阳极氧化完整实用工艺流程

陽極氧化工藝流程名词解释Ⅰ机械与化学表面处理金属需经过抛光或刷光，随后除油及脱脂，检查外观质量，以为后续处理工序作表面准备。

Ⅱ阳极氧化通过认为的手段，形成一层厚氧化铝膜，即阳极氧化膜。

即吸附氧化膜。

这是吸附着色的先决条件。

Ⅲ染色在阳极氧化膜之微孔结构内沉积染料分子。

Ⅳ封孔封住微细孔，使染料固定于氧化膜内。

吸附着色的理论依据吸附现象是采用染料水溶液浸渍染色的特点。

与其他着色技术不同的是，其产生颜色之化合物并非产生自工艺本身而是存在于开初的介质中。

“吸附”这一术语的意思是染料分子沉积并积聚氧化膜微孔的内表面，此阳极氧化膜的孔隙率为氧化膜的20m2/g。

导致吸附的是铝氧化膜与染料分子之间的键合力起作用。

这键合是不稳定的，相反，吸附在阳极氧化膜上的染料（染色强度）与溶液中的染料之间达到平衡。

倘若溶液的染料浓度增大，则吸附量会增大，直至达到饱和点（颜色强度最大）时为止。

又倘若溶液的燃料浓度下降，比如下降到零，而水中又全无亲质，便会出现解吸附，导致褪色合色料扩散。

因此，在完成染色之后的多孔膜封闭工序是必不可少的。

尽管染料迅速吸附，但整个着色过程的速度并非取决这一原始的现象，而是取决于染料分子随后怎样进入狭窄的微孔内。

这一过程以略低的速率进行。

分子的直径平均为0.0025µm，而用硫酸直流氧化法制备的阳极氧化膜的微孔平均直径为0.02µm。

***********************************************************铝的级别和铝的阳极氧化铝材的物理成分以及级别是吸附着色是否成功的重要因素。

铝材分为高纯铝、纯铝和合金铝。

高纯铝只含不超过痕量（不超过0.05%，依次排级）的亲质金属；纯铝的亲质金属含量不超过1%。

由于铝本身的强度不足以应付各种用途，因而相当多是与其他金属形成合金，主要的是镁、锌、锰、铜等。

合金中的这些成分越高。

耐机械磨损性便越强，但对装饰性着色的适应性则相对的越差。

吸附着色本身是不会改善阳极氧化膜的物理特性的。

Ⅰ质量要求必须选用阳极氧化级的铝材，才能保证在阳极氧化和着色后仍然能保持吸引人的外观。

这一级别的铝材是专门为阳极氧化和着色而特别制备并经过特别检测的。

Ⅱ合金成分对色泽和透明度的影响铝和铝合金原有的颜色分别随其纯度级别与所含成分不同而异。

而吸附着色的色调又受原来的底色所影响。

1镁量大于5%时，阳极氧化膜会暗哑；2含锰及铬量即使低至仅1%，氧化膜便带黄色，超过此含量时，金属色调便会变的暗黑；3硅有使氧化膜带灰色的趋向，不过，很大程度上取决于它存在于合金中的形式。

如果以固溶体形式存在而含量低于1%时，它不会使氧化膜明显暗哑。

超过此含量及以非固溶体形式存在时，金属就会呈浑浊的灰色。

有一种特别的含硅3%~6%的铝合金就被称为“灰色调和金”。

4含铜量不超过0.2%左右的铝合金对阳极氧化膜的颜色、透明度或硬度均无甚影响。

以其通常在一些合金（如铝、铜、镁类及其他）所用含量，铜往往会给合金带来不规则斑点、呈微棕色及微灰色外观。

此外，铝铜合金在染色过程中比其他合金更易于发生原电池腐蚀（点状腐蚀）。

5锌对氧化膜质量不产生影响。

倘若含量在2%左右或稍大，又假如合金不含其他成分，则在染色中不会产生明显的色调变化，也不会令染色膜变暗哑。

Ⅲ机械表面处理与化学表面处理未经预处理的铝是不能阳极氧化和着色的。

事实上，有控制的表面处理是染色完美和光滑均匀德必备条件。

机械的和化学的预处理决定了金属表面最终德外观，因为透明德阳极氧化膜或着色都是无助于光学性能德。

化学处理目的在于清除金属上的脂类、油污、夹杂的亲质、皂类德残余、以及自然氧化膜。

这些污染物质如果未得到彻底清除，就会妨碍氧化膜的生成，随而队染色产生明显不良的影响。

对准备阳极氧化并吸附着色德铝件作预处理时所遵循的准则，与阳极氧化而步着色德工艺准则相同。

Ⅳ硫酸直流电氧化工艺参数对阳极氧化膜着色性能的影响在阳极氧化膜的吸附着色工艺中，最终获得的色调不但取决于着色过程本身，而且在相等重要的程度上取决于氧化膜的性能。

而氧化膜的性能又取决于阳极氧化参数。

在工业生产中，这一点往往未受到注意。

当在追溯染色故障因由时，必须同时仔细检查阳极氧化的工艺条件。

在无色阳极氧化时未被发现的氧化膜上的某些变异在西服着色时变的明显，而且即使改进染色过程亦只能有限度的得到改正。

①、硫酸浓度提高硫酸浓度会增强其对金属的溶解作用，产生更显著锥性的微细孔，孔的平均直径更大些。

由于空隙率增大而使内表面面积增大，吸附能力因而加强，可以染出较深的颜色。

在阳极氧化液使用期间，越来越多的游离硫酸消耗于溶解方面，随着其浓度因而下降，膜的吸附力亦随而降低。

为保证随后的染色能具有同等的强度，维持游离硫酸浓度于严格的允许范围内就显得十分重要。

②、铝含量当铝含量在5g/l以下时，染料吸附能力显著下降，但铝含量达到5g/l 以上时，吸附能力便维持接近稳定。

但当超过15g/l时，溶液便不能有效的起作用，阳极氧化膜会出现不规则。

因此，为使着色色泽高度均匀，宜将铝含量保持在5~15g/l。

③、电流密度在电流密度高而膜厚固定的情况下，由于金属受硫酸溶解的时间短些，所以染料吸附能力下降。

如果把成分不同的合金件放在一起进行阳极氧化，零件与零件之间便会出现电流密度上的变动，当这些零件着色时，便会反映为色泽上的差异。

因此，在同一批次内应只阳极氧化一种合金的零件；如果零件时要着色的，这一点尤其重要。

④、电压电压应根据阳极氧化工艺参数以及合金的成分来施加，通常为12~20V。

⑤、温度提高温度会加强硫酸的溶解作用，从而使氧化膜柔软些和有更多的微细孔，染料吸附能力便高。

但温度的影响非常明显，必须严格控制。

其允许的误差微+/-2℃。

在这方面，必须注意的是，倘若热对流步充分而出现局部温度差异，以后便会出现着色的不均匀的结果。

为避免出现局部过热现象，对阳极氧化液必须采取彻底搅拌和均匀冷却的措施。

⑥、阳极氧化时间与膜厚度阳极氧化膜的厚度几乎与电流密度和时间的乘积成正比。

当电流密度恒定时（在工厂生产时只是指接近恒定时），氧化膜的厚度及与厚度密切关联的染料吸附能力均与阳极氧化时间成正比关系。

由此可见，如需要着出深色，就必须有相当厚的膜，实际上，在厚度为12μm的标准氧化膜上，只要着色条件适当，一切需要的色调都可染出来。

不过，当要很高的颜色坚牢度时，阳极氧化膜就必须有超过12μm的厚度，以便获得最佳的耐光度，因为这一性能是由封闭在氧化膜内的染料量来确定的。

对于建筑物配件，氧化膜厚度还必须达到25μm。

基于成本及质量方面的考虑，建议厚度不超过30μm。

厚度在12μm以下的薄膜，其染出的色调不得不只限于淡色，因为其吸附能力有限。

Ⅴ阳极氧化后的清洗在精饰生产过程中，阳极氧化后的清洗是十分重要的。

黏在着色件上的酸的残留物如果未得到彻底清洗，染色时便会出现斑点。

它们还会污染染色液使之逐渐减弱染色能力，甚至会使染料产生化学变化。

因此，必须制订最优选的清洗处理程序，其处理过程还要尽量缩短滞留时间，以免氧化膜有被过早封闭的危险，而导致降低染料吸附力。

控制清洗效率的最佳方法是用溴甲酚紫指示剂。

酸/水发生迅速交换。

重要的是要让新鲜的清水尽快到达工件表面的每一个点。

如果工件的形状复杂，如有洞穴、焊接口等，就必须在清洗水中搅拌以产生嫘流。

Ⅵ阳极氧化后的工件在染色前的贮存阳极氧化出槽的工件在贮放一定时间后，其染料吸附能力便会减弱，在环境温度及湿度高时尤甚。

因此，氧化后的工件宜即作下一步处理或予以干燥，而不应过分迟缓。

如果工件经过干燥后，在进入下一步处理前，最好先用冷水湿透工件或者是用酸予以活化。

阳极氧化后的工件绝不允许沾上手指印。

只要有可能，在拿取这些工件时都需要戴上湿水的橡胶手套。

工件上凡被污物或油脂污染过的地方都不能吸附足够的染料来达到颜色深度的要求，也不能达到满意的封闭效果。

Ⅶ阳极氧化膜的活化阳极氧化后，在着色之前，可用酸液处理，把氧化膜活化。

所有有机酸、无机酸及酸性盐均适用于活化，不过，通常多选用硫酸或硝酸。

这一处理必会使一些阳极氧化膜的物质溶解，使空隙率增加，从而提高吸附染料能力。

如果工件曾存放一段时间，则酸的作用主要是溶解因大气水分反应而形成的水合物。

这样提高吸附染料能力会带来很多好处，这是有充分理由的。

但是，在最终厚度恒定的情况下，氧化膜的质量会有所下降，也是必须接受的事实。

用酸活化的方法主要应用在铭牌的制作上。

①、操作步骤直接在阳极氧化后或在经过贮放后（湿的或干的），氧化的铝品处理方法如下表所示：表中提供的数据只是典型的处理方法实例，还必须根据精饰方法的其他因素作相应的调整。

活化后还必须将工件再次彻底进行清洗。

②、氧化膜活化后的染色性能如果酸活化处理在比上述工件条件更为严格的条件下进行，则不但会有使阳极氧化膜的光泽和硬度下降的趋势，且其耐腐蚀性能亦会降低。

因此，对于建筑铝材，不推荐使用着色前酸活化的方法。

***********************************************************染色流程Ⅰ染色设备选择染色槽德尺寸以及染色液液量时，要考虑到使要处理的一槽工件完全浸没于溶液而不必对工件作重新排布。

若是采用喷淋染色法，则染色液的体积要小的多（约15%~20%）。

染色液用酸泵循环并通过喷嘴喷到工件上。

染色槽必须用符合下列要求的材料制造：①、有能经受80℃的热稳定性；②、对极度稀的非阳极氧化用之有机酸有耐酸能力；③、对低浓度的氯化物有稳定性；适用的材料包括有：①、耐酸不锈钢；②、具有中等至高的热稳定性之塑料，如聚烯烃类（聚乙烯、聚丙烯）、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酯等；③、硬质橡胶。

染色槽经过使用一段时间出现裂纹或孔洞时，染色液会因裸露的槽体材料接触而致消弱染色能力。

Ⅱ染色液的加热最好的加热装置是以在水平方向安装于靠近染色槽底部的由电加热元件或蛇行管交换器组成的加热系统。

导热介质可以是水、蒸汽或油。

染色液也可以选用煤气燃烧器来加热，燃烧器安装在槽子下面。

制造加热装置的材料，其稳定性要与制造染色槽的材料稳定性标准相同。

加热系统宜配备温度控制装置。

Ⅲ染色液的搅拌适度的搅拌可使整槽染色液各处的染料浓度均匀。

倘若是给小零件染色的染色槽，通过热对流及工件运动产生的搅拌便可能足够了。

但是，一般情况下，必须透过多孔管打入经过过滤的压缩空气来增加染色液的运动。

搅拌器如螺旋浆或舵式的搅拌器之类都有很好的效果。

染色液也可以用循环泵来保证搅拌。

在这种情况下，可插上一个过滤网，把液中浮游物质隔住，保证染色液保持高纯净和着色件清洁。

由于染料吸附速率会随染色过程之持续而明显降低，因此，保持槽液搅拌就十分重要，特别是在开始阶段。

在把工件浸入时以及在染色的第一分钟，让工件动来动去往往可以增加色调均匀性，特别是在染淡色时。