越低，生成的膜的孔隙数越多，吸附性越好。
从电子显徽镜观察证实，阳极氧化膜由阻挡层 和多孔层所组成。阻挡层是薄而无孔的，而多 孔层则由许多六棱柱体的氧化物单元所组成， 形似蜂窝状结构。每个单元的中心有一小孔直 通铝表面的阻挡层，孔壁为较致密的氧化物。 氧化物单元又称膜胞，图26—3所示是铝在4％ 磷酸中120V电压下形成的氧化膜结构模型。
1.作用原理
在磷酸化抛后，会使工件表面残留一层黑
灰色的膜（铜、镍、锰、铁、硅等不溶于 磷酸的金属）之后用硝酸处理： 3A+8HNO3=3A(NO3)2+2NO+4H2O (A代表铜、镍、锰)加入铬酸处理。 2 6 Cr O NO 6 H 2 NO 3 H O 2 Cr 2 7 3 2 除去反应过程中产生的NO气体。 工艺：1.硝酸(200-350mL/L)、铬酐 (515g/L) 1-3min 2.硝酸(300mL/L)、氢氟酸 (100mL/L) 5-15s 3.铬酐(100mL/L)、硫酸 (10mL/L) 1min.
机械抛光包括磨光、抛光、镜面抛光以及滚光、刷光等机械操
作。
电化学抛光又称电解抛光，是一种常用的获得光亮平整的方法，
尤其适合铝合金零部件的镜面抛光。
关于化抛的应用
剥黑膜
操作条件： 1.HNO3浓度（体积比 25%—35%）。 注：硝酸浓度在80%一下， 不和铝发生反应。 2.时间：60s 3.温度：常温 步骤： 1.剥黑膜（1min）。 2.水洗（30±5S) 3.水洗（30±5S） 4.光泽抽测（光泽度管控 55—70）
阳极工艺
报告：
单位：技术服务部 2013年1月9日
阳极
1.阳极简介及工艺流程。 2.主要工艺参数。 3.品质要求。 4.阳极设备及挂具。 5.工艺问题分析。
阳极氧化简介
1.阳极氧化：铝及其合金等工件做阳极，铅或石墨等耐 腐蚀导电材料做阴极，在一定浓度（如硫酸、草酸、 铬酸等）的导电溶液中，通过外加电压、电流作用， 使其表面生成一层一定厚度（8-12um),具有良好的力 学性能、硬度、耐腐蚀、耐磨性、绝缘性、吸附性等 特性的氧化铝膜。
阳极后处理
通过染色，封孔等工艺，获得良好的外观及质量。
染色前处 理
染色
封孔
烘干
染色前处理

操作条件 药品：R400 浓度50±5g/L 温度：25±2℃ PH值：1.8-3 R400成份（氨基磺酸50%、 烟酸20%、醋酸钠25%、 碳酸氢钠5%）
1.为什么要进行染色前处理？ Al2O3膜生成后,並不宜立刻染色,因Al2O3為 無機物質,而染料為有機物質,兩者之間結合不 易.所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具 無/有機物質化性的即“界面活性剂,以利Al2O3 染料結合。
机械冷加 工
精磨、研磨、抛光
冷轧加工 冷压加工（拔丝、拉 伸、冲压）
磨料粉尘、油膏
氧化皮、粉尘、润滑油 油脂
脱脂
操作条件： 1.脱脂槽液浓度 55±5g/L。 2.温度：55±5 ℃。 3.时间： 1.5±0.5min。 4.药品R105：硼 砂(Na B O <25%)、焦磷酸 钠(Na PO <45%)。
封孔
操作条件 1.药品：R500浓度7-
12g/L 2.温度：95±5℃ 3.PH值：5-6 4.封孔时间25min

封孔原理 1.高温沸水封孔，氧化铝结合水分子形成
步骤 1.封孔（25min） 2.水洗30s 3.水洗30s（抽检色差） 4.超音波热水洗 （60±10℃，2min）
阳极线工艺流程
脱脂 预浸 化抛 剥黑膜
阳极 氧化
剥黑膜
脱脂
退遮蔽
酸洗
染色
封孔
烘干
阳极前预处理阶段
1.通过脱脂、化抛、剥黑膜等处理，去除其表面的油
污、脏物、氧化皮、重金属杂质等，使铝基体裸露出 来，为阳极氧化创造良好的环境。
脱脂
预浸
化抛
剥黑膜
剥膜黑
脱脂
退遮蔽
脱脂（也称除油）
1.为什么进行脱脂处理？
沸水中，(CH3COO)2Ni发生水解，生成氢 氧化镍Ni(OH)2沉淀。填充并附着在膜孔 上，从而达到封闭效果。
封孔工艺分析
1.温度影响，≥80℃生成AL2O3.H2O ；＜生成AL2O3.3H2O，
前者的稳定性，耐磨性优于后者。 2.PH值的影响：PH＜5.5，封闭速率急剧下降； PH＜4 时，几乎无封闭作用；但PH＞6.5，就容易在其表面产 生白色粉状沉淀。（PH值可用氨水、氢氧化钠、醋酸 等来调节） 3.采用蒸馏水的封闭要比自来水封闭效果好得多，自 来水中的CL-、SO42-、PO43-、SiO32-等会抑制封闭过程， 产生有害影响。
染色工艺分析
1.严格控制PH值5.2-5.5，过酸过碱都可能 使染料变性。 2.染色槽温度因保持稳定。 3.注意及时补充染料，保证浓度。 4.染色应该在阳极后立即进行，不能间隔 太久。在氧化后，要仔细用冷水（避免 温度升高，膜自动封孔）清洗掉残留酸 液。 5.染色前不得用手接触工件，任何油污， 液体吸附在氧化膜上都会影响染色的质 量。
水合物，形成晶体； ≥80℃，生成AL2O3.H2O; Al2O3十H2O → 2AlOOH →Al2O3·H2O ＜80℃,生成AL2O3.3H2O Al2O3十3H2O → 2AlOOH十2H2O → Al2O3 · 3H2O 水合物体积膨胀，增加33%或100%，从 而使膜孔封闭。
2.醋酸镍封孔剂的填充，在80-100℃ 的
图二
氧化膜的孔隙作用
1.多孔膜：具有良好的吸附性，阳极后可染成各种颜色，获得良好的装饰性外观。 2.多孔膜的厚度可达0.5-250um，孔隙率12%—30%，面密度大约（4—5）*108个/mm2。
电解液
电压/V 孔隙数108个/cm2
硫酸15%（质量 分数）10℃ 15 772 20 518 30 277 20 357
2染色前处理原理
步骤 1.超音波染色处理 （5min）。 2.水洗（30s）。 3.重复（一阳重复1.2两次， 二阳重复一次）。 4.水洗（30s）。
染色前處理原理圖 表面活性物質
氧化膜層
染色


操作条件 1.温度40±2℃ 2.PH值5.2-5.5 3.染料浓度 BK420∶BK411＝1∶1 （g/L） 4.PH稳定剂5ml/L 步骤 1.染色120-360s。 2.水洗30s。 3.检查色差。 4.水洗30s。 5.水洗30s。
2 2 4，
脱脂原理 1.皂化作用：皂化反应是皂化油与除油液中的 碱性物质发生化学反应而生成肥皂和甘油的过 程。 (RCOO)3C3H5+3NaOH→3RCOONa+C3H5(OH)3 若R=17，即为硬脂酸钠(肥皂)，硬脂酸钠能溶 于水，是一种表面活性剂，对油脂溶解起促进 作用。 2.乳化作用：矿物油或其他不可皂化油是不能 用碱皂化的，但它们在表面活性剂的作用下能 被乳化而形成乳浊液而除去。乳化是使两种互 不相溶液体中的一种呈极细小的液滴分散在另 一种液体中形成乳浊液的过程 3.易溶原理：油污易融进有机溶剂里达到除油 效果。