铝及铝合金阳极氧化
阳极氧化的原理及相关知识
阳极氧化的原理及相关知识铝/铝合金阳极氧化的原理内容：以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。
铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。
当电流通过时，将发生以下的反应：在阴极上,按下列反应放出H2 : 2H + +2e 宀H2在阳极上,40H -4e T 2H2O + O2, 析出的氧不仅是分子态的氧（02）,还包括原子氧（0）,以及离子氧（0-2）,通常在反应中以分子氧表示。
作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的1203膜：4A1 + 302 = 2A12O3 + 3351J 应指出，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。
阳极氧化的种类阳极氧化早就在工业上得到广泛应用。
冠以不同名称的方法繁多，归纳起来有以下几种分类方法：按电流型式分有：直流电阳极氧化；交流电阳极氧化；以及可缩短达到要求厚度的生产时间，膜层既厚又均匀致密，且抗蚀性显着提高的脉冲电流阳极氧化。
按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。
按膜层性质分有：普通膜、硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。
直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍，这是因为它具有适用于铝及大部分铝合金的阳极氧化处理；膜层较厚、硬而耐磨、封孔后可获得更好的抗蚀性；膜层无色透明、吸附能力强极易着色；处理电压较低，耗电少；处理过程不必改变电压周期，有利于连续生产和实践操作自动化；硫酸对人身的危害较铬酸小，货源广，价格低等优点。
近十年来，我国的建筑业逐步使用铝门窗及其它装饰铝材，它们的表面处理生产线都是采用这种方法。
铝及铝合金阳极氧化法综述近十年来，我国的铝氧化着色工艺技术发展较快，很多工厂已采用了新的工艺技术，并且在实际生产中积累了丰富的经验。
已经成熟和正在发展的铝及其合金阳极氧化工艺方法很多，可以根据实际生产需要，从中选取合适的工艺。
铝及铝合金的阳极氧化
条件下，以及盐雾试验、潮湿箱试验中，硬质膜具有良好的
耐蚀性能，一般情况下优于普通氧化膜。膜层具有高的电绝
缘性，膜厚100μm时，击穿电压为1850V，浸绝缘漆后可达
2000V。
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电镀工艺学10-136
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膜的熔点高达2050℃，传热系数很低，仅有67kW／m2·K， 是绝好的耐热材料，短时间内能耐1500～2000℃的高温。膜 层愈厚，耐火焰冲击时间愈长。
2H+ + 2e →H2↑ 而在阳极上，主要是水的放电：
H2O －2e → [O] + 2H+ 2Al + 3[O] → A12O3 ＋ 1670kJ
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通过电子显微镜、示踪原于等现代测试方法，对氧化膜形 成过程提出了新的观点，在阳极上铝原子失去电子而氧化：
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电镀工艺学曲线
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AB段 阻挡层形成 通电开始的几秒至十几秒时间内，电 压随时间急剧增加到最大值，称为临界电压或形成电压。说 明在阳极上形成了连续的、无孔的薄膜层，具有较高的电阻， 称为阻挡层。随着膜层加厚，电阻增大，引起槽电压急剧地 呈直线上升，阻挡层的出现阻碍了膜层的继续加厚。阻挡层 的厚度与形成电压成正比，形成电压越高，阻挡层越厚；而 与氧化膜在溶液中的溶解速度成反比。在普通硫酸阳极氧化 时 采 用 13V—18V 槽 电 压 ， 则 阻 挡 层 厚 度 约 为 0.01μm ～ 0.015μm。温度对形成电压的影响很大，温度高，溶液对膜 的溶解作用强，阻挡层薄，形成电压低。这一段的特点是氧 化膜的生成速度远大于溶解速度。
铝及铝合金阳极氧化
中华人民共和国国家标准铝及铝合金阳极氧化阳极氧化膜的总规范U DO 669.715:620.197.2GB8013-87ISO7599-1983 Arodizing of aluminium and aluminiumalloys_Genneral specifications for anodicoxidation ciatings本标准主要适用于铝及铝合金的阳极氧化膜。
本标准定义了铝及铝合金的阳极氧化膜的特性参数，提出了这些特性参数的检验方法，规定了氧化膜的最低性能，及适用于阳极氧化所用的原铝级别。
此外还阐明了预处理对加工制品外观及表面状态所带来的影响。
本标准不适用的范围有：a.屏蔽型无孔氧化膜；b.用于有机涂覆底层或金属度覆底层的氧化膜；c.工程上应用的硬制阳极氧化膜。
1定义1.1铝铝及铝基合金。
1.2阳极氧化铝铝的阳极氧化膜是在阳极氧化过程中生成的，这层氧化膜具有防护、装饰和其它实用性能。
1.3无色阳极氧化膜基本无色透明的阳极氧化膜。
1.4着色阳极氧化膜铝的阳极氧化膜，靠吸附染料而着色。
1.5自发色阳极氧化膜这种阳极氧化膜是某种特定铝材在某种合适的电解液（通常以有机酸为基）中在电解作用下，由合金本身自发地生成一种带色的阳极氧化膜。
1.6电解着色阳极氧化膜的着色，通过氧化膜的空隙被金属或金属氧化物电沉积而着色。
1.7光亮阳极化其主要特性是使铝的表面具有高的镜面反射率。
1.8防护性阳极化阳极氧化后的特性为耐磨、耐蚀，至于外观是次要的或无关紧要的。
1.9装饰性阳极化阳极氧化主要使外表均匀、美观。
1.10建筑业阳极化建筑业阳极氧化要求的特点是外观和寿命至关重要，因为它的工作条件具有永久曝置性和静止性的特点。
1.11 封闭铝在阳极氧化之后进行水合封孔处理，以减少氧化膜中的空隙及吸附能力。
1.12 有效表面物件表面附有涂层及氧化膜的部分，这部分氧化膜的性能和外观都很重要。
1.13 测量面积在有效表面上可供一次测试的面积。
铝及铝合金阳极氧化性能介绍
为什么有些铝材可以阳极氧化着色有些铝材不可以阳极氧化着色？一、阳极氧化的原理阳极氧化处理是利用电化学的方法，在适当的电解液中，以合金零件为阳极，不锈钢、铬、或导电性电解液本身为阴极，在一定电压电流等条件下，使阳极发生氧化，从而使工件表面获得阳极氧化膜的过程。
按其电解液的种类及膜层性质可分为硫酸（可以着色）、铬酸、（不需着色）、混酸、硬质（不能着色）和瓷质阳极氧化；根据各种阳极氧化膜的染色性能，只有硫酸阳极氧化获得的氧化膜最适宜染色；其他如草酸、瓷质阳极氧化膜（微弧氧化）虽能上色，但干扰色严重；铬酸阳极氧化膜或硬质氧化膜均不能上色；综合所述，要达到阳极氧化上色的目的，仅有硫酸阳极氧化可行。
二、硫酸阳极氧化对铝合金材质的限制1、合金元素的存在会使氧化膜质量下降，同样条件下，在纯铝上获得的氧化膜最厚，硬度最高，抗蚀性最佳，均匀度最好。
铝合金材料，要想获得好的氧化效果，要确保铝的含量，通常情况下，以不低于95%为佳。
2、在合金中，铜会使氧化膜泛红色，破坏电解液质量，增加氧化缺陷；硅会使氧化膜变灰，特别是当含量超过4.5%时,影响更明显；铁因本身特点，在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。
三、铝合金基础知识工业中使用的铝合金有两大类，即变形铝合金和铸造铝合金。
1、变形铝合金不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态，因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。
按照铝合金系，从强度最低1xxx系纯铝到强度最高7xxx系铝锌镁合金。
1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。
但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。
2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性更差，因此此系列的铝合金不易阳极氧化。
3xxx系铝合金又称“铝锰合金”，不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降，但是由于Al-M n金属间化合物质点，会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。
铝及铝合金阳极氧化性能介绍
铝及铝合金阳极氧化性能介绍为什么有些铝材可以阳极氧化着色有些铝材不可以阳极氧化着色？一、阳极氧化的原理阳极氧化处理是利用电化学的方法，在适当的电解液中，以合金零件为阳极，不锈钢、铬、或导电性电解液本身为阴极，在一定电压电流等条件下，使阳极发生氧化，从而使工件表面获得阳极氧化膜的过程。
按其电解液的种类及膜层性质可分为硫酸（可以着色）、铬酸、（不需着色）、混酸、硬质（不能着色）和瓷质阳极氧化；根据各种阳极氧化膜的染色性能，只有硫酸阳极氧化获得的氧化膜最适宜染色；其他如草酸、瓷质阳极氧化膜（微弧氧化）虽能上色，但干扰色严重；铬酸阳极氧化膜或硬质氧化膜均不能上色；综合所述，要达到阳极氧化上色的目的，仅有硫酸阳极氧化可行。
二、硫酸阳极氧化对铝合金材质的限制1、合金元素的存在会使氧化膜质量下降，同样条件下，在纯铝上获得的氧化膜最厚，硬度最高，抗蚀性最佳，均匀度最好。
铝合金材料，要想获得好的氧化效果，要确保铝的含量，通常情况下，以不低于95%为佳。
2、在合金中，铜会使氧化膜泛红色，破坏电解液质量，增加氧化缺陷；硅会使氧化膜变灰，特别是当含量超过4.5%时,影响更明显；铁因本身特点，在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。
三、铝合金基础知识工业中使用的铝合金有两大类，即变形铝合金和铸造铝合金。
1、变形铝合金不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态，因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。
按照铝合金系，从强度最低1xxx系纯铝到强度最高7xxx系铝锌镁合金。
1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。
但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。
2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性更差，因此此系列的铝合金不易阳极氧化。
3xxx系铝合金又称“铝锰合金”，不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降，但是由于Al-Mn金属间化合物质点，会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。
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。
铝及铝合金阳极氧化
铝及铝合金阳极氧化铝及铝合金阳极氧化，这可是个很有趣的事儿呢！你知道吗？铝这种材料在咱们生活里到处都是，像那些亮晶晶的铝制门窗啦，轻便的铝制小物件啥的。
可铝和铝合金要是就那么放着，有时候就显得有点普通，而且还容易被腐蚀呢。
这时候阳极氧化就像给它们穿上了一层超级酷炫的魔法外衣。
阳极氧化啊，就像是给铝和铝合金做了个超级变身。
这个过程就像是一场奇妙的化学反应之旅。
把铝制品放到特定的溶液里，通上电，然后就像魔法开始生效一样，铝的表面开始发生变化。
它会慢慢地形成一层氧化膜，这层膜可不是普通的膜哦，它就像是铝制品的铠甲，可以保护铝不被外界的东西轻易欺负，像那些潮湿的空气啊，还有一些可能会让铝生锈的物质。
而且这层氧化膜还能让铝变得超级好看。
它可以染上各种各样的颜色，你想要鲜艳的红色、神秘的紫色，还是清新的蓝色，都可以做到。
这就好比给铝制品化了个美美的妆，让它从一个普普通通的小物件，变成了一件艺术品。
在工业上，这个阳极氧化的作用可就更大啦。
那些需要在恶劣环境下工作的铝制部件，经过阳极氧化后，就像是拥有了超能力，能够长时间地保持稳定的性能。
比如说汽车发动机附近的一些铝制零件，要是没有这层保护，估计很快就会被发动机的热量和周围的环境弄得不成样子啦。
对于咱们日常生活来说，那些阳极氧化后的铝制品用起来也更让人放心。
就拿厨房的铝制厨具来说吧，阳极氧化后的厨具不仅不容易脏，而且还更加安全卫生。
清洗的时候也方便，就像有个小天使在帮忙一样，轻轻一擦，污渍就没了。
铝及铝合金的阳极氧化真的是个很神奇的技术，它把铝这种原本就很实用的材料变得更加完美。
它就像是一个默默在背后付出的小工匠，精心地雕琢着每一个铝制品，让它们在不同的地方发挥着独特的魅力，给我们的生活带来了很多的便利和美好的体验。
铝及铝合金阳极氧化基本原理的介绍
铝合金阳极氧化的定义
❖ 铝阳极氧化的定义按照国家标准是：
一种电解氧化过程，在该过程中铝或铝合金的表面通常转化为 一层氧化膜，这层膜具有防護性、装饰性以及一些其他的功能特 性!顧名思義，鋁在電解槽液中應該作為陽極連接到外電源的正極， 電解槽液的陰極連接到外電源的負極，在外加電壓下通過電流以 維持電化學氧化反應。在陽極氧化過程中同時存在氧化膜形成和 溶解的兩個對立的反應，最終的表面狀態視上棕兩個反應速度的 相對大小決定。
6.有機物封孔：有機物封孔技術是指在陽極氧化膜上塗裝有機 聚合物塗層，通常稱之為陽極氧化復合塗層。
封孔引起的陽極氧化膜缺陷：
陽極氧化每個工序都可能產生缺陷，許多缺陷還來自於擠壓、 鑄造、機械加工和環境腐蝕等因素，只是在陽極氧化過程中顯露 出來。1.封孔白灰，2.冷封孔膜微裂紋，3.熱封孔膜龜裂，4.冷 封孔膜發綠，5.熱封孔膜發黃，6.彩虹膜(干涉膜)，7.封孔不合 格(熱封孔)，8.封孔不合格(冷封孔)
表面过热,局部会烧点,且有粉沫层; 时间↑,则膜厚不断增加至一定程度会减缓,
參考資料
1.表面粗糙度的定義
零件表面上具有較小間距的峰谷较小间距的峰谷所组 成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。
这主要是在加工零件时，由于刀具在零件表面上留下 的刀痕及切削分裂时表面金属的塑性变形所形成的。零 件表面粗糙度是也是评定零件表面质量的一项技术指标， 它对零件的配合性质、工作精度、耐磨性、抗腐蚀性、 密封性、外观等都有影响。在保证机器性能的前提下， 为获得相应的零件表面粗糙度，应根据零件的作用，选 用恰当的加工方法，尽量降低生产成本。一般来说，凡 零件上有配合要求或有相对运动的表面，表面粗糙度参 数值要小。
4.色差的定義
两个不同颜色的对比，来产生色差，颜色主要由三个条件来控 制，三个条件跟据不同的色系会有不同的变更，我们常用到的是 黑白系（黑白系的三个条件是L、a、b）
铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程
控制措施：调整工艺参数、 优化工艺流程、加强过程 控制等
质量标准：符合相关国家 标准和行业标准
检测频率：根据生产实际 情况确定检测频率
检测记录：记录检测结果， 便于追溯和分析
着色质量检测与控制
检测项目：颜色均匀性、光泽度、耐磨性等 检测方法：目测、色差仪、耐磨试验等 控制措施：调整工艺参数、更换原材料、加强过程管理等 质量标准：符合相关国家标准和行业标准
着色原理及方法
阳极氧化：在铝 及铝合金表面形 成氧化膜，提高 耐磨性和耐腐蚀 性
着色原理：利用 电解液中的金属 离子与氧化膜中 的氧离子发生化 学反应，形成有 色化合物
着色方法：根据 需要选择不同的 电解液和着色温 度，控制着色时 间和着色深度
着色效果：可以 获得各种颜色的 氧化膜，如黑色、 蓝色、红色等
PART 6
封闭处理工艺
封闭处理的作用及原理
封闭处理：在阳 极氧化过程中， 通过封闭处理， 使氧化膜表面形 成一层致密的保 护层，提高氧化 膜的耐腐蚀性和 耐磨性。
原理：封闭处理 是通过化学反应， 在氧化膜表面形 成一层致密的保 护层，阻止外界 环境对氧化膜的 侵蚀，提高氧化 膜的耐腐蚀性和 耐磨性。
工艺流程：水洗→脱脂→ 水洗→中和→水洗→干燥
脱脂剂：常用的有碱性脱 脂剂、酸性脱脂剂、中性 脱脂剂等
脱脂温度：根据工件材质 和脱脂剂种类确定，一般 在40-60℃之间
脱脂时间：根据工件材质 和脱脂剂种类确定，一般 在5-15分钟之间
脱脂效果检验：目测工件 表面无油脂、污垢等，水 洗后无泡沫产生
碱蚀处理
铝及铝合金阳极氧化着色原理
阳极氧化原理
阳极氧化是一种电 化学过程，通过电 解液中的电流作用， 使铝及铝合金表面 形成一层氧化膜。
铝及铝合金铬酸阳极氧化
铝及铝合金铬酸阳极氧化铝及其合金应用铬酸阳极化工艺所获得的氧化膜随基材成分的差异，溶液配方的不同，呈现出不透明的灰白色至深灰色，色泽自然，外观与塑料制品相似，兼有瓷质感，有一定的装饰性能。
此工艺对铝及其合金的溶解度极小，适于有精度和粗糙度要求的工件选用，对于不适宜采用硫酸法阳极氧化工艺的铆接件、点焊件、压铸件和浇铸件都可用铬酸电解液进行阳极氧化处理，且这类工件缝隙中滞留的少量铬酸溶液对基材也不会产生有害的影响。
本工艺所获得的氧化膜层耐磨性较差，膜层很薄，只有3～5μm。
选用前先要了解工件的使用环境。
对加工后的成品要妥善包装，以防在运输过程中互相摩擦而损伤膜层表面。
646．根据精度要求选择工艺配方铬酸阳极氧化的工艺配方比较简单，溶液组成只有铬酸一种，但随着阳极化件的精度和表面粗糙度的不同要求，选用的工艺配方和工艺条件也稍有区别，在此仅举两种配方。
(1)用于高精度和有粗糙度要求的制件铬酐 30～40g／LJA 0．4～O．6A／dm2T 38～42℃t 50min电压 0～45V电压调节方法见图l0-3。
(2)用于一般钣余制件电压调节方法见图l0—4。
647．工艺条件变化对氧化膜质量的影响(1)电流密度。
由于阳极化处理过程中电流是受电压支配的，蝴要严格控制每一周期中的电压，以避免因此而引起工件受到侵蚀。
蝴个阳极化过程中电流密度如基本能控制在各自的工艺范围之内的话钥则都能获得理想的膜层质量，若电流密度过小，难以形成氧化膜；嘲流密度过大，所获得的氧化膜色暗并出现粉末。
(2)阳极氧化时间。
阳极氧化时间过短所获得的氧化膜发白并较薄；阳极氧化时间过长所获的氧化膜会出现疏松并发暗。
(3)电压要根据不同配方中各自电压调节图所示次序按阶梯式遣增。
稍有疏忽即有可能因初始电压过高造成工件烧毁。
(4)电解液温度的影响。
温度过高时氧化膜呈暗灰并有灰霜；温度太低时不易形成氧化膜。
648．严防电流突然上升击穿工件由于铬酸阳极化工艺要求的电压较高，阳极化过程中如发现电流突然上升，则说明此时某一工件表面生成的氧化膜已被电流击穿，应立即关闭电源，提出工件检查，检查时要严防未击穿件与夹具之间的位置受到变动，要将已被击穿的工件卸下来，视其击穿部位和击穿程I度，决定是否回用，对能回用的工件可退除膜层后重新氧化。
铝或铝合金阳极氧化的一般原理
铝或铝合金阳极氧化的一般原理以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中,利用电解作用,使其表面形成氧化铝薄膜的过程,称为铝及铝合金的阳极氧化处理。
铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。
当电流通过时,将发生以下的反应：在阴极上,按下列反应放出H2：2H++2e→H2在阳极上,4OH–4e→2H2O+O2,析出的氧不仅是分子态的氧(O2),还包括原子氧(O),以及离子氧(O-2),通常在反应中以分子氧表示。
作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化,形成无水的12O3膜：4A1+3O2=2A12O3+3351J应指出,生成的氧并不是全部与铝作用,一部分以气态的形式析出。
阳极氧化的种类阳极氧化早就在工业上得到广泛应用。
冠以不同名称的方法繁多,归纳起来有以下几种分类方法：按电流型式分有：直流电阳极氧化；交流电阳极氧化；以及可缩短达到要求厚度的生产时间，膜层既厚又均匀致密,且抗蚀性显着提高的脉冲电流阳极氧化。
按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。
按膜层性质分有：普通膜、硬质膜(厚膜)、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。
直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍,这是因为它具有适用于铝及大部分铝合金的阳极氧化处理；膜层较厚、硬而耐磨、封孔后可获得更好的抗蚀性；膜层无色透明、吸附能力强极易着色；处理电压较低,耗电少；处理过程不必改变电压周期,有利于连续生产和实践操作自动化；硫酸对人身的危害较铬酸小,货源广,价格低等优点。
近十年来,我国的建筑业逐步使用铝门窗及其它装饰铝材,它们的表面处理生产线都是采用这种方法。
阳极氧化膜结构、性质与应用1)阳极氧化膜的结构阳极氧化膜由两层组成,多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上成长起来的,后者称为阻挡层(亦称活性层)。
(1)阻挡层阻挡层是由无水的A12O3所组成,薄而致密,具有高的硬度和阻止电流通过的作用。
(2)多孔的外层氧化膜多孔的外层主要是由非晶型的A12O3及少量的r-A12O3.H2O还含有电解液的阴离子。
1.铝合金阳极氧化实用工艺及全参数理论指导
铝及铝合金的阳极氧化工艺与参数指导1 铝及铝合金阳极氧化处理的起因铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40 ~ 50 A薄的氧化膜。
虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。
经过阳极氧化处理，可以使铝及其合金表面获得一层比自然氧化膜厚得多的致密膜层(从几十微米甚至到几百微米)。
这层人工氧化膜再经过封闭处理，无晶型的氧化膜转变成结晶型的氧化膜，孔隙也被封闭，因此使金属表面光泽能长久不变，抗蚀性能、机械强度都有所提高，经染色还可获得装饰性的外观。
由于铝及其合金制品经过阳极氧化后具有许多特点，所以铝阳极氧化工艺在铝制品表面处理中广为应用。
经过阳极氧化后的铝制品耐蚀能力很好。
硫酸阳极氧化法所得的氧化膜厚度可在5 - 20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。
而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。
2 铝及铝合金阳极氧化上膜原理当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应：阴极上 2H+ + 2e → H2 ↑阳极上 Al-3e → Al3+6OH- → 3H2O+3O2-2Al3+ + 3O2- → Al2O3 + 399 (卡)硫酸还可以与Al、Al2O3 发生反应2Al + 2H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑Al2O3 + H2SO4 → AL2(SO4)3 + 3H3O铝阳极氧化膜的生长是在“生长”和“溶解”这对矛盾中产生和发展的。
通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层(叫无孔层，或阻挡层)，它虽只有0.01 ~ 0.015Am，可是具有很高的绝缘性。
硫酸对膜产生腐蚀溶解。
由于溶解的不均匀性，薄的地方(孔穴)电阻小，离子可通过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。
循环往复。
控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。
2.1 铝及铝合金阳极氧化过程机理：a.膜的电化学生成过程b.膜的化学溶解过程。
铝及铝合金阳极氧化基本原理介绍精选ppt
陽極氧化膜可保護拋光表面的金屬光澤，陽極氧化膜還可以染 色和著色，獲得和保持豐富多采的外觀。
❖ 4.有機塗層和電鍍層附著性
陽極氧化膜是鋁表面接受有機塗層和電鍍層的一種方法，它有 效地提高表面層的附著力和耐蝕性。
整理
3
阳极氧化膜的特性
❖ 5.電絕緣性
鋁是良導體，鋁陽極氧化膜是高電阻的絕緣膜，絕緣擊穿電壓 大於30V/um,特殊制備的高絕緣膜甚至達到大約200V/um。
整理
7
铝的阳极氧化操作过程
上掛
中性脫脂
水洗
鹼性蝕刻
水洗
中和
水洗
水洗
氧化處理
水洗
中和
水洗
梨面蝕刻
中和
水洗
封孔
水洗
烘乾
下掛
整理
8
铝的阳极氧化封孔处理
封孔处理的原理：
多孔型氧化膜雖然賦予著色和其它功能的能力，但是耐腐蝕 性，耐污染性等都不可能達到使用的要求，未封閉的陽極氧 化膜，由於大量微孔孔內的面積，使暴露在環境中的工件等 有效表面積增加幾十倍到上百倍，為此，腐蝕速度也大大增 加。不論從提高耐腐蝕性還是耐污染性考濾，都必須進行封 孔處理。
整理
2
阳极氧化膜的特性
❖ 1.耐腐蚀性
陽極氧化膜可以有效保護鋁基體不受腐蝕，陽極氧化膜顯然比 自然形成的氧化膜性能更好，膜厚和封孔質量直接影響使用性能。
❖ 2.增加硬度和耐磨性
鋁陽極氧化膜的硬度比鋁基體高得多，基體的硬度為HV100，普 通陽極氧化膜的硬度約HV300，而硬質氧化膜可達到HV500，耐磨性 與硬度的關系是一致的。
表面过热,局部会烧点,且有粉沫层; 时间↑,则膜厚不断增加至一定程度会减缓,
铝及铝合金硫酸阳极氧化
铝及铝合金硫酸阳极氧化铝及铝合金硫酸阳极氧化就是在一定浓度的硫酸溶液中，在给定的工艺条件下，受到外界直流电的作用，铝合金表面形成一层抗腐蚀氧化膜的过程，其所获得的氧化膜还具有无色透明，有一定的防护性能，且孔隙多、吸附性好，易于染色等优点。
铝及其合金硫酸阳极氧化工艺不甚复杂，但工艺要求很严，质量故障通常都是由疏忽、轻视而引起的。
603．阳极氧化件的盲孔、狭缝口出现粗糙印痕这一现象是碱洗、硝酸出光后硝酸未被充分洗净引起的。
阳极化时硝酸从工件的孔眼、狭缝中缓缓释放出来，在电流的作用下引起腐蚀，故硝酸出光后的工件要加强清洗，甩净，也可用医用注射器抽出，保证隐藏在这些部位的残留污液抽取干净，以免引起后患。
604．阳极氧化时不使用辅助阴极阳极化时工件表面生成的三氧化二铝膜层的电阻高于阳极化溶液的电阻，并具有良好的分散能力，因此，阳极化时无需使用辅助阴极，只要不窝气，不产生气袋，工件的深凹部位都能获得与其他部位基本相同的膜层厚度。
605．阳极氧化件表面出现红色、灰色挂霜这种现象实际上是由于工件阳极化时接触不良，工件表面尚未形成氧化膜，红色挂霜是工件在阳极化溶液中置换出来的铜，而灰色挂霜又是含硅铝合金受到酸的浸蚀而残留下来的硅。
出现这种情况，可先检查夹具，如夹具有氧化膜，需把工件卸下来，。
对夹具作退膜处理，工件经混合酸漂洗后重新装夹氧化处理。
如夹具也没有氧化膜，则是夹具与导电铜梗接触不好引起的，这时可移动一下位置继续氧化处理。
为避免上述现象再度出现，装夹时夹具必须随用随洗，装夹要牢固可靠，阳极化时还要进行测试，检查工件导电是否正常。
简易的检测方法如下。
一般铝合金在阳极极化时会冒气泡，是否导电较易识别，但高纯铝材冒泡极轻微，铸造铝不导电也会冒泡，都较难辨别，在这种情况下可采取下列方法检查。
(1)所用夹具已知是经过碱洗的：取一段塑料电线，把电线两头塑料皮剥去，检查时一头捆在6V灯泡的螺纹部位，一头连接负极，灯泡端头部位触及夹具时发光说明工件是导电的。
铝合金瓷质阳极氧化符号表示
铝合金瓷质阳极氧化符号表示
铝及铝合金表面的氧化状态反映了其表面处理和表面状态。
铝及铝合金氧化符号是用来表示铝及铝合金表面氧化状态的符号，常见的有几种不同的表示方法，如下：
1.铝及铝合金透明氧化膜的符号表示：
在铝及铝合金表面，若透明氧化膜的厚度不够明显，一般用Δ表示。
若透明氧化膜的厚度较明显，则一般用单线、双线、三线等表示，其中单线表示氧化膜厚度为A级，双线表示氧化膜厚度为B级，三线表示氧化膜厚度为C级。
2.铝及铝合金阳极氧化膜的符号表示：
在铝及铝合金表面，若阳极氧化膜未染色或染色不够明显，一般用Δ表示。
若阳极氧化膜染色明显，则一般用单、双、三、四等表示，其中单表示颜色轻淡，双表示颜色较深，三表示颜色浓，四表示颜色特浓。
铝及铝合金阳极氧化着色工艺流程及原辅材料
铝及铝合金阳极氧化着色工艺流程及原辅材料引言：阳极氧化是一种常用的铝及铝合金表面处理方法，可以提高铝的耐腐蚀性和硬度，同时给铝表面提供了多种色彩选择。
在工业、建筑和家具等领域广泛应用。
本文将介绍铝及铝合金阳极氧化着色的工艺流程及所需的原辅材料。
一、铝及铝合金阳极氧化着色工艺流程：1.切割和成型：首先将铝或铝合金材料进行切割和成型，以得到所需的形状和尺寸。
2.去油：将铝材料表面的油污、杂质等清洗干净，可以采用溶剂或碱性清洗剂进行清洗。
3.酸洗：经过去油后的铝材料需要进行酸洗，以去除表面的氧化物、锈蚀物等，常用的酸洗剂有硫酸、草酸等。
4.除矾：铝材料中含有一定的矾土，在酸洗过程中需要除去，可以采用碳酸钠溶液进行除矾处理。
5.阳极氧化：将铝材料放入含有稳定氧化剂的电解液中，通过电流作用，使铝表面形成一层致密的氧化膜。
常用的电解液有硫酸、硫酸铝等。
6.染色：经过阳极氧化处理后的铝表面是无色的，染色是给铝表面涂上不同颜色的染料，以达到不同的视觉效果。
常用的染料有无机染料和有机染料两种，无机染料耐光、耐高温性能好，有机染料颜色鲜艳，但耐光、耐高温性能较差。
7.封闭：染色后的铝材料需要通过封闭处理来提高色彩稳定性和耐腐蚀性，常用的封闭剂有热水封闭、冷水封闭、热气封闭等。
二、铝及铝合金阳极氧化着色所需的原辅材料：1.铝或铝合金材料：作为阳极氧化的基材。
2.去油剂：用于去除铝材料表面的油污、杂质等，常用的去油剂有溶剂或碱性清洗剂。
3.酸洗剂：用于去除铝材料表面的氧化物、锈蚀物等，常用的酸洗剂有硫酸、草酸等。
4.除矾剂：用于除去铝材料中的矾土，常用的除矾剂有碳酸钠溶液。
5.电解液：用于进行阳极氧化，常用的电解液有硫酸、硫酸铝等。
6.染料：用于给阳极氧化后的铝表面涂上不同颜色的染料，常用的染料有无机染料和有机染料。
7.封闭剂：用于提高染色后的铝表面的色彩稳定性和耐腐蚀性，常用的封闭剂有热水封闭、冷水封闭、热气封闭等。
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铝及铝合金阳极氧化一片绿叶编写0 内容提示本文简要介绍了铝及铝合金阳极氧化的原理和阳极氧化方法的种类，着重介绍硫酸直流电阳极氧化。
对硫酸阳极氧化的工艺规范和操作条件、溶液配制和调整方法、常见估障判断及排除等作了较为详细的介绍。
铝合金成分对氧化膜形成及质量的影响、新老涂覆标记的含义等相关内容也结合我所实际情况作了介绍。
通过对本文内容的学习，能够正确掌握硫酸直流电阳极氧化的操作技能，准确控制氧化质量，做出符合质量标准的产品。
1 概述铝是最为丰富的元素之一，地壳内含量仅次于氧和硅。
铝的产量仅次于钢铁。
铝及其合金具有比强度高、导热和导电性好，反光性强，色泽美观、无磁性、耐热性好，以及塑性和成形性好，无低温脆性等优点，是一种具有优良综合性能的有色金属材料，因此在许多部门得到广泛应用。
铝及铝合金暴露在空气中，其表面会自然行成一层致密的氧化膜，但这层氧化膜的厚度极薄，只有几纳米到几十纳米，不足以防止恶劣环境下的腐蚀，同时，铝的硬度也不高，在使用过程中不能防止磨擦而造成的破坏。
因此，铝及铝合金制品需要针对其不同用途采取不同的保护措施。
对铝和铝合金进行阳极氧化就是一种十分有效的方法。
通过阳极氧化可以获得5～30μm厚的人工氧化膜(在一些特殊条件下氧化膜的厚度可以达到100μm以上)，从而可显著提高铝及铝合金的各种性能，包括耐蚀性、耐磨性、耐候性、绝缘性及吸附性等。
2 铝阳极氧化膜形成的基本原理铝阳极氧化实际上就是水的电解。
电解液通电后在电流的作用下发生水解，在阴极上放出氢，即H++e 1/2H2↑在阳极上释放电子，即4HO—－4e 2H2O+2O↑其中一部分新生(原子)氧与铝(阳极)反应，生成氧化铝膜，2Al3++3O22—Al2O3+热量。
＋－产生氧气形成Al2O3 释放氢气H2↑并产生热量阳极阴极电解液图1 铝阳极氧化示意图在不同的处理条件下，阳极上可能发生如下几种情况：a 阳极上的生成物是可溶的，即边生成边溶解，这可理解为不能在阳极上生成氧化膜。
b 反应生成物几乎不溶解，在阳极的表面形成附着性很强的绝缘性薄膜，一般将其称之为阻挡性氧化膜或称密膜层。
阻挡性氧化薄膜是在通电后的数秒钟内形成。
c 氧化生成物大部分溶解，电解抛光就是属于这种情况。
d 反应生成物是坚固的氧化膜，而且一部分是可溶的。
即在氧化膜生成的同时，有一部分溶解，结果在膜中形成针孔，使电流得以继续通过。
随着氧化膜的不断加厚，电阻会不断增大，膜的成长速度亦随之降低。
当膜的成长速度与膜的溶解速度相同时，膜的厚度就保持一定而不再增加。
这层氧化膜称之为多孔性氧化膜，就是铝阳极氧化膜的主要组成部分，其同阻挡性氧化薄膜一起组成完整的氧化膜。
多孔层倒园椎形孔溶解后变成针尖状氧化膜增长到极限密膜层铝基体 ab c de图2 阳极氧化膜随电解时间的延长发生变化的情况当铝通电时，首先在其表面形成密膜层(图2a)，随后密膜层变为多孔层(图2b)，多孔层的厚度随着电解时间的延长几乎成直线变厚，但随着电解时间的进一步增加，由于上层部分的氧化膜是在电解初期形成的，长时间浸在电解液中，使多孔层的针孔溶解变薄，而中心部分的氧化层，在电解液中浸渍的时间较短，孔壁溶解较少，结果形成了外大内小的倒园椎形孔(图2c)，电解时间继续延长时，氧化膜的最上部孔壁进一步溶解而变为针尖状(图2d)，电解时间再增加，则图2d上层因溶解而消失，而靠近最上层再次形成针尖(图2e)，下部生长上部溶解，周而复始，达到膜的成长速度与溶解速度相同时，即使电解时间再长，氧化膜的厚度亦不会再增加。
氧化膜的生成过程还可以用图3所示的电压—时间曲线来说明，图3曲线大致可以分为三段：ab段形成密膜层这层密膜层在通电开始的几秒到几十秒时间内形成。
12 b c10 d8642 a0 10 20 30 40 50 时间s图3 铝阳极氧化特性曲线bc 段膜孔的出现阳极电压达到最大值后开始有所下降，这时由于密膜层膨胀而变得凹凸不平，凹处电阻较小而电流较大，结果发生电化学溶解和溶液浸蚀的化学溶解，使凹处不断加深而出现孔穴，这就出现电阻减小而电压下降。
cd 段多孔层增厚大约在20s后，电压趋向平稳，阻挡层的厚度不再增加。
随着氧化的继续进行，电压稍有增加，氧化反应仍在阻挡层与基体的界面上继续进行，最后达到膜的行成和膜的溶解平衡。
该平衡到来的时间愈长，则氧化膜愈厚。
3 阳极氧化方法的分类铝的阳极氧化可以在多种电解液中进行。
如硫酸、铬酸盐、锰酸盐、硅酸盐、草酸、草酸盐等各种各样，但在现代工业中应用的主要有硫酸、铬酸、磷酸和草酸等四种酸。
硫酸法是1937年美国首先公布的专利，铬酸是法是英国人发个明的，草酸法则是日本和德国首先在工业上应用。
表1 阳极氧化处理按用途分类法用途阳极氧化方法的种类防蚀耐磨装饰光学涂料底层电镀底层建材硫酸法、草酸法、铬酸法，其它有机酸法硬质阳极氧化法(草酸、硫酸)电解抛光、硫酸法电解抛光、硫酸法硫酸渐、铬酸法磷酸法自然发色法、电解着色法用各种不同阳极氧化方法生产的氧化膜，在外观、性质、色调上都有很大的差异。
通常都根据用途来选择适当的氧化方法。
阳极氧化的种类及用途如表1所示。
从表1所列可以看出，在众多的阳极氧化方法中，硫酸法是应用最普遍的一种方法。
4 硫酸法阳极氧化工艺4.1 硫酸阳极氧化的特点铝及铝合金在10%～20%硫酸电解液中获得的氧化膜具有许多特点：有极强的吸附能力(即着色和封闭性能好)，较高的硬度(150～400HV左右)，比未氧化的钝铝高出5～10倍(钝铝的硬度为30～40HV)，良好的耐磨性和抗蚀性。
纯铝的膜层厚度可达40μm，一般防护-装饰性氧化膜厚度为5μm～25μm。
氧化处理后的制件尺寸会有所增大,表面粗糙度亦会相应增加。
纯铝和铝镁合金上所得膜层透明，染色后色彩鲜艳，经过抛光的铝制件，进行阳极氧化后，可得到镜面的光洁光亮表面。
几乎所有的铝及铝合金都可以采用硫酸阳极氧化，但不适用于搭接、铆接、点焊及有焊缝隙的零组件，较疏松的铸件亦不宜采用。
硫酸阳极化电解液具有成分十分简单、允许杂质含量范围大、操作简便极易掌握和生产成本低等优点，因而被广泛应用于各个工业领域。
4.2 硫酸阳极氧化的工艺流程(略)4.3 硫酸阳极氧化的配方及工艺规范硫酸阳极化的配方及规范见表2。
从表2可以看表2 硫酸阳极氧化配方及工艺规范成分及条件应用范围最佳条件硫酸(比重)1.84) 100～300g/L 150 g/L5g/L铝离子20 g/L以下槽液温度15～20±2℃21±1℃电流密度0.6～3 A/dm21.3±5%A/时间按厚度确定6063铝合金10µm30min，18µm60minL5工业纯铝3.8µm10min，23µm60min槽电压10～20V 16V到硫酸阳极化电解液(硫酸)的浓度范围相当大，但最佳条件规定得十分严格，范围非常狭窄，其目的是确保生产的产品质量稳定，一致性好。
表3是国内常采用的配方和操作规范。
成分及操作规范配方1 2 3 4硫酸(d=1.84)草酸甘油180～200g/L 150～160 150～2005～6 150～16050温度阳极电流密度电压15～25℃0.8～1.5A/dm212～22V 20±1℃1.1～1.5 A/dm218～20 V 15～25℃0. 8～1.2 A/dm218～24 V 20℃1～3 A/dm216～18 V表3是国内最常用的几个配方。
配方1为通用型配方；配2适用于建筑用铝合金；配方3、4为有添加剂的溶液。
我所采用的硫酸阳极氧化配方及规范如表4。
表4 我所采用的阳极氧化配方及工艺规范成分及操作规范配方硫酸(d=1.84) 160～180 g/L温度阳极电流密度电压时间13～20℃0.8～1.0A/dm212～14V50～60min这一配方及相应的工作规范应该是结合我所产品要求的特点制定的，但氧化时间规定为50～60min，似不合适，因为不同用途的氧化膜都已经规定了厚度范围(见6.2表8)，那么，氧化时间就应根据近要求膜的厚度来确定。
4.4 影响氧化膜质量的因素4.4.1 硫酸浓度的影响 能否获得较厚的氧化膜，取决于膜的溶解与生长速度之比。
随着硫酸浓度增加，氧化膜的溶解速度增大，成长速度减慢。
因此，采用较稀硫酸溶液有利于膜的增厚。
在浓电解液中形成的氧化膜，其孔隙率较高，着色性能较好，但膜的硬度和耐磨性较低。
硫酸浓度过高，膜的溶解速度就大，此时所得到的氧化膜薄而软，且容易起粉。
在较低浓度溶液中得到的氧化膜，其耐磨性较好，但浓度也不能太低。
当硫酸浓度过低时，因为电解液的溶解作用小，阻挡层变厚，电阻会增大，电压就会升高，氧化时间亦须要加长，所得到的膜光亮度降低，颜色变深且硬而脆，孔隙率亦低，不易着色，一般硫酸浓度控制在15%左右为佳。
电压LF2 LD31 LF21(V) 25 25 25 1120 1 20 20215 2 15 2 153 3 310 5 10 5 10 510 20 30 40 10 20 30 40 10 20 30 40时间(min) 时间(min) 时间(min)图4 溶液中硫酸浓度与电压的关系1—5%浓度 2—10%浓度 3—15%浓度4—20%浓度5—25%浓度 6—30%浓度4.4.2 溶液温度的影响温度是决定氧化膜质量的重要因素。
温度变化对氧化膜的影响同硫酸浓度变化对氧化膜的影响基本相同。
电解液温度升高，氧化膜的溶解速度加大，成膜速度就减小，氧化膜的厚度必然随着减小。
图4、5、6分别列出了温度对氧化膜性能的影响。
温度对膜的硬度和耐蚀性也会产生很大影响。
最氧60初40 化溶膜解30 重40率量20 12 201030 10 20 30 40 50 0 20 30 40 50 0温度℃温度℃温度℃1-30%H2SO4；2-15%H2SO43-5%H2SO4图5 温度对膜成长的影响图6 温度对膜溶解速度的影响图7 温度对膜耐磨性的影响一般将温度控制在18～20℃时获得的氧化膜多孔，吸附性好，但耐磨性较差。
温度高于26℃，膜的质量会明显下降，超过3 0℃有出现过腐蚀的危险。
在装饰性氧化工艺中，温度控制在0～3℃，温度波动±1℃，硬度可以达到400HV以上，缺点是当制件受力发生变形或弯曲时，氧化膜会发生脆裂，对于易变形的制件宜将电解液温度控制在8～10℃范围内。
由于阳极氧化过程伴随着放热反应，膜的生成热相当大，氧化膜的形成加大了电解液的电阻，将大量电能转变成热能，促使溶液温度上升，加速膜的溶解，使膜表面起粉。
温度更高时，氧化膜甚至会变得不连续。
因此，需要及时启动降温系统，严格控制电解液的温度在规定的工艺范围内。