铝合金表面处理阳极工艺

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1、报告：单位：iphone技术效劳部2021年1月9日阳极1.阳极简介及工艺流程。阳极简介及工艺流程。2.主要工艺参数。主要工艺参数。3.品质要求。品质要求。5.工艺问题分析。工艺问题分析。4.阳极设备及挂具。阳极设备及挂具。阳极氧化简介1.阳极氧化：铝及其合金等工件做阳极，铅或石墨等耐腐蚀导电材料做阴极，在一定浓度如硫酸、草酸、铬酸等的导电溶液中，通过外加电压、电流作用，使其外表生成一层一定厚度8-12um),具有良好的力学性能、硬度、耐腐蚀、耐磨性、绝缘性、吸附性等特性的氧化铝膜。阳极线工艺流程脱脂脱脂预浸预浸化抛化抛剥黑膜剥黑膜退遮蔽退遮蔽脱脂脱脂剥黑膜剥黑膜 阳极阳极氧化氧化酸洗酸洗染色

2、染色封孔封孔烘干烘干阳极前预处理阶段1.通过脱脂、化抛、剥黑膜等处理，去除其外表的油污、脏物、氧化皮、重金属杂质等，使铝基体裸露出来，为阳极氧化创造良好的环境。脱脂脱脂预浸预浸化抛化抛剥黑膜剥黑膜退遮蔽退遮蔽脱脂脱脂剥膜黑剥膜黑脱脂也称除油1.为什么进行脱脂处理？在机械冷加工过程中使用的切削油，冷却液，磨削用的油膏等附着在工件外表，造成阳极氧化槽液的污染，也造成氧化膜成长不均，疏松，质量大大下降。同时会影响后面的染色不均，染不上色等等问题。2.脏污来源分析？加工类型加工类型加工方式加工方式粘附的污垢粘附的污垢机械冷加工切削加工金属屑、粉粒（尘）、润滑冷却液粗磨磨料粉尘、磨屑、润滑冷却液精磨、研

3、磨、抛光磨料粉尘、油膏冷轧加工氧化皮、粉尘、润滑油冷压加工（拔丝、拉伸、冲压）油脂脱脂操作条件：1.脱脂槽液浓度555g/L。2.温度：555。3.时间：1.50.5min。4.药品R105：硼砂(Na2B2O4，25%)、焦磷酸钠(Na3PO4，溶解速率，膜层不断变厚；溶解速率，膜层不断变厚；2慢慢的，由于生成的氧慢慢的，由于生成的氧化膜具有绝缘性，电阻增大，电流密度减小，膜的生成速化膜具有绝缘性，电阻增大，电流密度减小，膜的生成速率减慢，当生成速率率减慢，当生成速率=溶解速率时，膜层不在增厚。溶解速率时，膜层不在增厚。ABC鋁 基 件阻 擋 層多 孔 層A l2O3.H2O分析致密的无空层

4、分析致密的无空层A区、多孔层区、多孔层C区的形成：区的形成：图二中图二中A区：在通电后几秒中，就会在铝外表生成一层致密区：在通电后几秒中，就会在铝外表生成一层致密无孔的氧化膜，也称之为阻挡层；特点：坚硬，牢固。无孔的氧化膜，也称之为阻挡层；特点：坚硬，牢固。图二中图二中C区：氧化膜孔隙的形成可通过电渗现象来解释图区：氧化膜孔隙的形成可通过电渗现象来解释图一。局部孔壁水化氧化膜带负电，一。局部孔壁水化氧化膜带负电，新鲜的酸溶液从孔中心直人孔底，在孔底处因酸溶液的溶新鲜的酸溶液从孔中心直人孔底，在孔底处因酸溶液的溶解而形成富解而形成富Al3的液体，带正电。在电场作用下发生电渗的液体，带正电。在电场

5、作用下发生电渗流，使富流，使富Al3液体只能沿孔壁向外流动，而新鲜溶液又从液体只能沿孔壁向外流动，而新鲜溶液又从中心向底部补充，使孔内液体不断更新，结果孔底继续溶中心向底部补充，使孔内液体不断更新，结果孔底继续溶解而加深。沿孔壁向外流动的高解而加深。沿孔壁向外流动的高Al3液体对膜已失去溶解液体对膜已失去溶解能力，因此随氧化时间的延续，使孔不断加深，逐渐形成能力，因此随氧化时间的延续，使孔不断加深，逐渐形成多孔层。多孔层。图二图一新鲜的酸溶液富Al3的液体 负电 图二中B区 膜孔的出现 阳极电压到达最大值后开始有所下降，这时由于阻挡层膨胀而变得凹凸不平，凹处电阻较小而电流较大，在电场作用下发生

6、电化学溶解，以及溶液侵蚀的化学溶解，凹处不断加深而出现孔穴，这时电阻减小而电压下降。氧化膜的孔隙作用1.多孔膜：具有良好的吸附性，阳极后可染成各种颜色，获得良好的装饰性外观。2.多孔膜的厚度可达0.5-250um，孔隙率12%30%，面密度大约45*108个/mm2。注：从上面的数据中可以得出结论1与其它酸相比，采用硫酸阳极时，膜孔隙数多，吸附性好；2当条件一定时，电压越低，生成的膜的孔隙数越多，吸附性越好。从电子显徽镜观察证实，阳极氧化膜由阻挡层和多孔层所组成。阻挡层是薄而无孔的，而多孔层那么由许多六棱柱体的氧化物单元所组成，形似蜂窝状结构。每个单元的中心有一小孔直通铝外表的阻挡层，孔壁为较

7、致密的氧化物。氧化物单元又称膜胞，图263所示是铝在4磷酸中120V电压下形成的氧化膜结构模型。电解液电解液硫酸硫酸15%（质量（质量分数）分数）10草酸草酸25铬酸铬酸50磷酸磷酸25电压/V152030204060204060204060孔隙数108个/cm27725182773571165822881421887242阳极后处理通过染色，封孔等工艺，获得良好的外观及质量。染色前处染色前处理理染色染色封孔封孔烘干烘干染色前处理操作条件操作条件药品：药品：R400 浓度浓度505g/L温度：温度：252PH值：值：1.8-3R400成份氨基磺酸成份氨基磺酸50%、烟酸烟酸20%、醋酸钠、醋酸

8、钠25%、碳酸氢钠碳酸氢钠5%步骤步骤1.超音波染色处理超音波染色处理5min。2.水洗水洗30s。3.重复一阳重复重复一阳重复1.2两次，两次，二阳重复一次。二阳重复一次。4.水洗水洗30s。1.为什么要进行染色前处理？为什么要进行染色前处理？Al2O3膜生成后膜生成后,並不宜立刻染色並不宜立刻染色,因因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,兩者之間結合兩者之間結合不易不易.所以必須於染色前在工件外表覆蓋一層兼所以必須於染色前在工件外表覆蓋一層兼具無具無/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染料結合。染料結合。2染色前处理原理

9、染色前处理原理染色前處理原理圖氧化膜層表面活性物質染色操作条件操作条件1.温度温度4023.染料浓度染料浓度BK420 BK4111 1g/L4.PH稳定剂稳定剂5ml/L步骤步骤1.染色染色120-360s。2.水洗水洗30s。3.检查色差。检查色差。4.水洗水洗30s。5.水洗水洗30s。染色工艺分析1.严格控制PH值5.2-5.5，过酸过碱都可能使染料变性。2.染色槽温度因保持稳定。3.注意及时补充染料，保证浓度。4.染色应该在阳极后立即进行，不能间隔太久。在氧化后，要仔细用冷水防止温度升高，膜自动封孔清洗掉残留酸液。5.染色前不得用手接触工件，任何油污，液体吸附在氧化膜上都会影响染色的

10、质量。封孔操作条件1.药品：R500浓度7-12g/L2.温度：9553.PH值：5-64.封孔时间25min步骤1.封孔25min2.水洗30s3.水洗30s抽检色差4.超音波热水洗6010，2min封孔原理1.高温沸水封孔，氧化铝结合水分子形成水合物，形成晶体；80，生成AL2O3.H2O;Al2O3十H2O 2AlOOH Al2O3H2O80,生成AL2O3.3H2OAl2O3十3H2O 2AlOOH十2H2O Al2O3 3H2O水合物体积膨胀，增加33%或100%，从而使膜孔封闭。2.醋酸镍封孔剂的填充，在80-100 的沸水中，(CH3COO)2Ni发生水解，生成氢氧化镍Ni(OH

11、)2沉淀。填充并附着在膜孔上，从而到达封闭效果。封孔工艺分析1.温度影响，80生成AL2O3.H2O；生成AL2O3.3H2O，前者的稳定性，耐磨性优于后者。2.PH值的影响：PH5.5，封闭速率急剧下降；PH4时，几乎无封闭作用；但PH6.5，就容易在其外表产生白色粉状沉淀。PH值可用氨水、氢氧化钠、醋酸等来调节3.采用蒸馏水的封闭要比自来水封闭效果好得多，自来水中的CL-、SO42-、PO43-、SiO32-等会抑制封闭过程，产生有害影响。烘干操作条件1.设备烘箱2.温度703.时间20min步骤1.烘干前热纯水洗705，30s2.烘干烘箱温度70。烘干1.将产品放入烘箱内，烘箱温度 设定70。封箱温度不能太高，否那么膜易产生裂纹。2.烘干前必须用热水洗，提高工件的温度，防止工件因过冷而产生裂纹。三.陽極設備及挂具陽極 生產線槽體，天車，水電供排水系統整流器冰水機烘干設備鈦挂具抽風裝置陽極生產線主線陽極生產線主線陽極生產用的挂具陽極生產用的挂具