鋁氧化膜加工常見(jiàn)問(wèn)題

鋁的陽(yáng)極氧化是以鋁或鋁合金作陽(yáng)極，以鉛板作陰極在硫酸、草酸、鉻酸等水溶液中電解，使其表面生成氧化膜層。其中硫酸陽(yáng)極氧化處理應用*為廣泛。鋁和鋁合金硫酸陽(yáng)極氧化氧化膜層有較高的吸附能力，易進(jìn)行封孑L或著(zhù)色處理，更加提高其抗蝕性和外觀(guān)。陽(yáng)極氧化膜層厚一般3～15μm，鋁合金硫酸陽(yáng)極氧化工藝操作簡(jiǎn)單，電解液穩定，成本也不高，是成熟的工藝方法，但在硫酸陽(yáng)極化過(guò)程中往往免不了發(fā)生各種故障，影響氧化膜層質(zhì)量。認真總結分析故障產(chǎn)生的原因并采取有效預防措施，對提高鋁合金硫酸陽(yáng)極氧化質(zhì)量有重要的現實(shí)意義。    

1 常見(jiàn)故障及分析      

(1)鋁合金制品經(jīng)硫酸陽(yáng)極氧化處理后，發(fā)生局部無(wú)氧化摸，呈現肉眼可見(jiàn)的黑斑或條紋，氧化膜有鼓瘤或孔穴現象。此類(lèi)故障雖不多見(jiàn)但也有發(fā)生。      

上述故障原因，一般與鋁和鋁合金的成分、組織及相的均勻性等有關(guān)，或者與電解液中所溶解的某些金屬離子或懸浮雜質(zhì)等有關(guān)。鋁和鋁合金的化學(xué)成分、組織和金屬相的均勻性會(huì )影響氧化膜的生成和性能。純鋁或鋁鎂合金的氧化膜容易生成，膜的質(zhì)量也較佳。而鋁硅合金或含銅量較高的鋁合金，氧化膜則較難生成，且生成的膜發(fā)暗、發(fā)灰，光澤性不好。如果表面產(chǎn)生金屬相的不均勻、組織偏析、微雜質(zhì)偏析或者熱處理不當所造成各部分組織不均勻等，則易產(chǎn)生選擇性氧化或選擇性溶解。若鋁合金中局部硅含量偏析，則往往造成局部無(wú)氧化膜或呈黑斑點(diǎn)條紋或局部選擇性溶解產(chǎn)生空穴等。另外，如果電解液中有懸浮雜質(zhì)、塵?；蜚~鐵等金屬雜質(zhì)離子含量過(guò)高，往往會(huì )使氧化膜出現黑斑點(diǎn)或黑條紋，影響氧化膜的抗蝕防護性能。       

偶然發(fā)生鋁合金硫酸陽(yáng)極氧化后氧化膜暗淡無(wú)光，有時(shí)產(chǎn)生點(diǎn)狀腐蝕，嚴重時(shí)黑色點(diǎn)狀腐蝕顯著(zhù)，導致零件報廢，引起較大損失。  

這類(lèi)故障往往是偶然發(fā)生并有特殊原因造成的。在鋁合金陽(yáng)極氧化過(guò)程中，中途斷電又重新給電，往往會(huì )使氧化膜暗淡無(wú)光，而中途停電零件在清洗槽停留過(guò)久，清洗水槽酸度過(guò)高，水質(zhì)不凈，含懸浮物、泥砂等較多，往往會(huì )使鋁合金制件發(fā)生電化學(xué)腐蝕，發(fā)生點(diǎn)狀腐蝕黑斑等。有時(shí)向電解液中添加自來(lái)水，水經(jīng)漂白粉處理且Cl-含量超標或有時(shí)盛裝過(guò)HCl的容器未經(jīng)徹底清洗又盛裝硫酸，都會(huì )使陽(yáng)極氧化電解液中混人超量的Cl-，從而導致鋁合金零件陽(yáng)極氧化產(chǎn)生點(diǎn)狀腐蝕使產(chǎn)品報廢等。    

2 預防故障的措施      

鋁合金硫酸陽(yáng)極氧化氧化膜質(zhì)量好壞，抗蝕防護性能的優(yōu)劣主要取決于鋁合金的成分，膜層厚度以及陽(yáng)極氧化處理工藝條件，如溫度、電流密度、使用水質(zhì)及陽(yáng)極氧化后的填充封閉工藝等。要減少或避免陽(yáng)極氧化故障提高產(chǎn)品質(zhì)量要從微細處著(zhù)手，采取有效措施。      

(1)對不同的鋁合金，如鑄造成型、壓延成型或機械加工成型或經(jīng)熱處理焊接等工序，要根據實(shí)際情況選擇適宜的前處理方法。比如，澆鑄成型的鋁合金表面，其非機加工表面一般應采用噴砂或噴丸除凈其原始氧化膜、粘砂等。對硅含量較高的鋁合金(尤其是鑄鋁)應經(jīng)過(guò)含有5%左右氫氟酸的硝酸混合酸溶液浸蝕活化，才能有效地保持良好的活化表面，確保氧化膜質(zhì)量。不同材質(zhì)的鋁合金，裸鋁和純零件或大小規格不同的鋁和鋁合金零件，一般不宜同槽氧化處理。   對于搭接、點(diǎn)焊或鉚接的鋁合金組合件，對于在陽(yáng)極氧化過(guò)程中易形成氣袋不易排除的鋁合金制件，從質(zhì)量考慮，一般不允許采用硫酸陽(yáng)極氧化工藝。     (2)裝掛夾具材料必須確保導電良好，一般選用硬鋁合金棒，板材要保證有一定彈性和強度。拉鉤宜選用銅或銅合金材料。已使用過(guò)的專(zhuān)用或通用工夾具如陽(yáng)極氧化處理時(shí)再次使用，必須徹底退除其表面氧化膜，確保良好接觸。工夾具既要保證足夠導電接觸面積，又要盡量減少夾具印痕。如果接觸面太小，會(huì )導致燒損熔蝕陽(yáng)極氧化零件。  

(3)硫酸陽(yáng)極氧化溶液的溫度必須嚴格控制，*佳溫度范圍是15～25℃。硫酸陽(yáng)極氧化工藝過(guò)程中需采用壓縮空氣攪拌，并應配備制冷裝置。在無(wú)制冷裝置的情況下，在硫酸電解液中加入1.5%～2.0%的丙三酸或草酸、乳酸等羧酸，可以使陽(yáng)極氧化溶液溫度范圍超過(guò)35℃而避免或減少氧化膜的疏松或粉化?！┕に囋囼灪蜕a(chǎn)實(shí)踐已證實(shí)，在硫酸陽(yáng)極氧化電解液中加入適量羧酸或丙三醇可有效減少反應熱效應的**影響，可以在不降低氧化膜厚度和硬度的條件下提高陽(yáng)極氧化電解液的溫度允許上限，在保證質(zhì)量的前提下，提高生產(chǎn)效率。另外，控制溫度恒定的條件下，也要注意有效控制陽(yáng)極電流密度，才能更好地保證氧化膜質(zhì)量。      

(4)硫酸陽(yáng)極氧化電解液所使用的水質(zhì)及電解液中的有害雜質(zhì)必須嚴格控制。配制硫酸陽(yáng)極氧化溶液不宜用自來(lái)水，尤其不能用渾濁的含Ca2+，Mg2+，SiO32-及Cl-含量高的自來(lái)水。一般情況下，水中Cl-濃度達25mg/L時(shí)就會(huì )對鋁合金的陽(yáng)極氧化處理產(chǎn)生有害影響。Cl-(包括其它鹵族元素)可破壞氧化膜生成，甚至根本形不成氧化膜。硫酸陽(yáng)極氧化應選用軟化水、去離子水或蒸餾水，電解液中的Ccl-≤15mg/L，總礦物質(zhì)≤50mg/L。      

硫酸溶液在陽(yáng)極氧化工藝過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生油污泡沫及懸浮雜質(zhì)，應定期排除。硫酸陽(yáng)板氧化溶液中常見(jiàn)的其他有害雜質(zhì)還有Cu2+，Fe3+，Al3+等。如果雜質(zhì)含量超過(guò)允許含量，會(huì )產(chǎn)生有害影響，可部分或全部更換硫酸溶液，才能有效保證鋁合金硫酸陽(yáng)極氧化質(zhì)量。      

鋁合金硫酸陽(yáng)極氧化處理是廣泛應用且成熟的抗蝕防護裝飾處理工藝， 同槽處理的陽(yáng)極氧化零件，有的無(wú)氧化膜或膜層輕薄或不完整，有的在夾具和零件接觸處有燒損熔蝕現象。這類(lèi)故障在流酸陽(yáng)極氧化工藝實(shí)踐中往往較多發(fā)生，嚴重影響鋁合金陽(yáng)極氧化質(zhì)量。      

由于鋁氧化膜的絕緣性較好，所以鋁合金制件在陽(yáng)極氧化處理前必須牢固地裝掛在通用或專(zhuān)用夾具上，以保證良好的導電性。導**應選用銅或銅合金材料并要保證足

夠接觸面積。夾具與零件接觸處，既要保證電流自由通過(guò)，又要盡可能減少夾具和零件間的接觸印痕。接觸面積過(guò)小，電流密度太大，會(huì )產(chǎn)生過(guò)熱易燒損零件和夾具。無(wú)氧化膜或膜層不完整等現象，主要是由于夾具和制件接觸不好，導電**或者是由于夾具上氧化膜層未徹底**所致。

(3)鋁合金硫酸陽(yáng)極氧化處理后，氧化膜呈疏松粉化甚至手一摸就掉，特別是填充封閉后，制件表面出現嚴重粉層，抗蝕性低劣。這一類(lèi)故障多發(fā)生在夏季，尤其是沒(méi)有冷卻裝置的硫酸陽(yáng)極化槽，往往處理1-2槽零件后，疏松粉化現象就會(huì )出現，明顯地影響氧化膜的質(zhì)量。      

由于鋁合金陽(yáng)極氧化膜電阻很大，在陽(yáng)極氧化工藝過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量焦耳熱，槽電壓越高產(chǎn)生熱量越大，從而導致電解液溫度不斷上升。所以在陽(yáng)極氧化過(guò)程中，必須采用攪拌或冷卻裝置使電解液溫度保持在一定范圍。一般情況下，溫度應控制在13～26℃，氧化膜質(zhì)量較佳。若電解液溫度超過(guò)30℃，氧化膜會(huì )產(chǎn)生疏松粉化，膜層質(zhì)量低劣，嚴重時(shí)發(fā)生“燒焦”現象。另外，當電解液溫度恒定時(shí)，陽(yáng)極電流密度也必須予以限制，因為陽(yáng)極電流密度過(guò)高，溫升劇烈，氧化膜也易疏松呈粉狀或砂粒狀，對氧化膜質(zhì)量十分不利。