1常见故障及分析

1、1常见故障及分析(1) 铝合金制品经硫酸阳极氣化处理后，发生局部无氧化摸，呈现肉眼可见的黑斑或条纹，氧 化膜有鼓瘤或孔穴现象。此类故障虽不多见但也有发牛。上述故障原因，-般与铝和铝合金的成分、组织及相的均匀性等冇关，或者与电解液屮所溶解 的某些金属离子或悬浮杂质等冇关。铝和铝合金的化学成分、组织和金属相的均匀性会影响氧化 牍的生成和性能。纯铝或铝镁介金的氧化膜容易生成，膜的质量也较佳。而铝硅合金或含铜量较 高的铝合金，氧化膜则较难生成，h生成的膜发暗、发灰，光泽性不好。如果表面产生金属相的 不均匀、组织偏析、微杂质偏析或者热处理不当所造成各部分组织不均匀等，则易产牛选择性氧 化或选择性溶解。若

2、铝合金屮局部硅含量偏析，则往往造成局部无氧化膜或呈黑斑点条纹或局部 选择性溶解产生空穴等。另外，如果电解液中有悬浮杂质、尘埃或铜铁等金属杂质离子含量过高, 往往会使氧化膜出现黑斑点或黑条纹，影响氧化膜的抗蚀防护性能。(2) 同槽处理的阳极氧化零件，有的无氧化膜或膜层轻薄或不完整，有的在夹具和零件接触处 有烧损熔蚀现象。这类故障在流酸阳极氧化工艺实践屮往往较多发牛，严重影响铝合金阳极氧化 质量。由于铝氧化膜的绝缘性较好，所以铝合金制件在阳极氧化处理而必须牢固地装挂在通用或专用 夹具上，以保证良好的导电性。导电棒应选用铜或铜合金材料并要保证足够接触面积。夹具与零 件接触处，既要保证电流白由通过，又

3、要尽可能减少夹具和冬件间的接触卬痕。接触而积过小, 电流密度太大，会产牛过热易烧损零件和夹具。无伞(化膜或膜层不完整等现彖，主更是由于夹具 和制件接他不好，导电不良或者是rh于夹具上氧化膜层未彻底清除所致。(3) 铝合金硫酸阳极氧化处理后，氧化膜星疏松粉化甚至手一摸就掉，特别是填充封闭后，制 件表面出现严重粉层，抗蚀性低劣。这一类故障多发生在夏季，尤其是没有冷却装置的硫酸阳极 化杷，往往处理1-2 «零件后，疏松粉化现象就会出现，明显地影响氧化膜的质量。由于铝合金阳极氧化膜电阻很大，在阳极氧化工艺过程中会产牛大量焦耳热，槽电压越高产牛 热最越大，从而导致电解液温度不断上升。所以在阳极

4、氧化过程屮，必须采用搅拌或冷却装置使 电解液温度保持在一定范围。一般情况下，温度应控制在1326°c,氧化膜质量较佳。若电解 液温度超过30°c,氧化膜会产生疏松粉化，膜层质量低劣，严重时发生''烧焦现象。另外，当 电解液温度恒处时，阳极电流密度也必须予以限制，因为阳极电流密度过高，温升剧烈，氧化膜 也易疏松呈粉状或砂粒状，对氧化膜质量十分不利。(4) 偶然发牛铝合金硫酸阳极氧化后氧化膜暗淡无光，有时产牛点状腐蚀，严熏时黑色点状腐 蚀显著，导致零件报废，引起较大损失。这类故障往往是偶然发生并冇特姝原因造成的。在铝合金阳极氧化过程中，屮途断电又重新给 电，往往

5、会使氧化膜暗淡无光，而中途停电零件在清洗梢停留过久，清洗水槽酸度过高，水质不 净,含悬浮物、泥砂等较多,往往会使铝合金制件发生电化学腐蚀,发牛点状腐蚀黑斑等。有时 向电解液屮添加自来水，水经漂白粉处理且ci含量超标或冇时盛装过hci的容器未经彻底清洗 乂盛装硫酸，都会使阳极氧化电解液中混人超量的cl，从而导致铝合金零件阳极氧化产生点状 腐蚀使产品报废等。2预防故障的措施铝合金硫酸阳极氧化氧化膜质量好坏，抗蚀防护性能的优为主耍取决于铝合金的成分，膜层厚 度以及阳极氧化处理工艺条件，如温度、电流密度、使用水质及阳极氧化后的填充封闭工艺等。要减少或避免阳极氧化故障提高产品质量要从微细处着手，采取有效

6、措施。(1) 对不同的铝合金，如铸造成型、压延成型或机械加工成型或经热处理焊接等工序，要根据 实际怡况选择适宜的前处理方法。比如，浇铸成型的铝合金表而，其非机加工表面一般应采用喷 砂或喷丸除净其原始氧化膜、粘砂等。对硅含量较高的铝合金(尤其是铸铝)应经过含冇5%左右 氢氟酸的硝酸混合酸溶液浸蚀活化，才能有效地保持良好的活化表而，确保氧化膜质量。不同材 质的铝介金，裸铝和纯零件或人小规格不同的铝和铝合金零件，一般不宜同槽氧化处埋。対丁搭接、点焊或御接的铝合金组合件，对丁在阳极氣化过程中易形成气袋不易排除的铝合金 制件，从质量考虑，一般不允许采用硫酸阳极氧化工艺。(2) 装挂夹具材料必须确保导电良

7、好，一般选用硕铝合金棒，板材要保证冇一定弹性和强度。 拉钩宜选用铜或铜合金材料。已使用过的专用或通用工夹具如阳极氧化处理时再次使用，必须彻 底退除其表面氧化膜，确保良好接触。工夹具既要保证足够导电接触面积，乂要尽量减少夹具印 痕。如果接触面太小，会导致烧损熔蚀阳极氧化零件。(3) 硫酸阳极氧化溶液的温度必须严格控制，最佳温度范围是1525°c。硫酸阳极氧化工艺 过程中需采用压缩空气搅拌，并应配备制冷装登。在无制冷装這的情况下，在硫酸电解液中加入 1.5%2.0%的内三酸或草酸、乳酸等竣酸，可以使阳极氧化溶液温度范圉超过35°c而避免或 减少氧化膜的疏松或粉化。一些工艺试验和

8、生产实践已证实，在硫酸阳极氧化电解液中加入适量 竣酸或丙三醇可有效减少反应热效应的不良影响，町以在不降低氧化膜厚度和硕度的条件下提高 阳极氧化电解液的温度允许上限，在保证质量的丽提f,提高牛产效率。另外，控制温度恒立的 条件下，也要注意冇效控制阳极电流密度，才能更好地保证氧化膜质量。(4) 硫酸阳极氧化电解液所使用的水质及电解液中的冇害杂质必须严格控制。配制硫酸阳极氧 化溶液不宜用自來水，尤其不能用浑浊的含ca2+, mg2+, sio32及c卜含量高的自来水。 一般情况下，水中c卜浓度达25mg/l时就会対铝合金的阳极氧化处理产生有害影响。ci(包括 其它卤族元素)町破坏氧化膜牛成，甚至根本

9、形不成氧化膜。硫酸阳极氧化应选用软化水、去离 了水或蒸懈水，电解液屮的ccl-<15mg/l,总矿物质<50mg/u硫酸溶液在阳极氧化工艺过程中，会产生油污泡沫及悬浮杂质，应定期排除。硫酸阳板氧化溶 液屮常见的其他有害杂质还有cu2+, fe3+, ai34-等。如果杂质含量超过允许含量，会产生 有害影响，可部分或全部更换硫酸溶液，才能有效保证铝合金硫酸阳极氧化质量。铝合金硫酸阳极氧化处理是广泛应用-ii成熟的抗蚀防护装饰处理工艺，只要严格执行工艺条 件，认真操作，硫酸阳极氧化氧化膜质量是完全可以保证的。阳极氧化处理(1) 基本过程。表而预处理后难免出现型材松动，在进入氧化杷前一般

10、要再紧料一次，以确保 导电良好。导电不良会引起电解着色的许多问题，如色浅、色羌等。铝合金挤压材阳极氧化一般 用点流硫酸阳极氧化，阳极是特加工的铝型材，阴极用挤压的铝板或6063板。为了增加刚性, 可将阴极断面制成齿状或波纹状，小厂也可用铅板。小零件的阳极氧化可以用交流电，阴阳两极 都用面积相同的待处理铝零件，处理时间应比宜流氧化延长1倍以上。(2) 工艺条件与膜厚。硫酸阳极氧化得到的是多孔膜，氧化开始瞬间牛成类似阻挡层的薄膜， 膜在硫酸屮溶解出现孔洞，孔洞延长使膜生长。膜的厚度与通过电量成正比，也就是与电流密度 和氧化时间成止比。氧化膜厚度按公式6=klt计算，其屮6为氧化膜厚度(pm)zi为

11、电流密度(a/dm2) zt为电解时间(min), k为系数，一般取0.3,实际上k值是由试验确定的，它与工 艺参数密切相关，在同样工艺下，厚膜与薄膜也不同。此外，氧化膜厚度也不可能随阳极氧化时 间无限增加，而是有一个与工艺条件有关的极限氣化膜厚度。在生产厚膜时，一般适当降低硫酸 浓度和温度，提高电流密度，并采取空气搅拌。（3）阳极氧化处理的工艺操作耍点:1）硫酸阳极氧化一般选恒流，根据阳极氧化总面积和电流密度计算出总电流，对冇型腔的铝材, 氧化面积应计算大约100300mm 段的内表面面积。2）需要电解着色处理的，每一挂料应是一-种规格，以避免色差。3）导电梁与导电座z间接他良好，接触温升小

12、于30°c。4）单根导电梁，如载流人t 8000a时，建议考虑两端导电。5）阴极使用极板套气袋可减少酸气析出，但应加人槽液循环量，最好每小时循环3次以上。槽 液循环在槽底使冷酸液均匀输入槽内。空气搅拌可适当降低循环量，但搅拌一定耍均匀平稳，以 免绑料松动。6）氧化结束应及时水洗，停电后酣在氧化槽时间过长（长t2min），将影响着色与封孔质量。7）阴极板使用寿命与氧化状态冇关，氧化槽开开停停，阴极板最容易损坏。应及时更换损坏的 阴极板，以免阴阳极而积比例失调。8）阳极氧化电压上升应取软启动，电压上升时间一-般为10-15s阳极氧化染色浅谈随着人们生活水平的提髙，对家居装饰的要求也越来越

13、髙，不仅要求有良好的性能，同时乂要冇 亮丽的色彩。粉末喷涂方兴未艾，既冇良好的性能，又冇让人们满意的色彩。但是，厚厚的粉末 遮住了金属应冇的光泽而略显遗憾。阳极氧化染料正好弥补了这点遗憾，既保持了金属光泽，乂 有极其艳丽的色彩，不仅可以用在家用电器、汽车、铭牌标识等，也是家居装饰的不错选择。本 文主要针对硫酸阳极氧化染色，是作者在工作积累的一些经验，与人家一同探讨。1氧化染色原理众所周知，阳极氧化膜是由大量垂宜于金属表面的六边形晶胞组成，每个晶胞中心育一个膜孔, 并具有极强的吸附力,当氧化过的铝制品浸入染料溶液中，染料分子通过扩散作川进入氧化膜的 膜孔中，同时与氧化膜形成难以分离的共价键和离子

14、键。这种键结合是可逆的，在一迅条件下会 发生解吸附作用。因此，染色z后，必须经过封孔处理，将染料固定在膜孔屮，同进増加氧化膜 的耐蚀、耐磨等性能。2阳极氧化工艺对染色的影响在氧化染色整个流程中，因为氧化工艺原因造成染色不良是比较普遍的。氧化膜的膜厚和孔隙均 匀一致是染色时获得均匀一致颜色的前提和基础，为获得均匀一致的氧化膜，保证足够的循环量, 冷却量，保证良好的导电性是举足轻重的,此外就是氧化工艺的稳定性。硫酸浓度，控制在 180-200g /lo稍高的硫酸浓度可促进氧化膜的溶解反应加快，利于孔隙的扩张，更易于染色; 铝离子浓度，控制在5-15 g/lo铝离子小于5g/l,生成的氧化膜吸附能力

15、降低，彩响上色 速度，铝离子大于15 g/l时，氧化膜的均匀性受到影响，容易出现不规则的膜层。氧化温度，控制在20°c左右，氧化槽液的温度対染色的影响非常显著，过低的温度致使氧化膜 的膜孔致密，染色速度显著减缓；温度过高，氧化膜蔬松，容易粉化，不利于染色的控制，氧化 槽的温差变化应在2°c以内为宜。电流密度，控制在120180a/m2。电流密度过人，在膜厚一处的情况下，就耍相应地缩短 铝制品在槽中的电解时间，这样，氧化膜在溶液中的溶解减少，膜孔致密，染色时间加长。同时, 膜层容易粉化。膜厚，染色要求氧化膜厚度一般在10pm以上冲溶液。膜厚过低，染色容易出现不均匀现象， 同时

16、在要求染深色颜色(如黑色)时，因为膜厚不够，导致染料的沉积量育限，无法达到耍求的颜 色深度。总而言之，阳极氧化作为染色的前工序，是染色的基础。阳极氧化的问题在染色之前，我们很难 看到或者根木无法看到，一染上色z后，我们会清晰地看到诸如颜色不均匀的现象。而此时, 生产工作者往往会把问题的原因归于染色的不正常，而忽略在氧化工艺上寻找原因。我在刚接触 氧化染色时就常犯这些错误。3染色3. 1染色前的水洗阳极氧化之后，氧化膜的膜孔中残留冇硫酸溶液，因此，染色之前必须将铝制品彻底淸洗干净。 避免给染色槽带人杂质离子，尤其是磷酸根离子、氟离子等，在染色槽z前设立纯水清洗，并忖 要对水质进行监控是十分必要的

17、。3. 2染色槽的配制在染色所用的染料中，大多数是有机染料，有机染料容易发霉。为有效地防止槽液发霉，配制槽 液前，可以用漂白粉，苯酚-类的药物将槽体消毒。配制槽液时，加人防禄剂可以冇效地延长染 色液的使用时间。槽液配好z后要存放数小时，才能投入使用，为保证ph值稳定，可以加入醋 酸一一醋酸钠缓3. 3染色过程控制(1) 温度染色过程屮，染色速率随温度的升高而加快，因此，染一定深度的颜色所需的时间随温度升高而 缩短。同时，梢液温度上升，同步封孔也会加快，如果温度过高，同步封孔过快，在染料分子还 未冇足够量吸附在膜孔屮，染料的积聚就会因氧化膜的膜孔闭合而中止，无法达到要求的深度, 而相对较低的温度

18、下染色，可以染出更深的颜色，但相应的时间要长，因而，针对不同的色泽要 求，可以适当调整染色温度，避免染色时间过长或过短。(2) 染料浓度根据吸附定律，在一定工作条件下，染料在阳极氧化膜上的吸附量随着染料浓度的提高而增大。 不过，这一规律只在氧化膜本身还具育吸附能力时适用。对于不同深度的颜色，染料浓度也应作 相应调整，在最初配制槽液时，尽可能配制较低浓度的溶液，随着生产的进行，染料不断地消耗, 要不断补充消耗的部分，补充时要少量多次。如果对染料进行浓度测定，要考虑杂质离子的影响, 实际的冇效浓度跟检测可能冇较大差别，因此，要定期对染色槽的实际染色力进行对比检测。 为保证稳定的染色力，生产一段时间后，可以部分的更换梢液。(3) 时间跟电解着色一样，当其它条件不变时，颜色随时间的延长逐渐加深