铝制品阳极处理制程知识简介

铝制品阳极处理制程知识简介
鋁制品陽極處理制程知識簡介
⽬的: 使⼤家对本公司氧化流程有所了解;对品质不良原因有深层认识.
要求: 对氧化产品不良现象能找到不良原因及纠正措施
内容:1.除油⽬的及原理；
2.碱蚀,中和⽬的及原理；
3.阳极⽬的、原理及⽪膜形成过程；
4.染⾊,封孔⽬的及原理；
5.常⾒不良现象,原因分析及改善對策；
課時安排：五課時
陽極類產品⼯藝流程：脫油---⽔洗---鹼蝕---⽔洗---中和(化拋---⽔洗---中和)---⽔洗---陽極---
⽔洗---染⾊---⽔洗---封孔---⽔洗---吹⽔---烘烤
第⼀课时:除油⽬的及原理
1.名词解释:
表⾯张⼒: 在液体和空⽓接⼝上,液体表⾯的分⼦受到液体内部分⼦的引⼒的引⼒⼤于受到空⽓的引⼒,由此液体表⾯上的收缩作⽤叫表⾯张⼒.(⽔珠)
表⾯活性剂:在低浓度下能降低⽔和其它溶液体系的表⾯张⼒或接⼝张⼒的物质.
2.表⾯活性剂的分类及作⽤:
分类:根据能在⽔中降低表⾯张⼒的部分分阴离⼦表⾯活性剂、阳离⼦表⾯活性剂、⾮离⼦表⾯活性剂、两性离⼦表⾯活性剂
作⽤:表⾯活性剂能起到润湿、分散、乳化、渗透、增溶、发泡及洗涤等作⽤
3. 除油⽬的:
除去材料裁剪，剖沟，切割等前⼯序的油污
4. 除油原理:
⾮皂化油(化學除油):表⾯活性剂的乳化作⽤降低界⾯张⼒间接加强了除油液对⾦属表⾯的润湿性,增⼤接触⾯,
.⽽吸附在⼩油珠上的乳化剂,则定向排列亲⽔基向着溶液,疏⽔基(亲油基)则向着油珠,形成定向吸附乳化油珠如圖2
溶液
表⾯活性剂分⼦符
图2(乳化油珠)
⾦属表⾯⼩油珠分散在溶液中形成混合的乳浊液从⽽达到将矿物(⾮皂化油)从零件表⾯除去⽬的.脱离了零件表⾯的乳化珠因有定向吸附的乳化剂膜包围,故即便在外⼒相互碰撞的情况下也不致
重新凝聚形成膜,再度污染零件.
5.附各种除油⽅法及特点
6.脫油槽的主要成份：⽔、脫脂劑、硫酸
7.影响脱油效果的主要因素:药⽔浓度、脱油时间、温度等。

8.判断脱油效果的⽅法:产品经⽔洗后观察产品表⾯的⽔若沿着产品表⾯纹路⽅向成线状流下，则判定脱油OK；若成⽔珠状滴落，则判定NG为脱油不完整；
注意事項：
⼀般脫脂⿑皆屬於酸性或鹼性，因此需注意避免直接接觸⼈體眼睛，如不甚接觸
時即刻⽤清⽔洗凈送醫治療。

另所有的脫脂劑皆含有界⾯活性劉，幫對於排放⽔之處理要謹慎以免有環保問題。

第⼆课时碱蚀,中和⽬的及原理
1.名詞解釋：
通常所謂的鋁材表⾯粗化，即為梨地處理，其利⽤荷性納：俗稱蘇打Soda，⼀般鹼，進⾏鋁材表⾯的⼀种化學侵蝕的前處理程序，在鋁與鹼進⾏化學的侵蝕反應中，會在素材表⾯上形成⼀不規則的梨⾯狀，此⼀過程即為梨地處理。

2.碱蚀⽬的（梨地处理）:
碱蚀是铝型材氧化之前最关键的预处理⼯序.其⽬的是为除去残存的⾃然氧化膜,脱脂溶解基体的残留物,深⼊基体表⾯层的油脂等污物,除去型材表⾯的变质合⾦层,消除模痕.划伤等其它表⾯缺陷,调整和整平基体表⾯使其均匀⼀致
3.碱蚀原理:
Al2O3+ 2 NaOH === 2NaAlO2+ H2O
2Al + 2NaOH + H2O == 2NaAlO2 + 3H2↑
NaAlO2+ 2H2O === Al(OH)3+ NaOH
4.碱蚀槽的成分与⼯艺条件的影响：
鹼蝕槽的主要葯⽔成份：⽔、氫氧化鈉、銷酸鈉。

4.1氢氧化钠碱蚀槽中的苛性碱系指游离含量.其含量对于保障碱蚀质量防⽌⽔解均起重
要作⽤.有长寿碱存在时40克/升以下碱蚀速度随氢氧化钠的升⾼⽽加快,⼏乎是成线性关系;50-60/克升速度基本相同;⼤于70克/升碱蚀速度⼜随浓度升⾼⽽加快.
4.2温度随温度升⾼,碱蚀速度呈线性升⾼,温度⼤70℃易产⽣过腐蚀,出现砂⾯亚光等现象.温度过⾼还会导致晶间腐蚀加剧.温度低于40℃碱蚀速度很慢,挤压丝纹不易消除.不⽤时也应保温,防⽌温度低偏铝酸钠⽔解⽣氢氧化铝沉淀.
4.3时间碱蚀时间受碱浓度、温度、铝离⼦溶存量的影响⽽定；
4.4溶存铝离⼦影响碱蚀液中有⼀定的铝离⼦存在时才能正常⼯作,新配槽液要加⼀些铝屑滘于液中,铝离⼦⼩于30克/升碱蚀时
间要特别控制,这时易发⽣过腐蚀;30-45克/升时碱蚀操作最容易,碱蚀质量好.铝离⼦更⾼时缓蚀作⽤显着,不易发⽣过腐蚀,整平性能提⾼,碱蚀时间可延长,适合于得亚光和砂⾯层.本公司加硝酸钠起缓蚀作⽤防⽌过腐蚀.
附表
5.中和⽬的
去除鋁材表⾯因梨地粗化后所產⽣的⿊膜，使鋁材表⾯形成⼀潔凈的表⾯,亦可因此⼀程序使未完全流失的梨地粗化劑徹底的洗凈並使之中和活化产品表⾯有助于阳极氧化⽪膜的⽣成.
6.中和原理(酸鹼中和)：
NaOH + HNO3==NaNO3+ H2O
7.中和槽的主要藥⽔成份：⽔、硝酸、鉻酸釬。

中和時在常溫下作業即可，浸泡時間在30秒-1分鐘之間。

不可將鋁品在此溶槽中浸放太久，以免造成酸對素材表⾯的侵蝕，另亦影響光澤，如果欲等待進⾏下⼀程序，應將鋁材徹底⽔洗擺放凈⽔中。

第三课时阳极⽬的、原理及⽪膜形成过程
1.阳极⽬的:
铝材本为活泼⾦属,易于空⽓中受氧氧化,使铝材腐蚀,表⾯较柔软易受外物撞受伤,使对象毁损.如是之故阳极电解即成为改善铝⾦属材料表⾯的必备⼯程,铝材经电解产⽣氧化保护⽪膜.
2.硫酸阳极氧化电极反应
铝阳极反应相当复杂,⾄今有不少问题未弄清楚,.这有两种关点,但不是定论
早期观点认为阳极上产⽣的活性氧直接氧化铝
H2O –2e→2H+ + 【O】
2Al + 3【O】→Al2O3 +399cal
现代应⽤电⼦显微镜,⽰踪原⼦等⼿段研究后对氧化膜形成过程,⽣成氧化膜的观点提出了
新的观点.
在阳极上铝原⼦失去电⼦⽽氧化
Al －3e →Al3+
与铝结合的氧原⼦来源于哪个原⼦团或离⼦呢?仍不得⽽知,⼀种假说认为是由OH﹣电离⽽来
6OH-→3H2O +3O2-
Al3++3O2-→Al2O3 + 399cal
⽬前，最為廣⽤的⽅法為直流電硫酸法，因此法所形成的氧化膜具無⾊透明的特點，且也適合著⾊作業的操作。

氧化膜为双层结构,内层为致密⽆孔的Al2O3,外层是由孔隙和孔壁组成的多孔层.
3.氧化膜的⽣成过程
氧化膜的⽣成是在⽣长和溶解这对⽭盾运动中发⽣和发展的通电瞬间,由于氧和铝有很⼤
的亲和⼒,在铝上迅速形成⼀层致密⽆孔的阻挡层.其厚度取决于槽电压.它具有很⾼的绝
电阻.由于氧化铝⽐铝原⼦体积⼤很多故发⽣膨胀,阻挡层变得凹凸不平,这就造成电流分
布不均匀,凹处电阻较⼩⽽电流⼤,凸处则相反,凹处在电场作⽤下发⽣电化学溶解,凹处加
深逐渐变成孔⽳,继⽽变成孔隙,凸处变孔壁.
陽极處理后，需充分徹底的⽔洗，⽅可進⾏下⼀作業程序，但⽔洗的時間不可過⾧，以防⽌早期封孔現象。

注意：陽極後產品不可經過熱⽔清洗，因熱⽔⾜以將產品進⾏早期封孔，從⽽影響後⼯序染⾊處理。

第四课时:着⾊,封孔⽬的及原理
1.着⾊⽬的: 只是增加外观⾊彩.铝制品表⾯由单⼀枯燥换上了⾊彩绚丽美观⼤⽅的外观,从⽽使铝制品提⾼⾝价.
2.染⾊原理:
经过阳极氧化的氧化膜,通常是⽆⾊透明的.这层氧化膜孔隙多,吸附能⼒强,可以染上各种颜⾊.染⾊机理是多孔氧化膜通过物理吸附化学吸附作⽤⽽带⾊的.
着⾊分类;
化学着⾊机理:铝阳极氧化膜有20%-30%的孔隙率(硫酸膜),故有巨⼤的⽐表⾯积和化学活性,染料分⼦通过氧化膜的物理和化学吸附积存于内表层⽽显⾊.靠染料分⼦或离⼦的吸附叫物理吸附,吸附⼒取决于氧化膜的表⾯电荷和染性质.在弱酸性染⾊液中氧化膜带正电荷,对阴离⼦型的染料如酸性染料有较强的物理吸附⼒.与化学吸附相⽐,物理吸附⼒较弱且受温度影响⼤.,所以化学着⾊的⾊牢决于化学吸附.化学吸附指氧化膜与⾊素体通过化学键、共价键或形成络合物形式结合,所经吸附⼒强.
3.封孔⽬的:
铝阳极氧化膜具有很⾼的孔隙率和吸附⼒,容易污染和腐蚀介质浸蚀,因经,氧化膜⽆着⾊与否,⽤于何种场合都必须进⾏封孔处理.为提⾼耐蚀性、提⾼防污染能⼒和固⾊素体.
4.封孔原理与种类
4.1利⽤⽔化反应产物体积膨胀⽽堵塞孔隙,如⽔蒸⽓法,沸⽔法
是将具有⾼化学活性的⾮晶质氧化膜充成钝态的结晶质氧化膜的过程
Al2O3+n H2O→Al2O3?n H2O
⽔化反应在常温和⾼温下都能进⾏，⽔化反应结合⽔分⼦的数⽬为1－3个，依反应温度⽽定，⽔温低于80℃是发⽣：
Y-Al2O3H2O 2AlOOH +2H2O r-Al2O3.3H2O
这种⽔化氧化膜稳定性差，具有可逆性，⽔温愈低可逆性愈⼤。

当⽔温>80℃,⽽接近沸点时发⽣
Y-Al2O3H2O 2AlOOH r-Al2O3. H2O
这种⼤晶体的⽔化氧化铝是稳定⽽不可逆的,在腐蚀环境Al2O3. H2O⽐r-Al2O3.3H2O稳定,所以⾼温封孔⼀定要达到95℃以上才好.被⽔化的结晶氧化膜体积膨胀,将膜孔堵塞.
4.2 利⽤盐的⽔解作⽤吸附阻化封闭,如⽆机盐封孔(⾼温封孔和常温封孔)
⽔化作⽤及⾦属盐的⽔解作⽤⽣成微溶物或不溶物将膜孔堵塞.例如醋酸镍法,镍离⼦⽔解⽣成氢氧化镍不溶物.
4.3.我司常⽤的為封孔劑法(熱封和冷封)，染⾊类产品多采⽤热封,⼀般陽極本⾊類產品可以應⽤冷封，但需⽤時間較⾧；陽極染⾊類產品不可使⽤冷封作業，因需⽤時間⾧，易造成產品脫⾊不良。

5.封孔槽的主要藥液成份：⽔、封孔劑。

(药液需加热,温度控制在65℃－80℃)
6.影响封孔的因素:
⾼温封孔: 药液温度、药液濃度、封孔時間、药液PH值、⽔质。

微量杂质会毒化⽔化反应导致封孔失效,⽔越纯越好. 藥液PH 值不宜过⾼也不宜过低,偏⾼易产⽣沉着,偏低⽔化速
度慢，最佳5.5-6.5;时间在5-20分鐘之間(封孔时间根據產品顏⾊不同⽽設定)。

陽極後產品的特征：抗腐蝕能⼒增強，產品硬度提⾼、陽極後產品不導電。

陽極⽪膜越厚不代表產品抗腐蝕能⼒越好，在其它參數不變的條件下，陽極⽪膜越厚相對其抗腐蝕能⼒越好。

第五课时：不良现象,原因分析及纠正措施对照表.
不良现象,原因分析及纠正措施对照表
⽣产时应根据客户对产品挂钩点⼤⼩要求，选择合适的挂具，采取合适的挂钩⽅式，以保证产品的品质。