阳极处理工艺流程讲义PowerPoint 演示文稿

1、11/10/2021.1鋁及其合金陽極處理技術介紹鋁及其合金陽極處理技術介紹11/10/2021.2內內 容容一一.概述概述二二.陽極處理陽極處理工藝流程工藝流程三三.陽極顏色管控陽極顏色管控四四.生產操作注意事項生產操作注意事項五五.不良品分析不良品分析六六.結束語結束語11/10/2021.31. 什么叫做陽極氧化？什么叫做陽極氧化？v將鋁合金制件在硫酸、鉻酸、磷酸、草酸等電解液中，作陽極進行電解處理。由水的電解產生初生態的氧具有很強的氧化能力，它與陽極鋁作用生成氧化物，并形成氧化物膜層。2. 陽極氧化陽極氧化作用？作用？v通過陽極氧化處理，可以在鋁合金表面形成一層氧化物膜，具有如下作用。

2、v(a)提高硬度v(b)防腐蝕v(c)裝飾作用一一. .概述概述11/10/2021.43. 3. 陽極陽極處理適合何種材料？處理適合何種材料？v(a)鋁合金v(b)鎂合金v(c)鈦合金4. 4. 鋁合金為什么要進行陽極處理？鋁合金為什么要進行陽極處理？v(a)氧化膜薄，抗蝕性差v(b)硬度低，耐磨性差v(c)不能染色11/10/2021.55. 5. 陽極陽極處理在工業上有哪些應用？處理在工業上有哪些應用？v徑陽極氧化處理后的鋁材用途廣泛，可用于航空航天、機械、電子、建筑等工業領域。主要起到如下功能：vA防護性氧化膜vB防護-裝飾性氧化膜vC功能性氧化膜v (a)硬質氧化膜：v (b)自潤滑

3、氧化膜v (c)絕緣性氧化膜v (d)磁性氧化膜v (e)光吸收氧化膜v (f)催化膜 11/10/2021.66.經陽極處理的鋁合金產品有哪些？經陽極處理的鋁合金產品有哪些？飾物飾物門窗門窗 建筑建筑美容品美容品3c產品產品交通交通化妝品化妝品11/10/2021.7陽極氧化陽極氧化+ +蝕刻蝕刻LOGO雙色陽極氧化雙色陽極氧化多色陽極氧化多色陽極氧化化學蝕刻化學蝕刻+ +陽極氧化陽極氧化11/10/2021.8 MOTOROLA11/10/2021.9二二.陽極處理流程陽極處理流程脫脂陽極氧化染色封孔烘乾鹼性腐蝕化學拋光中和剝黑膜11/10/2021.10目 的:除去沖壓/拋光等工段殘余的

4、油脂與蠟澤 主反應: 脫脂液中的鹼與工件表面的油脂反應,生成 水溶性的肥皂與甘油(C17H35COO)3C3H5+3NaOH 3C17H15COONa+C3H5(OH)3 硬脂酸酯 鹼 肥皂 甘油 乳化:除去工件表面無法皂化的油與蠟 性質:弱碱 溫度:50-55攝氏度 時間:4-8分鍾 設備:超間波清洗 化學藥品:R100 註意事項:1.溫度 2.濃度 3.超音波頻率 脫脫 脂脂11/10/2021.11脱脂剂主成分: 乳狀清潔劑: 石臘,三羟基三乙胺，油酸，松油浸泡清潔劑: 磷酸三钠，硅酸钠，六甲磷酸钠，碳酸钠中級清潔劑: 碳酸钠，硅酸钠，多磷酸钠重級清潔劑: 苛性钠，磷酸三钠，硅酸钠酸性清

5、潔劑: 硫酸，磷酸蒸氣清潔劑: 三氯乙烯，四氯乙烯11/10/2021.12鹼鹼 咬咬目的: 1.除去工件表面原有之Al2O3不導電層 2.調節工件表面的亮啞度(鹼咬=鹼腐蝕,破壞工件表面平整 性造成光線散(漫)射,影響外觀主反應:先進行: Al2O3 +OH- NaAlO2+其它后進行: Al+NaOH NaAlO2+H2+其它性質:強碱 溫度:50-60攝氏度化學藥品:R200 主要成份:Na0H時間:20秒-10分鍾註意事項:1.溫度 2.濃度11/10/2021.13剝黑膜剝黑膜目 的: 去除工件表面偏鋁酸鈉及混合金属杂质主反應: M + HNO3 M(NO3)X + NO + H2O

6、 AlO2- + H+ Al3+ + H2O药水组成： 1.主成份: HNO3 2.添加劑:六次甲基四胺 金属盐 性質:強酸 溫度:室溫 化學藥品:HNO3 時間:5-60秒注意事項: 1.不要碰到此藥水以免損壞皮膚 2.加藥時要配戴防護用具11/10/2021.14預浸預浸目的:防止水份進入化學拋光槽性質:中強酸中強酸 溫度:室溫化學藥品: :磷酸磷酸 時間:5-10:5-10秒秒注意事項注意事項: :盡量把工件上面的水份甩幹再入預浸槽盡量把工件上面的水份甩幹再入預浸槽11/10/2021.15化學拋光化學拋光目的: 1.除去工件表面原有之Al2O3不導電層 2.調節工件表面的亮啞度主反應:

7、 2Al + 6H+ 2 Al3+ + 3 H2 Al2O3+6H+ 2Al3+3H2O藥水組成 1.主成份:H3PO4-HNO3 H3PO4-H2SO4 H3PO4-H2SO4-HNO3 2.添加劑: 硝酸銅 硫酸銅 硼酸 酒石酸 苯磺酸鹽11/10/2021.16分類硝酸化拋:性質:強酸 溫度:100-110攝氏度化學藥品:HNO3 H3PO4 BRI-20時間:5-60秒硫酸化拋:性質:強酸 溫度:100-110攝氏度化學藥品:H2SO4 H3PO4 時間:5-60秒11/10/2021.17硝酸-硫酸-磷酸化拋:性質:混合酸 溫度:100-110攝氏度化學藥品:HNO3 H2SO4 H

8、3PO4 BRI-20時間:5-60秒註意事項:1.溫度 2.加藥頻率11/10/2021.18中和中和目 的: 去除工件表面磷酸鹽及少量不溶性杂质主反應: xSi + 4MFx xSiF4 + 4Mx+ AlPO4 + 3H+ Al3+ + H3PO4药水组成： 1.主成份: HNO3 2.添加劑:六次甲基四胺 金属盐 性質:強酸 溫度:室溫 化學藥品:HNO3 時間:5-60秒注意事項: 1.不要碰到此藥水以免損壞皮膚 2.加藥時要配戴防護用具11/10/2021.19 無機酸 酸性電解質 有機酸 混合酸 氫氧化鈉系 磷酸鈉系 鹼性電解液 磷酸二氫鈉系 氫氧化銨系 非水電解液陽極氧化陽極氧

9、化硫酸系鉻酸系磷酸系溶融電解液硼酸甲酸胺系草酸系磺基水揚酸等11/10/2021.20陽極氧化:利用電化學原理, 在鋁工件表面生成一層Al2O3膜,除了抗腐蝕,磨耗目的外,還可以利用Al2O3陶瓷材料的多孔性,填充染料,達成著色的目的 1.陰極半反應陰極半反應 2H+2e- H2(氫氣氫氣) 2.陽極半反應陽極半反應 Al - 3e Al 3+ (1) H2O O2-+2H+ (2) 3O2-+2Al 3+ Al2O3 (3) Al2O3膜生成膜生成 2Al+6H+ 2Al3+3H2 Al2O3+6H+ 2Al 3+3H2O (5) Al2O3膜溶解膜溶解 (3), (4) 是互相競爭的反應,

10、但當(3) , (4) 的反應速率相等時,即表示Al2O3膜的生成與消失速率相同,膜厚不再增長,即使延長氧化時間,都不再有變化 -8-11/10/2021.21鋁陽極氧化膜的生成鋁陽極氧化膜的生成A区膜層生長B区陰擋層形成C区膜層穩定生成,直到溶解與生長速率達到平衡時間/s20304050482620226024ABC電壓/VABC鋁基件阻擋層多孔層Al2O3.H2O鋁陽極氧化膜生成過程示意圖鋁陽極氧化膜生成過程示意圖11/10/2021.22性質:強酸 溫度:20-22攝氏度時間:35-65分鍾 化學藥品:H2SO4注意事項: 1.溫度 2.時間 3.濃度 4.電壓 5.電流 6.陽極氧化時

11、工件置放于陽極11/10/2021.23阳极参数对氧化膜性能的影响阳极参数对氧化膜性能的影响参数参数与克与克莱莱恩恩标标准的偏差准的偏差染色染色强强度的差度的差别别膜机械膜机械强强度的差度的差别别偏高较深较低偏低较浅较高偏高偏低稍浅稍高偏高较浅较高偏低较深较低偏高较深较低偏低较浅较高偏长较深较高偏段较浅较低偏薄较深较高偏厚较浅较低膜厚硫酸浓度铝浓度改善膜的结构电流密度温度时间11/10/2021.24染色前處理染色前處理 Al2O3膜生成后膜生成后,並不宜立刻染色並不宜立刻染色,因為因為Al2O3為無機物質為無機物質,而染料為有機物質而染料為有機物質,兩者之間結合不兩者之間結合不易易.所以必須

12、於染色前在工件表面覆蓋一層兼具無所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具無/有機物質化性的即有機物質化性的即“界面活性剂界面活性剂,以利以利Al2O3 -染料結染料結合合.染色前處理原理圖氧化膜層表面活性物質染色前處理染色前處理有机酸有机酸11/10/2021.25染色前處理染色前處理无机酸无机酸常用酸：常用酸：H2SO4 HNO3优点优点 1.使氧化膜孔隙率增加，提高吸附力使氧化膜孔隙率增加，提高吸附力 2.溶解膜与大气水分反应生成的水合物溶解膜与大气水分反应生成的水合物缺点缺点 氧化膜质量下降氧化膜质量下降 11/10/2021.26染色染色 即將染料分子填充至即將染料分子填充至AlAl2

13、2O O3 3孔隙的過程孔隙的過程, ,染料大致上可染料大致上可分為有機與無機兩種分為有機與無機兩種, ,一般陽極用染料為有機性一般陽極用染料為有機性, ,例煤碳綠例煤碳綠所需的所需的706,804706,804兩種染料兩種染料, ,結構如下結構如下: :染 料染色原理圖氧化膜層11/10/2021.27染色过程: 第一阶段：溶液中迁移 第二阶段：膜外表面吸附 第三阶段：孔内扩散染料与染色染料与染色11/10/2021.28磺酸盐染料的染色机理磺酸盐染料的染色机理含硫酸基酸性染料的染色反应ACBAl Al Al AlO3S -O3S+SO3-O3S-O3S+Al+-O3S-染料+NaHSO4A

14、lHSO4+NaO3S -染料A:共价键B:单个分子离子交换C:胶团离子交换11/10/2021.29O N2O N2O N2O N2SO H3SO H3NH 2O NH 21黑對稱O H NO2HO S2H N2COCH3NO O 2H2SO H2706 綠非對稱O O O H804,706804,706染料結構圖染料結構圖11/10/2021.30濃度控制濃度控制比色法UV法HPLC法11/10/2021.31染色問題點染色問題點一、槽液濃度v濃度變化大v消耗速率不同二、槽液老化v帶入雜質多v染色分子的降解NaO3SSO3NaOHNHCOCH3NN注意事項: 1.溫度 2.時間 3.濃度

15、4.搖擺 5.ph值11/10/2021.32 AlAl2 2O O3 3孔隙填充過染料后孔隙填充過染料后, ,如不加以處理如不加以處理, ,放置一段時間后放置一段時間后, ,孔隙中的染料會逐漸析出孔隙中的染料會逐漸析出或變色或變色, ,為避免此現象發生為避免此現象發生, , 染色后必須將染色后必須將AlAl2 2O O3 3孔隙加以封閉孔隙加以封閉, ,即為即為 封孔封孔 (seal) (seal)封孔封孔封孔原理圖氧化膜層表面活性物質11/10/2021.33 3-1.精密儀器分析精密儀器分析:產品品質的保証產品品質的保証封孔品質耐髒污性能LAB檢量線建線性範圍MassLoss(mg/cm

16、2)StainResistance煤炭綠42-20.29AnthraciteLight偏亮偏綠偏藍深黑5.9-0-1.9BlackVersion-1偏亮ok偏藍深藍7.9-0-17Dark Blue偏暗ok偏藍淺藍43-3-13Mist blueokok偏藍白金76-014.8WhiteGold偏暗ok偏黃暗紅362815.2NormalDark Red偏亮偏紅okSlighttrace aftertest but特殊藍42-3-17SpecialBlue-Normal測染色槽中雜質的含量對染色能力影響程度.可分析染色槽中金屬離子的含量,確定槽液的老化程度.NA.NA.0.0918Normal

17、0.0405Normal0.183-0.75g/L0.0859 0.2-0.8g/L.0.0691已經建立檢量線,可以分析染料濃度0.078-0.728/L0.0424Normal0.0533Normal0.253-0.752g/L0.0365Normal0.2-0.8g/L0.2-0.8g/L染色力測試可分析染色槽中金屬離子的含量,確定槽液的老化程度.0.2-0.8g/L顏色色差儀(Colorimeter)紫外-可見光譜儀(UV-VIS)感應耦合電漿分析儀(ICP)三、陽極顏色管控三、陽極顏色管控11/10/2021.343-2顏色問題點及改善顏色問題點及改善顏色顏色配配方方試作試作問題點問

18、題點改善對策改善對策送送樣樣試量試量產產現現況況煤碳綠AnthraciteLight2/242/25-2/271-1. 發黃1-1. 調試其濃度/溫度OK 3/23已量產深黑BlackVersion-12/242/26-2/292-1.亮度不夠2-2.黑色不夠2-1.增長化拋時間;2-2增加膜厚;OK 3/23量試ok深藍Dark Blue2/242/30-3/23-1.不夠藍3-1.調整pH值,溫度,染色時間OK 3/24量試ok淺藍Mist Blue2/243/3-3/74-1.太藍發濛4-1.降低膜厚;OK 3/24已量產白金WhiteGlod3/63/8-3/105-1.不夠沙5-2.

19、不夠亮5-1.酸式打沙轉變為鹼式打沙;5-2.增加二次化拋;OK 3/24已量產暗紅Dark Red3/63/13-3/176-1.不夠沙6-2.不夠亮6-3.不夠紅,偏離6-1.酸式打沙轉變為鹼式打沙;6-2.增加二次化拋;6-3.偏離色系,改變pH值;OK 3/25量試ok特殊藍SpecialBlue2/242/25-2/307-1.發白7-2.表面無條紋7-1.改變pH值;7-2.增加鹼咬時間;OK 3/23已量產亮銀SilverBright2/243/14-3/208-1.發黃8-2.不夠沙8-1.延長沙時間8-2.增加打沙濃度OK 3/25量試ok淺軍綠Off Black2/242/

20、25-2/279-1.偏黃9-1.改變配方OK 7/12量試ok深灰FlannelGrey6/16/5-6/1010-1.太灰,不綠10-1.調試濃度OK 6/15量試ok11/10/2021.353-3嚴格制程管理嚴格制程管理:外觀界制程條件整理外觀界制程條件整理長短 長 短長短 長短高低長短高 低有條紋無條紋過啞過亮亮啞深淺沙面粗糙沙面不夠暗紅特殊藍深藍淺藍白金偏白偏深偏白淺 深深淺顏色煤炭綠化拋亮啞陽極前處理條件深黑打沙化拋鹼咬膜厚偏淺粉紅偏黑偏紅艷紅染色偏深活化偏淺pH值時間S200D40011/10/2021.363-4.掌握染料特性掌握染料特性 1.化學元素特性:有機,無機及重金屬

21、絡合物 2.特殊應用:適合何種材料表面 3.耐光值:遵照ISO標準在光源下曝露100小時的試樣,用 ISO的八級藍標尺作肉眼檢查 1=低 2=中度 5=好 6=很好 7=優 8=傑出 4.染色條件: pH值 ,溫度,時間 5.拼色:與其它染料的兼容性 6.封閉條件:鹽類封孔,沸水封孔 7.染色液中雜質離子的敏感度 11/10/2021.373-5.設備周邊配合設備周邊配合 項目類別設備名稱功能基本規格特殊要求主設備整流器電解氧化25V /2000A精密SCR主設備冰水機穩定槽液溫度50冷凍吨4-18 主設備烘干設備去除表面水份85熱風循環環保設備抽風裝置去除有毒氣體40HP 600m3/mm負

22、壓式吸氣 靜壓130mmAq環保設備廢水分流裝置酸碱水分流PH7 硫酸H+ 磷酸 硝酸環保設備磷酸處理設備去除磷酸根3吨/時含磷5PPM附屬設備過瀘機過瀘槽液雜質230L/min5 /m棉芯制工具鈦挂具夾持工件作電解鈦質勾夾式導電性強11/10/2021.38vA.陽極氧化膜的質量vB.染料的種類、濃度及處理條件（如溫度）vC.儀器管控v (a)光澤度v (b) 色差儀v (c)色差比較法3-6.陽極顏色管控對策陽極顏色管控對策11/10/2021.391. 陽極處理生產現場四、操作注意事項11/10/2021.40v2.上下料操作注意事項v a.防刮傷產品v b.防產品靠攏v c.防導電不良

23、v d.戴手套，防刮傷手v e.選鈦合金掛具v f.防產品之間相互刮傷v3.機臺操作注意事項v a.嚴格遵守SOP操作v b.化拋-中和后測光澤v c.陽極后水洗干凈v d.染色后色差測試v e.封孔時間11/10/2021.411.1.產品規格要求產品規格要求移動通訊產品對陽極氧化工藝的要求: a.極佳的防護性與裝飾性 b.耐磨性,有較高硬度 c.色澤均一,膜層透明 d.外觀不允許有缺陷五、不良品分析11/10/2021.42不良項目造成單位不良原因改善對策1.提高機拋切削力2.延長化拋時間凹陷沖壓衝壓前模具上有小顆粒硬物, 衝壓時壓在工件上衝壓前清除乾淨模具上小顆粒1.鐳射焊接能量應調適當2.延長化拋時間3.提高鹼咬濃度,延長鹼咬時間1.衝壓後打磨手