铝与铝合金的氧化处理一般知识介绍

铝与铝合金的氧化处理

铝及铝合金在大气中虽能自然形成一层氧化膜，但膜薄（40- 50A）而疏松多孔，为非晶态的、不均匀也不连续的膜层，不能作为可靠的防护、装饰性膜层。随着铝制品加工工业的不断发展，在工业上越来越广泛地采用阳极氧化或化学氧化的方法，在铝及铝合金制件表面生成一层氧化膜，以达到防护、装饰的目的。

一、经化学氧化处理获得的氧化膜，厚度一般为～4um，质软、耐磨和抗蚀性能均低于阳极氧化膜。所以，除有特殊用途外，很少单独使用。但它有较好的吸附能力，在其表面再涂漆，可有效地提高铝制品的耐蚀性和装饰性。

二、经阳极氧化处理获得的氧化膜，厚度一般在5-20um，硬质阳极氧化膜厚度可达60- 250um。其膜层还具有以下特性：

（1）硬度较高。纯铝氧化膜的硬度比铝合金氧化膜的硬度高。通常，它的硬度大小与铝的合金成份、阳极氧化时电解液的技术条件有关。阳极氧化膜不仅硬度较高，而且有较好的耐磨性。尤其是表面层多孔的氧化膜具有吸附润滑剂的能力，还可进一步改善表面的耐磨性能。

(2)有较高的耐蚀性。这是由于阳极氧化膜有较高的化学稳定性。经测试，纯铝的阳极氧化膜比铝合金的阳极氧化膜耐蚀性好。这是由于合金成分夹杂或形成金属化合物不能被氧化或被溶解，而使氧化膜不连续或产生空隙，从而使氧化膜的耐蚀性大为降低。所以，一般经阳极氧化后所得的膜必须进行封闭处理，才能提高其耐蚀性能。

(3)有较强的吸附能力。铝及铝合金的阳极氧化膜为多孔结构，具有很强的吸附能力，所以给孔内填充各种颜料、润滑剂、树脂等可进一步提高铝制品的防护、绝缘、耐磨和装饰性能。

（4）有很好的绝缘性能。铝及铝合金的阳极氧化膜，已不具备金属的导电性质，而成为良好的绝缘材料。

(5)绝热抗热性能强。这是因为阳极氧化膜的导热系数大大低于纯铝。阳极氧化膜可耐温1500℃左右，而纯铝只能耐660℃。综上所述，铝和铝合金经化学氧化处理，特别是阳极氧化处理后，在其表面形成的氧化膜具有良好的防护、装饰等特性。因此，被广泛应用于航空、电气、电子、机械制造和轻工工业等方面。

第一节装饰性氧化

铝和铝合金装饰性氧化技术种类很多，一般可分为化学氧化法和电化学氧化法即阳极氧化法两大类。其中，阳极氧化处理的应用较为广泛。这是因为阳极氧化法所获得的氧化膜比一切化学氧化法所获得的氧化膜性能更为优良。

经过化学或电化学抛光后的铝及铝合金制件，进行阳极氧化处理后，可得到光洁、光亮、透明度较高的氧化膜层，再经染色，可得到各种色彩鲜艳夺目的表面。如在某种特定的技术条件下加以氧化处理，在其表面还可形成仿釉膜层，从而使铝制品表面获得特殊的装饰效果。据不完全统计，我国目前铝和铝合金的装饰性氧化技术已发展到几十种之多，使我国铝制品加工工业的发展日新月异。

一、化学氧化

铝及铝合金的化学氧化处理，按其溶液的性质，可分为碱性和酸性溶液氧化处理两类，按其膜层的性质则可分为氧化物膜层、磷酸盐膜层、铬酸盐膜以及铬酸～磷酸盐膜等。

（一）技术规范。

1、碱液化学氧化技术规范。

无水碳酸钠(Na2C03) 50g/L

铬酸钠(Na2Cr04) 15g/L

氢氧化钠（NaOH） 25g/L

温度 80--100 'c

时间 10--20min

氧化后，制件应立即清洗干净，在20g/L的铬酸溶液中和室温下钝化处理5～15秒，然后清洗，干燥。颜色为金黄色。膜厚为～1um，适用于纯铝、铝镁、铝锰合金。

2、磷酸盐一铬酸盐氧化技术规范

配方1：

磷酸(H3P04) 50--60mL/L

铬酸酐(Cr03) 20- 25g/L

氟化氢铵(NHOHF2) 3～3.5g/L

硼酸(H3B03) 1～1.2g/L

温度 30-36'C

时间 3～6分钟

此法使用磷酸较多，故又称磷化法。氧化膜颜色为无色到浅蓝色，膜厚约3- 49m。膜层致密，抗蚀性较高，氧化后零件尺寸无变化，适用于各种铝及其合金。

为了进一步提高抗蚀能力，还可进行填充处理。招制件经氧化清洗后可在40 - 45g/L的重铬酸钾溶液

中，温度为90--98℃，浸渍10分钟，然后经清洗在<=70℃的烘箱内干燥即可。适用于一般零件。也可在20- 30g/L的硼酸溶液中，温度为90-98℃，浸渍10-15分钟，然后经清洗在70℃烘箱内干燥即可。适用于铝铆钉等。

配方2：

磷酸（H3P04）45g/L

铬酸醉(Cr03）6g/L

氟化钠(NaF）3g/L

温度15～35℃

时间10- 15min

膜层较薄，韧性好，抗蚀能力较高，适用于氧化后需变形的铝和铝合金制件。

配方3：

磷酸（H3P04）22g/L

铬酸醉（Or03）L

氟化钠(NaF）5g/L

卿酸(H3BOO 2g/L

温度室温

时间15-60s

此法又名化学导电氧化。氧化膜无色透明；膜层较薄，幻为，导电性能良好,主要用于易变形的铝制电气零件。

3、铬酸盐法氧化技术规范

配方1：

铬酸酐(Cr03）4N 6g/L

氟化钠（Na-F）lg/L

铁氰化钾［K3Fe（CN）6］L

温度 30-35 0C

时间 20-60s

氧化膜颜色为彩虹色，膜薄，导电性能良好，主

要用于对导电性能有一定要求的铝制电气零件。

配方2：铬酸醉(Cr03）～6g/L

重铬酸钠(NaZCrZO7）3～3。5g/L

氟化钠（NaF）L

pH

温度 25～30℃

时间 3min

膜层无色透明，具有良好导电性能和抗蚀性能，与有机涂层有良好的结合力。广泛用于航空、电气和各种机械制造业、日用品生产等方面。

（二）技术流程

铝制件--机械抛光--化学除油及腐蚀--清洗--中和--清洗--化学氧化--清洗--热水烫（50℃）--压缩空气吹干--烘烤（70℃）--成品检验。

（三）溶液配制方法

（以磷酸盐一铬酸盐氧化的配方1为例）

根据容积计算好所需的化学试剂用量，除磷酸外，先分别用少量水溶解（硼酸需加热溶解）后加入槽中，然后加磷酸，加水至工作液面，搅拌均匀，经调试氧化合格后即可进行生产。

（四）各种因索的影晌（以磷酸盐一铬酸盐氧化的配方1为例）

1、磷酸成膜的主要成分，含量低于5OmL/L或大于80mL/L，膜层薄、抗蚀能力较低。

2、铬酸酐溶液中的氧化剂，是促使氧化膜形成的必要成分。如不含铬酸酐，溶液的腐蚀性加强，很难形成膜层，当含量超过30g/L时，膜层变坏。

3、氟化氢铵溶液中的活化剂，与磷酸，铬酸共同作用，能生成致密的氧化膜层几含量低于L时，不能生成膜层；含量达到3g/L时，获得的膜层抗蚀性能最佳；过高，则氧化膜疏松。

4、硼酸控制溶液的氧化反应速度和改善膜层的外观，使膜层致密。

5、温度低于20C ,形成膜层薄，抗蚀能好力差；高于40 C，膜层疏松。

6、时间氧化时间可根据溶液的氧化能力和温度来确定。温度低、氧化能力弱时，可适当延长氧化时间；温度高、氧化能力强时，可适当缩短氧化时间。

二. 电化学氧化