金属阳极氧化工艺介绍-做手机行业的拿走不谢!

质量工程师之家2020-06-29 15:53:02

 

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最近两年都比较流行金属工艺,市面上流行的机器多少都会有大块金属,高端机更是用铝合金全金属CNC+纳米注塑,而金属的表面处理工艺常用的也就是阳极氧化了,今天就介绍一下阳极氧化的工艺流程和主要问题点:

  1. 铝阳极氧化工艺流程及工艺说明:

    阳极氧化大致流程如下:

  1. 2.铝和铝阳极氧化:

    A、铝的化学性质活泼,在干燥空气中铝的表面立即形成厚约5um的致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水。

    B、铝是两性的,既易溶于强碱,也能溶于稀酸。

C、将铝及其合金置于适当的电解液中作为阳极进行通电处理,此处理过程称为阳极氧化。

D、经过阳极氧化,铝表面能生成厚度为几个至几百个微米的多孔蜂窝状的氧化膜。

2.1阳极氧化前处理

2.2.1脱脂和除油:使铝件表面上的油膜附着力降低甚至离开表面,使得下一步碱蚀中表面

油污能轻易去除,均匀碱蚀。

脱脂剂成分:酸性脱脂剂2%-3%,槽液主成分为硫酸(H2S04)或磷酸(H2P04)

槽液温度:室温

脱脂时间:3~5min。

2.2.2碱腐蚀:与铝件反应,去除表面污物,除掉自然氧化膜的过程,目的是活化表面,也

有去除挤压条纹,获得不同反光性表面的作用。

碱蚀槽液:氢氧化钠(Na0h)溶液,浓度40~60g/L

槽液温度:40~80℃

碱蚀时间: 3~10s

2.2.3 中和1:去除碱蚀后表面的污渍挂灰,以获得比较洁净的表面。同时也可以中和残留的碱性溶液与铝件表面化学反应的作用。

槽液成分:硝酸(HNO3)溶液,浓度120~150g/L

槽液温度:室温

中和时间:5~15s

2.2.4 电解抛光:利用电流的作用,使铝合金发生电化学反应,在铝合金表面凹凸不平的部分发生不同程度的深解,使铝件表面产生光滑的镜面效果。电解抛光的铝件,经过后续的阳极氧化处理仍能保持大部分光泽。高纯铝片(99.99%)经过电解抛光,可以得到反射率接近100%的镜面效果。铝片的纯度越高得到的反射率越高。

抛光液成分:磷酸-铬酸型,磷酸-硫酸,铬酸型,磷酸-硫酸-甘油型

槽液温度:室温至90℃,

通电电流密度:10~20A/dm2

抛光时间:10~30s

2.2.5化学抛光:通过铝与化学抛光液发生的化学离子反应,在铝合金表面凹凸不平的部分发生不同程度的深解,在铝件表面产生光泽度效果。

抛光槽液成分:磷酸75%(体积分数),硝酸15%(体积分数),硫酸10%(体积分数)

槽液温度:90~110℃

抛光时间:5~15s

2.2.6 中和2:去除在酸性溶液抛光后表面的污渍挂灰,以获得比较洁净的表面。同时也可以中和残留的酸性溶液与铝件表面化学反应的作用。

槽液成分:金属盐溶液(硫酸铜CuSO4),浓度100~150g/L

槽液温度:室温

中和时间:5~20s

3。阳极氧化:以铝或铝合金制品为阳极放置于电解质溶液中,利用电解作用使其表面形

成氧化铝薄膜的作用。电流通过时,阴级上放出氢气;阳极上析出的氧不仅是分子状态

的氧,还有原子氧和离子氧,通常反应中都以分子氧表示,作为阳极的铝被析出的氧所

氧化,形成无水的氧化铝膜,氧化膜的孔隙直径大约为0.01-0.03um,生成的氧也并不

是全部与铝发生作用,一部分会以气态的形式析出。阳极氧化主要有三种方式:硫酸阳

极氧化、硬质阳极氧化、瓷质阳极氧化,主要使用的是硫酸阳极氧化工艺。

3.1硫酸阳极氧化

槽液成分:主成分为硫酸溶液(H2S04),150~180g/L AL离子:5~15g/L

槽液温度:18~22

氧化电压:14~18V

电流密度:0.6~3 A/dm2

氧化时间:10~60 min,根据不同产品及颜色制定具体氧化时间

氧化膜厚:根据不同的颜色及工艺需求,氧化膜厚可以做到5-50um,如在溶液中适量加入草酸溶液,

氧化膜的韧性会得到适当优化。

3.2硬质阳极氧化:硬质阳极氧化是铝及铝合金表面生成厚而坚硬氧化膜的一种工艺方法。

硬质膜的最大厚度可达250μm ,纯铝上形成的膜层微硬度为12000-15000MPa,合金的

一般为4000-6000MPa,与硬铬镀层的相差无几,它们在低符合时耐磨性极佳,硬质膜

的孔隙率约为20%左右,比常规硫酸膜低。

3.3瓷质阳极氧化:瓷质阳极氧化是指铝及铝合金在草酸、柠檬酸和硼酸的钛盐、锆盐或钍盐溶液中阳极氧化,溶液中盐类金属的氢氧化物进入氧化膜孔隙中,从而使制品表面显示出与不透明而致密的搪瓷或具有特殊光泽的类似塑料外观的处理过程。瓷质阳极氧化处理工艺流程与常规硫酸阳极氧化基本一致,不同的是瓷质阳极氧化是在高的直流电压(115-125V)和较高的溶液温度(50-60度)、电解液经常搅拌、经常调节pH值使之处于1.6-2范围内的条件进行。

3.4、染色:将阳极氧化过后的铝件表面的氧化膜放置在染色溶液中使色分子吸附于阳极氧化膜的孔隙内。阳极氧化膜的孔隙直径大约为0.01-0.03um,染料在水中分离单分子,直径为大约0.0015-0.0030um.

染色方式:分为热染和冷染。热染是值在染色溶液加温的情况下进行染色,所有氧化膜吸附染色分子的速度快,但对时间精度要求高较难控制,所以通常选用冷染。

槽液成分:有机染料溶液,根据不同品牌的染料测试PH值

槽液温度:常温

氧化时间:5~50 min,根据不同产品及颜色制定具体染色时间

3.5、封孔:新鲜的阳极氧化膜在沸水或接近沸点的热水中处理一定时间后,失去活性,不再吸附染料,已染上的颜色不易褪去,这一过程就是封孔。

封孔方式:高温封孔、中温封孔、低温封孔,考虑成本及技术难度等因素,现在主要使用的是低温封孔。

槽液成分:低温镍封孔剂溶液,Ni离子:0.8~1.2g/L、F离子:0.35~0.6g/L,PH值:5.6~6.5

槽液温度:20~30℃

封孔时间:10~30 min,根据不同产品及颜色制定具体封孔时间

4.常见问题:

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