铝表面阳极氧化处理方法(一)一、表面预处理无论采用何种方法加工得铝材及制品,表面上都会不同程度地存在着污垢与缺陷,如灰尘、金属氧化物(天然得或高温下形成得氧化铝薄膜)、残留油污、沥青标志、人工搬运手印(主要成分就是脂肪酸与含氮得化合物)、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微得划擦伤等。
因此在氧化处理之前,用化学与物理得方法对制品表面进行必要得清洗,使其裸露纯净得金属基体,以利氧化着色顺利进行,从而获得与基体结合牢固、色泽与厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能得人工膜、(一)脱脂铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂。
几种脱脂方法及主要工艺列于表—１。
在这些方法中,以碱性溶液特别就是热氢氧化钠溶液得脱脂最为有效。
表—1 脱脂及主要工艺脱脂方法溶液组成用量g/L 温度/度时间min 后处理备注有机溶剂汽油、四氯化碳、三氯乙烯等适量常温或蒸汽适当无浸蚀表面活性剂肥皂、合成洗涤剂适量常温-８０适当。
水清洗无浸蚀碱性溶液 NaOＨ 50-200 40—80 0。
5—３水洗后用100—５０0ｇ／L硝酸溶液中与及除挂灰脱脂兼腐蚀除去自然氧化,硝酸可用稀硫酸+铬酸代替十二水磷酸钠NaＯH硅酸钠４0—６08-1225—３0 60—7０ 3—５水清洗 NaOH可用4０—5０g/L碳酸钠代替,总碱度按NaOH计算为1.6%—2。
５％多聚磷酸钠碳酸钠磷酸钠一水硼酸钠葡萄糖酸液体润湿剂１5、64。
84、８4、80.3ml0。
1ml ６0 12－１5 水清洗使用前搅拌４个小时十二水磷酸钠硅酸钠液体肥皂 50-7025-３53—５ 75—85 3-5 水清洗碳酸钠磷酸钠 25－４０2５－４0 75—85 适当水清洗磷酸钠碳酸钠ＮａOH 20106 ４5－65 ３—5 水清洗强碱阻化除油剂40-60 70 5 水清洗除油不净可延长处理时间酸性溶液硫酸 50—3０0 60－8０ 1-3 水清洗硝酸 1６2-3５4 常温 3—5 水清洗松化处理磷酸硫酸表面活性剂30７５50－6０５-６水清洗磷酸(85％)丁醇异丙醇水 1０0%４0％3０％20% 常温5－10 水清洗溶液组成以体积记电解溶液阳极氧化用电解质常温适当交流电或阴极电流电解NaOH １０0-20０常温0、5-3 水清洗后中与铝制品为阴极,电流密度为4—８A/ｄｍ2乳化溶液石蜡三乙醇胺油酸松油水 8、０%0.25％0、5%2.25%89％常温适当水清洗溶液组成以体积记有机溶剂就是利用油脂易溶于有机溶剂得特点进行脱脂,常用得溶剂有汽油、煤油、乙醇、乙酸异戊脂、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯等。
有机溶剂仅用于小批量小型得或极污秽得制品脱脂处理、表面活性剂就是一些在很低得浓度下,能显著降低液体表面张力得物质、常用于脱脂得表面活性剂有肥皂、合成洗涤剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等、碱性脱脂溶液得配方非常多,传统工艺采用磷酸钠、氢氧化钠与硅酸钠,其中磷酸钠与硅酸钠有缓蚀、润湿、稳定作用,溶液加热与搅拌有助于获得最好得脱脂效果。
油脂在酸得存在下也能进行水解反应生成甘油与相应得高级脂肪酸。
电解脱脂可用阳极电流、阴极电流或交流电。
在碱性溶液中阴极电流脱脂,阳极最好为镀镍钢板。
其在铝及铝合金表面处理中不常用、乳化脱脂所用得溶液为互不溶解得水与有机溶剂组成得两相或多相溶液,并添加有降低表面张力及对各相均有亲与力得去污剂。
(二)碱蚀剂碱蚀剂就是铝制品在添加或不添加其她物质得氢氧化钠溶液中进行表面清洗得过程,通常也称为碱腐蚀或碱洗。
其作用就是作为制品经某些脱脂方法脱脂后得补充处理,以便进一步清理表面附着得油污赃物;清除制品表面得自然氧化膜及轻微得划擦伤。
从而使制品露出纯净得金属基体,利于阳极膜得生成并获得较高质量得膜层。
此外,通过改变溶液得组成、温度、处理时间及其她操作条件,可得到平滑或缎面无光或光泽等不同状态得蚀洗表面。
蚀洗溶液得基本组成就是氢氧化钠,另外还添加调节剂(NaＦ、硝酸钠),结垢抑制剂、(葡萄糖酸盐、庚酸盐、酒石酸盐、阿拉伯胶、糊精等)、多价螯合剂(多磷酸盐)、去污剂。
碱洗溶液组成往往依铝制品得用途来确定几种碱洗方法列于表—2、表—2 碱蚀洗溶液组成及工艺溶液组成用量% 温度/度时间min 备注NaOＨ３。
5-9 ５0—7０ 3—10 腐蚀量10-5５g/m2,铝离子含量〉30-80ｇ/ＬNaOH 葡萄糖酸钠或柠檬酸钠 4、5-５。
50。
１5 ５5±１ 8—1０腐蚀量20μm,铝含量5—２5g/LNaOH庚酸钠润湿剂50。
1０.2 5５—70 1—10 通常清洗用ＮaOHNａF多聚磷酸钠润湿剂 1020、２0、２ 55-70 1—１０表面无光浸蚀NaOＨ硝酸钠庚酸钠5４0、１５5-60 1－10 表面平滑清洗NａOＨ磷酸钠3－7、5５—10 常温适当加入氟化钠获光泽白色表面铝表面阳极氧化处理方法(二)(三)中与与水清洗铝制品蚀洗后表面附着得灰色或黑色挂灰在冷得或热得清水洗中都不溶解,但却能溶于酸性溶液中,所以经热碱溶液蚀洗得制品都得进行旨在除去挂灰与残留碱液,以露出光亮基本金属表面得酸浸清洗,这种过程称为中与、光泽或出光处理。
其工艺过程就是制品在300-４00g／Ｌ硝酸(１4２0kｇ/立方米)溶液中,室温下浸洗,浸洗时间随金属组成得不同而有差异,一般浸洗时间3-5分钟、含硅或锰得铝合金制品上得挂灰,可用硝酸与氢氟酸体积比为３:1得混合液,于室温下处理5—1５秒。
中与处理还可以在含硝酸3０0-400g ／Ｌ与氧化铬5—１５g／L得溶液或氧化铬100ｇ／L加硫酸(1840kg/立方米)10ｍｌ/L溶液中于室温下进行、各道工序间得水清洗,目得在于彻底除去制品表面得残留液与可溶于水得反应产物,使下道工序槽液免遭污染,确保处理效率与质量、清洗大多采用一次冷水清洗。
但碱蚀后得制品普遍采用热水紧接着就是冷水得二重清洗。
热水得温度为40-6０度。
中与处理后得制品经水清洗就可以进行氧化处理,所以这道清洗应特别认真,以防止清洁得表面受污染。
否则前几道工序得有效处理可能会因最后得清洗不当而前功尽弃、经中与、水清洗后得制品应与上进行氧化处理。
在空气中停留得时间不宜过长,如停留30—40分钟,制品就需要重新蚀洗与中与。
二、阳极化处理铝制品表面得自然氧化铝既软又薄,耐蚀性差,不能成为有效防护层更不适合着色。
人工制氧化膜主要就是应用化学氧化与阳极氧化。
化学氧化就就是铝制品在弱碱性或弱酸性溶液中,部分基体金属发生反应,使其表面得自然氧化膜增厚或产生其她一些钝化膜得处理过程,常用得化学氧化膜有铬酸膜与磷酸膜,它们既薄吸附性又好,可进行着色与封孔处理,表-3介绍了铝制品化学氧化工艺。
化学氧化膜与阳极氧化膜相比,膜薄得多,抗蚀性与硬度比较低,而且不易着色,着色后得耐光性差,所以金属铝着色与配色仅介绍阳极化处理。
表—3 铝制品化学氧化工艺序号溶液组成用量 g／Ｌ温度/度时间ｍin 应用范围、膜色备注１碳酸钠铬酸钠氢氧化钠 45142 8５—1０0 1０-20 纯铝、Aｌ—Mg、Ａｌ—Mn合金、灰色膜层较疏松2 磷酸铬酐氟化钠硼酸 551５3１室温１0—１5 各种铝合金、浅绿色膜层较1得好3 重铬酸钠铬酐氟化钠3、5－43－３．50。
8 室温 2—3 各种铝合金、深黄或棕色溶液pH=１、5膜层较１得好４碳酸钠铬酸钠 32１5 9０－100 ３—5 纯铝及含Mg、Mn与Ｓｉ得合金、也可用于含Ｃu量少得合金、灰色可做油漆底层５碳酸钠铬酸钠硅酸钠４714０。
0６－１ 90—100 １０-15 纯铝、Al—Mn(淡透明银色)、Al-Mg—Si硬状态、硬得Al—Si与Al—Mg合金,鲜明金属色空隙少,不能很好得着色,不宜做油漆底层6 铬酸钠氢氧化胺0、1２9、６ 7０-80 20－50 各种铝合金、灰色有斑点膜层似搪瓷７碳酸钠重铬酸钾 20、45 9０—10０ 10—1８各种铝合金、灰色可在酸溶液中发白铝表面阳极氧化处理方法(三)(一)阳极氧化处理得一般概念１、阳极氧化膜生成得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得过程,称为铝及铝合金得阳极氧化处理。
其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高得材料,如铅、不锈钢、铝等、铝阳极氧化得原理实质上就就是水电解得原理。
当电流通过时,在阴极上,放出氢气;在阳极上,析出得氧不仅就是分子态得氧,还包括原子氧(O)与离子氧,通常在反应中以分子氧表示。
作为阳极得铝被其上析出得氧所氧化,形成无水得氧化铝膜,生成得氧并不就是全部与铝作用,一部分以气态得形式析出。
2、阳极氧化电解溶液得选择阳极氧化膜生长得一个先决条件就是,电解液对氧化膜应有溶解作用。
但这并非说在所有存在溶解作用得电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成得氧化膜性质相同、适用于阳极氧化处理得酸性电解液见表—4。
表-4 氧化处理得酸性电解液酸类电离常数形成电压基膜颜色硫酸2×1０—２(第二次电离得Ｈ+) 12-２0 透明、无色铬酸30—40 不透明、带白色磺基水杨酸40-7０透明带灰色氨基磺酸３0—４0 带灰色磷酸1。
１×10—2(第一次)7.5×10-8(第二次)4、8×10—1３(第三次) ３0—40 透明带白色焦磷酸1、４×１0－1(第一次)１。
1×１0-2(第二次)2、9×10—７(第三次)3。
6×10－4(第四次) 70—100带白色磷钼酸100以上阻挡层硼酸6.4×10－１00-６0０阻挡层草酸6、5×1０－2(第一次)6。
１×10—５(第二次) 4０－60 带黄色丙二酸 1.６1×１0-3(第一次)2。
1×10-6(第二次) 8０-110 带褐色丁二酸６。
6×１0—５(第一次)２.8×１0-6(第二次)１20以上白色到黄色顺式丁烯二酸1、5×1０—５(第一次)２。
6×10—7(第二次) 150—２25 灰黄色柠檬酸８。
4×１0—1(第一次)1、8×1０-５(第二次)４.0×10—６(第三次) 1２0以上黄褐色酒石酸1.1×10—3(第一次)6.9×1０-5(第二次) 1２0以上黄褐色苯二酸1.26×10—3(第一次)３、1×1０-6(第二次)１0０以上阻挡层亚甲基丁二酸麻蚀,４０干涉膜乙醇酸(羟基醋酸) 1、54×10－４麻蚀苹果酸(羟基丁二酸) 4×１０-4(第一次)９×10-6(第二次) 麻蚀,40 干涉膜3、阳极氧化得种类阳极氧化按电流形式分为:直流电阳极氧化,交流电阳极氧化,脉冲电流阳极氧化。