铝阳极氧化与染色技术.doc

铝阳极氧化与染色技术二、阳极化处理
铝制品表面的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。人工制氧化膜主要是应用化学氧化和阳极氧化。化学氧化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，使其表面的自然氧化膜增厚或产生其他一些钝化膜的处理过程，常用的化学氧化膜有铬酸膜和磷酸膜，它们既薄吸附性又好，可进行着色和封孔处理，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，抗蚀性和硬度比较低，而且不易着色，着色后的耐光性差，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45
14
285-10010-20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55
15
3
1室温10-15各种铝合金、浅绿色膜层较1的好3重铬酸钠
铬酐
氟化钠3.5-4
3-3.5
0.8室温2-3各种铝合金、深黄或棕色溶液pH=1.5
膜层较1的好4碳酸钠
铬酸钠32
1590-1003-5纯铝及含Mg、Mn和Si的合金、也可用于含Cu量少的合金、灰色可做油漆底层5碳酸钠
铬酸钠
硅酸钠47
14
0.06-190-10010-15纯铝、Al—Mn（淡透明银色）、Al—Mg—Si硬状态、硬的Al—Si和Al—Mg合金，鲜明金属色空隙少，不能很好的着色，不宜做油漆底层6铬酸钠
氢氧化胺0.1
29.670-8020-50各种铝合金、灰色有斑点膜层似搪瓷7碳酸钠
重铬酸钾20.4
590-10010-18各种铝合金、灰色可在酸溶液中发白
（一）阳极氧化处理的一般概念
1、阳极氧化膜生成的一般原理
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的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢、铝等。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。
2、阳极氧化电解溶液的选择
阳极氧化膜生长的一个先决条件是，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的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。适用于阳极氧化处理的酸性电解液见表-4。
表-4氧化处理的酸性电解液
酸类电离常数形成电压基膜颜色硫酸2×10-2（第二次电离的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、阳极氧化的种类
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。按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。按膜层性子分有：普通膜、硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。铝及铝合金常用阳极氧化方法和工艺条件见表-5。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。
表-5铝及铝合金常用阳极氧化方法
系列名称电解液组成电流密度
A/dm2电压
V温度
/度时间
min颜色膜厚
μm备注硫酸Alumilite（美）硫酸，10%-20%DC1-210-2020-3010-30透明5-30易着色，耐蚀硫酸交流法硫酸，12%-15%AC3-4.517-2813-