铝及铝合金的阳极氧化工艺过程可分为：表面前处理、阳极氧化、着色处理(非装饰性制品可不进行着色)及封闭处理。 (1)硫酸阳极氧化工艺 普通硫酸阳极氧化可获得厚度为5～20μm、吸附性较好的膜层，该法的槽电压低、维护方便，节约能源、成本较低，允许杂质含量范围较宽。它主要用于铝件的防护和装饰，但不适用于孔大的铸铝件、点焊和铆接组合件。常用的有直流电解和交流电解两种工艺，直流法采用硫酸100～200gL，阳极电流密度为0.8～1.5A/dm2，温度为l5～25℃，电压l0～25V，时间20～40min;交流法采用硫酸l0%～20%，阳极电流密度为1～3A/dm2，温度为20℃，电压20～50V，时间20～40min。 (2)硬质阳极氧化 硬质阳极氧化又称厚层阳极氧化，氧化膜的厚度可达250μm。膜层具有硬度大、耐磨、绝缘、耐热、耐蚀等特点。表7—2列出硬质氧化膜与普通氧化膜特征比较。获得硬质阳极氧化膜可采用的电解液很多，常用的有硫酸、草酸、丙二酸、苹果酸、磺基水杨酸等。常用直流电源，还可采用交流、直流叠加及各种脉冲电流。为了得到硬度高、膜层厚的氧化膜，在氧化过程中采用压缩空气搅拌及较低的温度，一般保持在一5～+10℃范围内。表7—3列出硬质阳极氧化工艺规范。 表7-2硬质氧化膜与普通氧化膜特征比较
表7-3硬质阳极氧化工艺规范
对于硫酸硬质氧化工艺来说，硫酸的浓度对氧化过程影响极大，当硫酸的浓度较高时，氧化膜的生长速度慢，氧化膜硬度有所降低，孔隙度大。但浓度较低时，槽液寿命短，零件易被烧坏。为了增加氧化膜的厚度，添加一定量的草酸效果较好，且溶液中不应有氯离子和钨盐、镁盐。 温度和电流密度是影响氧化膜质量的重要因素。温度上升，膜的厚度下降，温度还应根据不同的合金来定。若电流密度太小，氧化膜生成速度缓慢，但过高时温度升高快，使零件产生“腐蚀”而“烧损”。硬质氧化的始末电压与时间对氧化膜质量也有很大影响，应根据铝合金成分来确定。对于含铜小于2.5%的铝合金，开始电压为5～7V，不应大于10V;对于含铜大于2.5%又含锰的合金，开始电压为20～24V，终了电压根据所需电流密度而定。(3)铬酸阳极氧化 铬酸阳极氧化膜层较薄，大致在2～5μm，膜层较软有弹性，抗蚀性不如硫酸阳极氧化膜，不透明，颜色由灰白至深灰色，不易着色。孔隙少，不用封闭处理。此种氧化膜适用于精密零件，很少作装饰用。膜层与有机材料结合力好，可作为良好的涂装底层，并广泛用于橡胶粘接件与蜂窝结构的面板，多用于航空与航天工业。电解液组成及工艺条件为铬酐50～100gL，温度35℃±2℃，槽电压0～50V，时间30～60min，阳极电流密度(平均)0.3～0.5A/m2，对于含铜高的铝合金，温度可降至25～30℃，电压0～40V。 (4)草酸阳极氧化 草酸阳极氧化工艺能得到硬度较高和较厚的黄色氧化膜层，厚度可达60μm。不用染色就能得到不同的色彩。当铝合金成分不同时，膜层色彩可由银白至棕色。但膜层着色困难，耐蚀性不强，成本较高，电解液有毒，并且不够稳定。目前，此种工艺主要用于电气绝缘层和日用表面装饰，常用电解液及工艺为草酸3%～l0%，温度20～35℃，电压40～60V，阳极电流密度1.0～2.0A/dm2，时间40～60min。 (5)磷酸阳极氧化 铝及铝合金在稀酸溶液中进行阳极氧化处理，能得到大孔径的膜层，并可以作为金属电沉积的底层。铝合金成分的变化对氧化膜质量有很大的影响。常用电解液及工艺为磷酸3%～20%，温度30～35℃，电压50～60V，时间15～30min。如果零件是为电镀做准备，应注意阳极氧化膜在电镀前不要干燥，磷酸处理后，要清洗干净，否则会影响结合力，并需采用适当的冷却和搅拌方法，使电解液温度不能超过40℃。 (6)其他阳极氧化 经磷酸溶液阳极氧化的铝合金，与电镀层的结合力良好;铝合金在含少量硼砂或氨水的硼酸溶液中阳极氧化，可获得电绝缘性优异的氧化膜;在铬酸、草酸、硼酸的混合液或草酸、柠檬酸的混合液，硼酸和草酸钛盐的混合液中阳极氧化后，铝合金可获得仿釉效果的所谓瓷质阳极氧化膜。靠稀有金属(如钛、钍、锫等)盐类的水解作用沉积在氧化膜孔隙中的氧化膜质量好，硬度高，可保持零件的高精度和表面低粗糙度，但价格较贵，使用周期较短。混酸的瓷质阳极氧化工艺，适用于纯铝或含铜、镁较低的铝合金，膜层为银灰色、半透明，可以染色，类似聚氯乙烯塑料的外观。 |
