常用铝型材表面阳极氧化处理工艺有哪几种？

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常用铝型材表面阳极氧化处理工艺有哪几种？

艾普斯丨 2018.09.21 丨 18109

铝是一种化学性质非常活泼的金属，以铝为主要合金元素加入其它的合金挤压出来的工业铝型材，表面生成的氧化膜层非常薄，只有0.5-4μm厚，具有很好的吸附能力，但抗腐蚀能力不强，要经过多种表面处理才能提高铝型材的力学性能和使用寿命。常用的表面处理方式主要有阳极氧化、电泳涂装和静电粉末喷涂，这几种方式在当前的市场中占有相当大的比重，今天着重讲解一下阳极氧化处理。

阳极氧化的主要原理

在进行阳极氧化时，以置入电解质溶液中的铝型材为阳极，在电解质的作用下，在铝型材的表面生成一层致密的氧化膜，这个过程称这铝型材阳极氧化处理，如果没有特别说明，通常是在硫酸溶液中进行阳极氧化，其化学反应式如下：

①2H﹢+2e﹣===H₂↑

②4OH﹣+4e﹣===2H₂O+O₂↑

③2Al³﹢+3O²﹣===Al₂O₃+热量

④Al₂O₃+3H₂SO₄→Al₂(SO₄)+3H₂O

在这一系列的化学反应过程中，阳极上生成的氧并不是全部与铝发生反应生成氧化膜，还有一部分以气体的形式逸出，所以开始只是生成一层薄而致密的氧化膜，当与硫酸发生反应后，致密的氧化膜便开始变成多孔的氧化膜，随着电解液逐渐渗透到孔隙中，孔隙中露出的铝又生成一层新的氧化膜，使整个氧化膜得到进一步的修补，这层新的氧化膜紧接着发生新一轮的溶解，又出现新的孔隙，从孔隙中流出来的铝又被电解，重新生成一层新的氧化膜，每层氧化膜都保持着0.014-0.05μm的厚度，如此不断地循环反应，将一个个彼此立的孔隙中生成的氧化膜向四面八方展开，最终生成一层致密均匀多孔的氧化膜层覆盖于工业铝型材的表面。

阳极氧化的方法

铝型材阳极氧化的主要方法有三种：硫酸阳极氧化、草酸阳极氧化和铬酸阳极氧化，每种方法都有不同的工艺参数、不同的特点以及优势与劣势，一般情况下，阳极氧化就是指的硫酸阳极氧化方法。

1、硫酸阳极氧化

硫酸阳极氧化的主要工艺参数（直流电）

工艺项目	指标范围	说明
氧化电压	12-18V	当电压降低时，膜层厚度与硬度会降低。
电流密度	1-1.6A/dm³	电流密度过高时，型材表面附着力会下降，耐腐蚀性与耐磨性都下降，导致封孔效果不佳。
槽液温度	18-22℃	当槽液的温度上升时，膜厚与硬度降低，表面附着力上升。
硫酸浓度	15-200g/L	当硫酸浓度降低时，型材表面的附着力下降，而膜厚与硬度会上升。
铝离子浓度	＜20g/L	当铝离子浓度偏高时，氧化膜的吸附能力下降，工业铝型材表面出现白斑。
氧化时间	20-30min	当氧化时间减小时，耐腐蚀性与吸附能力下降，硬度会上升。

2、草酸阳极氧化

草酸阳极氧化的主要工艺参数（以英美法为准）

工艺项目	指标范围	说明
氧化电压	50-65V	草酸阳极氧化可采用直流电、交流电或直流与交流电叠加，不过直流电容易出现膜层孔蚀，交流电的膜层抗腐蚀性较高，但着色效果不佳，不同的合金材料的工业铝型材采用草酸阳极氧化所获得膜层的厚度和颜色不同。
电流密度	DC1-1.5A/dm³
槽液温度	30℃
草酸浓度	5-10%
氧化时间	10-30min
膜厚	15μm

3、铬酸阳极氧化

铬酸阳极氧化的主要工艺参数（直流电）

尺寸偏差小的抛光零件		一般零件或焊接件		说明
工艺项目	指标范围	工艺项目	指标范围	用3-10%浓度的铬酸阳极氧化方法，获得的氧化膜只有2-5μm，比前二种方法都要薄，可保持原有材料的抗拉强度，不过耐磨性较差，不易染色，一般适合于对尺寸偏差小的加工零件、钣金件，以及用硫酸难以加工的高难度铸件，对于含铜量大于4%的工业铝型材产品不适合用铬酸阳极氧化处理方法。
铬酸酐CrO₃浓度	0-35g/L	铬酸酐CrO₃浓度	95-100g/L
氧化电压	0-40V	氧化电压	0-40V
电流密度	0.2-0.6A/dm³	电流密度	0.3-0.5A/dm³
槽液温度	40±2℃	槽液温度	37±2℃
氧化时间	60min	氧化时间	35min
阴极材料	铅板或石墨	阴极材料	铅板或石墨
pH值	0.65-0.8	pH值	＜0.8
阴阳极面积比	3：1

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