表面处理阳极工艺 (2)

4.药品R105：硼砂(Na2B2O4，<25%)、
程。
焦磷酸钠(Na3PO4，<45%)。
(RCOO)3C3H5+3NaOH→3RCOONa+C3H5(OH)3
（注：硼砂、焦磷酸钠既是助洗剂， 若R=17，即为硬脂酸钠(肥皂)，硬脂酸钠能溶
也作为缓蚀剂，可抑制金属表面被 腐蚀。）
于水，是一种表面活性剂，对油脂溶解起促进
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）
阳极氧化原理
铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下,由于 外加电流的作用下,在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的 过程.阳极氧化如果没有特别指明，通常是指硫酸阳极 氧化。
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）。
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。
抛光处理机械抛光源自化学抛光 电化学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
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
机械冷加 工
加工方式
切削加工 粗磨
精磨、研磨、抛光 冷轧加工
冷压加工（拔丝、拉 伸、冲压）
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。
阳极后处理
通过染色，封孔等工艺，获得良好的外观及质量。
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。
作用。
步骤：
1.脱脂。（时间3min） 2.水洗。（时间30±5s）
3.水洗。（时间30±5s）
（注意：脱脂后要用水将工件表面 清洗干净，否则残留的油污会影响 阳极氧化膜的质量。）
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
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 磨料粉尘、油膏
氧化皮、粉尘、润滑油
油脂
脱脂
操作条件：
脱脂原理
1.脱脂槽液浓度55±5g/L。 2.温度：55±5 ℃。 3.时间：1.5±0.5min。
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
阳极线工艺流程
脱脂
预浸
化抛
剥黑膜
阳极 氧化
酸洗
剥黑膜 染色
脱脂 封孔
退遮蔽 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？
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。
（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。
阳极氧化
氧化膜層
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。
染色
染色工艺分析
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。
这一过程伴随着膜的溶解，使铝表面形成大量的小孔：
Al2O3 ＋ 3H2SO4 → Al2(SO4)3 ＋ 3H2O
3.
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。
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）
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
C12H25— —SO3Na） （2）阳离子表面活性剂：铵盐、季铵盐，去污较差，但杀菌强，高效抗静电剂。 （3）两性表面活性剂。 （4非离子型表面活性剂：不电离、稳定性好，在金属表面不吸附，容易清洗，
残留液少，水洗性好，最理想的金属工件清洗剂。
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。
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
硫酸15%（质量 分数）10℃
草酸25℃
铬酸50℃
磷酸25℃
电压/V
15 20 30 20 40 60 20 40 60 20 40 60
二阳重复一次）。 4.水洗（30s）。
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。 2染色前处理原理
染色前處理原理圖 表面活性物質
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
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%）
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，
氧化膜的成长示意图
电流密度一定，电压随时间的关系
Al2O3.H2O
多孔層
A
B
阻擋層
C
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
图一
图二
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。
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。