阳极处理工艺流程讲解

8-1.發 黃 2/24 3/14-3/20 8-2.不夠沙
8-1.延 長 沙 時 間 8-2.增 加 打 沙 濃 度
OK OK OK OK
3/24 已量產 3/25 量試ok 3/23 已量產 3/25 量試ok
淺軍綠 Off Black
2/24 2/25---2/279-1.偏黃
9-1.改 變 配 方
5
6.經陽極處理的鋁合金產品有哪些？
飾物
3c產品
美容品
門窗 建筑
化妝品
交通
6
陽極氧化+蝕刻LOGO
化學蝕刻+陽極氧化
雙色陽極氧化
多色陽極氧化
7
MOTOROLA
8
二.陽極處理流程
脫脂
鹼性腐蝕
中和
化學拋光
剝黑膜
烘乾
封孔
染色
陽極氧化
9
脫脂
目 的:除去沖壓/拋光等工段殘余的油脂與蠟澤
主反應: 脫脂液中的鹼與工件表面的油脂反應,生成
主反應:
M + HNO3
AlO2- + H+ 药水组成：
M(NO3)X + NO + H2O
Al3+ + H2O
1.主成份: HNO3 2.添加劑:六次甲基四胺 金属盐
性質:強酸
溫度:室溫
化學藥品:HNO3 時間:5-60秒
注意事項:
1.不要碰到此藥水以免損壞皮膚
2.加藥時要配戴防護用具
13
預浸
目的:防止水份進入化學拋光槽
染色原理圖
染料
氧化膜層
26
染料与染色
染色过程:
第一阶段：溶液中迁移 第二阶段：膜外表面吸附 第三阶段：孔内扩散
27
磺酸盐染料的染色机理
含硫酸基酸性染料的染色反应
AlHSO4+NaO3S -染料
Al+-O3S-染料+NaHSO4
-O3S
SO3-
O3S
-O3S
-O3S
+
+
+ A:共价键
Al
Al
Al Al
淺藍
2/24 3/3-3/7 4-1.太藍發濛
Mist Blue
4-1.降 低 膜 厚 ;
OK 3/24 已量產
白金 W hite Glod
暗紅 Dark Red
特殊藍 Special
Blue 亮銀 Silver Bright
5-1.不 夠 沙 3/6 3/8-3/10 5-2.不夠亮
5-1.酸 式 打 沙 轉 變 為 鹼 式 打 沙 ; 5-2.增 加 二 次 化 拋 ;
B:单个分子离子交换
A
B
C:胶团离子交换
C
28
804,706染料結構圖
黑
O 2N
SO3 H
1
O 2N
O
NH 2
O 2N
O
NH 2
O 2N SO3 H
對稱
706 綠 H 2NO2Ｓ
COCH3
O
O
H
H
H 2N
O
O
HO 2 S
SO 2 H
NO2
非對稱
29
濃度控制
比色法
UV法
HPLC法
30
染色問題點
一、槽液濃度
偏薄
膜厚
偏厚
染色强度的差别 膜机械强度的差别
较深
较低
较浅
较高
改善膜的结构
稍浅
稍高
较浅
较高
较深
较低
较深
较低
较浅
较高
较深
较高
较浅
较低
较深
较高
较浅
较低
23
染色前處理
染色前處理—有机酸
Al2O3膜生成后,並不宜立刻染色,因為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.
6-1.不 夠 沙
6-1.酸 式 打 沙 轉 變 為 鹼 式 打 沙 ;
3/6 3/13-3/17 6-2.不夠亮
6-2.增 加 二 次 化 拋 ;
6-3.不夠紅,偏離 6-3.偏離色系,改變pH值;
7-1.發 白
7-1.改 變 pH值 ;
2/24 2/25-2/30
7-2.表面無條紋 7-2.增加鹼咬時間;
36 28 15.2 析
0.0780.728/L
可分析染色槽中金 染 屬離子的含量,確定 色
槽液的老化程度. 能 力
Dark Red 偏亮
偏 紅
染 ok 料
0.1830.75g/L
影 響
濃
程
特殊藍 Special
42 -3 -17
-------- -------- ---------
度
0.2-0.8g/L
HNO3 2.添加劑: 硝酸銅 硫酸銅 硼酸 酒石酸 苯磺酸鹽
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分類
硝酸化拋: 性質:強酸 溫度:100-110攝氏度 化學藥品:HNO3 H3PO4 時間:5-60秒 硫酸化拋: 性質:強酸 溫度:100-110攝氏度 化學藥品:H2SO4 H3PO4 時間:5-60秒
BRI-20
16
硝酸-硫酸-磷酸化拋: 性質:混合酸 溫度:100-110攝氏度 化學藥品:HNO3 H2SO4 H3PO4 BRI-20 時間:5-60秒 註意事項:1.溫度 2.加藥頻率
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性質:強酸 溫度:20-22攝氏度 時間:35-65分鍾 化學藥品:H2SO4 注意事項:
1.溫度 2.時間 3.濃度 4.電壓 5.電流 6.陽極氧化時工件置放于陽極
22
阳极参数对氧化膜性能的影响
参数 与克莱恩标准的偏差
偏高
硫酸浓度
偏低
偏高
铝浓度
偏低
偏高
电流密度
偏低
偏高
温度
偏低
偏长
时间
偏段
❖ 濃度變化大 ❖ 消耗速率不同 二、槽液老化 ❖ 帶入雜質多 ❖ 染色分子的降解
注意事項: 1.溫Fra Baidu bibliotek 3.濃度 5.ph值
NN
OH NHCOCH3
NaO3S
SO3Na
2.時間 4.搖擺
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封孔
Al2O3孔隙填充過染料后,如不加以處理, 放置一段時間后,孔隙中的染料會逐漸析出 或變色,為避免此現象發生, 染色后必須將 Al2O3孔隙加以封閉,即為[封孔] (seal)
4
5. 陽極處理在工業上有哪些應用？
❖ 徑陽極氧化處理后的鋁材用途廣泛，可用于航空航天、 機械、電子、建筑等工業領域。主要起到如下功能：
❖ A防護性氧化膜
❖ B防護-裝飾性氧化膜
❖ C功能性氧化膜
❖
(a)硬質氧化膜：
❖
(b)自潤滑氧化膜
❖
(c)絕緣性氧化膜
❖
(d)磁性氧化膜
❖
(e)光吸收氧化膜
❖
(f)催化膜
OK 7/12 量試ok
深灰 Flannel
Grey
6/1 6/5---6/10 10-1.太灰,不綠 10-1.調試濃度
OK 6/15 3量 4 試ok
3-3嚴格制程管理:外觀界制程條件整理
.
度 .
Blue
-
-
-
0.0424 Normal
0.0859
Normal Slight trace after test but
0.0691
Normal 33
3-2顏色問題點及改善
顏色
配 方
試作
問題點
煤碳綠 Anthracite
Light 深黑 Black Version-1
2/24 2/25-2/27 1-1. 發黃 2-1.亮 度 不 夠
2. 陽極氧化作用？
❖ 通過陽極氧化處理，可以在鋁合金表面形成一層氧化物膜，具有如 下作用。
❖ (a)提高硬度 ❖ (b)防腐蝕 ❖ (c)裝飾作用
3
3. 陽極處理適合何種材料？
❖ (a)鋁合金 ❖ (b)鎂合金 ❖ (c)鈦合金
4. 鋁合金為什么要進行陽極處理？
❖ (a)氧化膜薄，抗蝕性差 ❖ (b)硬度低，耐磨性差 ❖ (c)不能染色
17
中和
目 的: 去除工件表面磷酸鹽及少量不溶性杂质
主反應:
xSi + 4MFx
AlPO4 + 3H+ 药水组成：
xSiF4 + 4Mx+
Al3+ + H3PO4
1.主成份: HNO3 2.添加劑:六次甲基四胺 金属盐
性質:強酸
溫度:室溫
化學藥品:HNO3 注意事項:
時間:5-60秒
1.不要碰到此藥水以免損壞皮膚 2.加藥時要配戴防護用具
面平整
性造成光線散(漫)射,影響外觀
主反應:
先進行: 后進行:
AAl2l+ON3a+OOHH-
NNaaAAllOO22++H其2它+其它
性質:強碱
溫度:50-60攝氏度
化學藥品:R200 主要成份:Na0H
時間:20秒-10分鍾
註意事項:1.溫度 2.濃度
12
剝黑膜
目 的: 去除工件表面偏鋁酸鈉及混合金属杂质
染色前處理原理圖 表面活性物質
氧化膜層
24
染色前處理—无机酸
常用酸：H2SO4 HNO3 优点 1.使氧化膜孔隙率增加，提高吸附力
2.溶解膜与大气水分反应生成的水合物 缺点 氧化膜质量下降
25
染色
即將染料分子填充至Al2O3孔隙的過程,染料大致上可 分為有機與無機兩種,一般陽極用染料為有機性,例煤碳綠 所需的706,804兩種染料,結構如下:
煤炭綠 42 -2 0.29
可分析染色槽中金
Anthracite Light
偏亮
深黑 5.9
Black Version-1
偏亮
偏 綠 -0
ok
偏藍 -1.9 偏藍
已 經 建 立
0.2-0.8g/L 屬離子的含量,確定 槽液的老化程度.
0.2-0.8g/L
NA.
測 染 色 槽 中
深藍 7.9 -0 -17 檢 Dark Blue 偏暗 ok 偏藍 量 0.2-0.8g/L
2/24 2/26-2/29 2-2.黑色不夠
深藍 Dark Blue
2/24
2/30-3/2
3-1.不 夠 藍
改善對策
送 試量 現 樣產 況
1-1. 調試其濃度/溫度
OK 3/23 已量產
2-1.增 長 化 拋 時 間 ; 2-2增 加 膜 厚 ;
OK 3/23 量試ok
3-1.調整pH值,溫度,染色時間 OK 3/24 量試ok
乳狀清潔劑: 石臘,三羟基三乙胺，油酸，松油 浸泡清潔劑: 磷酸三钠，硅酸钠，六甲磷酸钠，碳酸钠 中級清潔劑: 碳酸钠，硅酸钠，多磷酸钠 重級清潔劑: 苛性钠，磷酸三钠，硅酸钠 酸性清潔劑: 硫酸，磷酸 蒸氣清潔劑: 三氯乙烯，四氯乙烯
11
鹼咬
目的: 12..除調去節工工件件表表面面原的有亮之啞A度l2(O鹼3不咬導=鹼電腐層蝕,破壞工件表
性質:中強酸
溫度:室溫
化學藥品:磷酸 時間:5-10秒
注意事項:盡量把工件上面的水份甩幹再入預浸槽
14
化學拋光
目的: 1.除去工件表面原有之Al2O3不導電層 2.調節工件表面的亮啞度
主反應:
2Al + 6H+ Al2O3+6H+
2 Al3+ + 3 H2 2Al3++3H2O
藥水組成
1.主成份:H3PO4-HNO3 H3PO4-H2SO4 H3PO4-H2SO4-
18
陽極氧化
酸性電解質
鹼性電解液 非水電解液
無機酸
硫酸系 鉻酸系 磷酸系
有機酸
草酸系 磺基水揚酸等
混合酸 氫氧化鈉系 磷酸鈉系 磷酸二氫鈉系 氫氧化銨系
溶融電解液 硼酸甲酸胺系
19
陽極氧化:利用電化學原理, 在鋁工件表面生成一層Al2O3膜,除了抗腐蝕,磨
耗目的外,還可以利用Al2O3陶瓷材料的多孔性,填充染料,達成著色的目的
NA.
雜 質 的
淺藍
43 -3 -13 線 ,
0.253-
含 量
Mist blue ok ok 偏藍 可 0.752g/L
對
0.0918 0.0405 0.0365 0.0533
Normal Normal Normal Normal
白金 White Gold 暗紅
76 -0 14.8 以 偏暗 ok 偏黃 分
鋁及其合金陽極處理技術介紹
1
內容
一.概述 二.陽極處理工藝流程 三.陽極顏色管控 四.生產操作注意事項 五.不良品分析 六.結束語
2
一.概述
1. 什么叫做陽極氧化？
❖ 將鋁合金制件在硫酸、鉻酸、磷酸、草酸等電解液中，作陽極進行電解 處理。由水的電解產生初生態的氧具有很強的氧化能力，它與陽極鋁作 用生成氧化物，并形成氧化物膜層。
封孔原理圖 表面活性物質
氧化膜層
32
三、陽極顏色管控
3-1.精密儀器分析:產品品質的保証
顏色
色差儀 (Colorimeter)
LA B
紫 外 -可 見 光 譜 儀 (UV-VIS)
檢量 線性範
線建
圍
感應耦合電漿 分析儀(ICP)
染色 封孔品質
力測
耐髒污 性能
試
Mass
Stain
Loss(mg/cm2) Resistance
水溶性的肥皂與甘油
(C17H35COO)3C3H5+3NaOH
硬脂酸酯
鹼
3C17H15COONa+C3H5(OH)3
肥皂 甘油
乳化:除去工件表面無法皂化的油與蠟
性質:弱碱
溫度:50-55攝氏度
時間:4-8分鍾
設備:超間波清洗
化學藥品:R100
註意事項:1.溫度 2.濃度 3.超音波頻率 10
脱脂剂主成分:
1.陰極半反應
2H++2e-
H2(氫氣)
2.陽極半反應
Al - 3e
H2O 3O2-+2Al 3+ 2Al+6H+ Al2O3+6H+
Al 3+
O2-+2H+
Al2O3 2Al3++3H2 2Al 3++3H2O
(1) (2)
(3) …… Al2O3膜生成
(5) …… Al2O3膜溶解
(3), (4) 是互相競爭的反應,但當(3) , (4) 的反應速率相等時,即表示
Al2O3膜的生成與消失速率相同,膜厚不再增長,即使延長氧化時間,都不再
有變化
-8-
20
鋁陽極氧化膜的生成
電壓/V
24
22
20
6
2
8
4
A
BC
20
30
40
50
60
A2lO3.H2O
多孔層
A
B
阻擋層
C
鋁基件
時間/s
A区膜層生長 B区陰擋層形成 C区膜層穩定生成,直到溶解與 生長速率達到平衡
鋁陽極氧化膜生成過程示意圖