铝合金阳极处理工艺

第十六章鋁陽極處理

16.1鋁陽極處理的應用

其用途如下各項

1.耐腐蝕(corrosion resistance):金屬的氧化物較金屬更安定,所以更耐腐蝕

2.塗裝附著性(paint adhesion):太空及軍事零件規格

3.電鍍鋁:鋁經陽極處理後適合電鍍,因鋁陽極處理表面為不連續氧化鋁層,含許多孔

,在磷酸鍍浴中會形成導電性變成可電鍍,而許多孔產生內鎖反應

(interlocking)鍍層附著性加強

4.裝飾(decorative appearance):用不同鋁合金,前處理,陽極處理系統可得非常耐久的

各種裝飾性表面

5.電絕緣(electrical insulation):陽極處理鍍層絕緣性很好並可耐高溫而不必改變,

應用在電容器(capasitor)工業上

6.照相底板(photographic substrates):陽極處理所形成的多孔表面,將感光性物質

(light-sensitive materials)滲入孔中可得到如同照相底片(photographic film)

7.發射性及反射性(emissivity and reflectivity)太空(aerospace),電子(electronics)

及機械(machinery)等光熱應用上

8.耐磨性(abrasion resistance),低溫(-4~10℃)之硫酸電解液陽極處理可得非常硬的

陽極鍍層(hard anodic coating)具有耐磨特性,應用在齒輪(gears),活塞(pistons),

葉片(fanblade),燃料噴角(fuel nozzles)

9.表面分析(surface analysis):鋁基材在鉻酸(chromic acid)做陽極處理可檢測出

表面缺陷(surface flaw)用來研究鋁材料的冶金性質(metallurgical characteristics)

16.2鋁陽極處理電解液

1.傳統硫酸電解液(conventional sulfuric acid anodizing electrolyte):用在裝飾及

防護(protective),厚度在2.5~30μm

其配方如下:

硫酸:H2SO412~25wt%

浴溫21℃

電流密度260A/m

電壓12~22V

鉻酸陽極處理電解液(chromic acid anodizing Electrolyte)此浴較少用在裝飾性,

主要用在塗裝,特別是軍事零件,鍍層厚度約10μm,其配方如下

鉻酸chromic acid3~10%

浴溫40℃

電壓慢慢調高(30分鐘)0~40V

電流密度0.3~0.5A/dm2

磷酸陽極處理液(phosphoric acid anodizing Electrolyte)此浴主要用在電鍍,產生大量的孔加強鍍層附著性,其配方如下

磷酸Phosphoric acid3~20Vol%

浴溫30~35℃

電壓50~60V

時間15~30min

硬質陽極處理液(hard anodizing Electrolyte)此浴係將氧化物膜溶解速率降低使氧化鍍層

厚度大於250μm得到非常硬且耐磨的表面,其配方如下

硫酸Sulfuric acid15Vol

浴溫temperature0~3℃

電流密度current density2~2.5A/dm2

電壓20~60V

時間60~200分

草酸陽極處理液(oxalic acid anodixing Electrolyte)此浴可得黃色鍍層(yellow coatings)比傳統硫酸浴陽極處理鍍層硬,其配方如下

草酸3~10wt%

浴溫24~35℃

電流密度1~2A/dm

時間40~60分

硼酸陽極處理液(boric acid anodizing Electrolyte)此浴主要用在製造電容器(electrical capacitors),檸檬酸浴(Citrates)及酒石酸浴(Tastrates)也可用.

磺化有機酸(sulfonated Organic Acid)硫酸混合陽極處理液,此浴可得青銅(bronze)

金色(gold),灰色(gray)及黑色陽極處理鍍層,其鍍層較傳統硫酸浴的鍍層緻密(dense)且硬(hard)

16.3陽極處理鍍層著色(colring Anodic Coating)

著色方法有電解(Electrolytic procedure),有機染色(organic dyes),無機染色(inorganic pigments)及電鍍金屬(Electrolytically deposited metal)等方法

16.4封孔(sealing)

封孔為陽極處理的後處理(postanodizing treatment),封孔是將鍍層的孔(pores)

封住成為沒有吸附性的表面(nonabsorptive)或將一些物質滲入鍍層孔內以改變或改進鍍層特性

封孔過程(sealing process)包掛溶解氧化物(dissolution)及氫氧化物(hydroxide)再沉(repreci pitation)在孔內或將他的物質沉積在孔內而形成具有特性的緻密表面

16.5鋁陽極處理設備

1.電接觸(electrical contact):因陽極鍍層不易導電,所以鋁的表面最初就須完全接觸

2.掛具(racks):用鋁或純鈦做掛具,要避免過熱(overheating)及弧光(arcing),鋁掛具會

形成氧化物層可用苛性鈉(caustic soda)溶解掉再用

3.冷卻(coolin)及攪拌(agitation),陽極處理會放出熱量,為維持操作溫度(operating