铝的阳极氧化与表面着色-华师

铝的阳极氧化与表面着色

学生姓名：梁炫錤学号：20142401044

专业：化学师范年级班级：2014级化教1班

课程名称：物理化学实验小组成员：曾婉华陈史玲

实验指导老师：李国良实验时间：2017年4月27日

一、前言

1、实验背景

金属的表面与周围的介质发生化学作用或电化学作用，因而使金属受到损坏的现象，通常称为金属的腐蚀。金属的腐蚀每年都给我们造成巨大的损失。防止金属腐蚀的方法之一是在金属表面形成氧化膜保护层。不少金属存在着天然的氧化膜,但它们多数起不到保护层的作用。

铝及铝合金具有密度小，比强度高，导电和导热性好，成型容易，无低温脆性等优点，是一种综合性能优良的轻金属材料。目前，铝材在航空航天工业及建筑材料、交通工具、电子产品等领域中得到了广泛的应用。铝对氧的化学亲和力特别强，在大气中其表面总是被一层透明的氧化膜所覆盖，但是天然的铝氧化膜极薄，只有4x10-3-5x10-3μm，且孔隙率大，机械强度低，抗蚀和耐磨性都不能满足防腐蚀的需要。

利用电化学方法，可使铝（或铝的合金）表面生成致密的优质氧化膜，且膜较厚，其厚度可达几十至几百微米，能有效地提高铝的耐腐蚀性。这种使铝表面氧化的电化学工艺称为铝的阳极氧化。另外，由于所形成的氧化膜存在均匀的孔隙，还可以用有机染料进行染色，经封密后色泽稳定，使铝材的应用更加广泛。

2、实验要求

1）学习铝（或铝合金）的阳极氧化工艺，了解对金属表面处理的一般方法；2）通过对阳极氧化原理的学习，自己设计实验方案，了解和探讨铝在阳极氧化过程中，影响氧化膜厚度和性能的各种因素；

3）对氧化膜的质量评价，包括绝缘性、耐腐蚀性、氧化膜厚度等。

2

2H

2e H

+

-+→↑

3Al 3e Al -+

-→3232Al(OH)Al O 3H O

→+2. 实验部分

2.1 实验原理 2.1.1铝阳极氧化原理

（1）将铝制品作阳极，以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液进行阳极氧化，

可形成较厚的氧化膜，膜的主要成分是Al 2O 3，其反应历程比较复杂。现在以 Al 为阳极，Pb 为阴极， H 2SO 4 溶液为电解质介绍其反应原理。电解时的电极反应为： 阴极： 阳极：

(氧化膜形成 ) 阳极上的Al 被氧化，且在表面上形成一层氧化铝薄膜的同时，由于阳极反应生成的 H+ 和电解质H2SO4 中的H+ 都能使所形成的氧化膜发生溶解：

3232Al O 6H Al 3H O +++→+

在硫酸电解液中阳极氧化，作为阳极的铝制品，在阳极化初始的短暂时间内，其表面受到均匀氧化，生成极薄而又非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱点（如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结构变形处）发生局部溶解，而出现大量孔隙，即原生氧化中心，使基体金属能与进入孔隙的电解液接触，电流也因此得以继续传导，新生成的氧离子则用来氧化新的金属，并以孔底为中心而展开，最后汇合，在旧膜与金属之间形成一层新膜，使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”似的。随着氧化时间的延长，膜的不断溶解或修补，氧化反应得以向纵深发展，从而使制品表面生成又薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。其内层（阻挡层、介电层、活性层）厚度至氧化结束基本都不变，位置却不断向深处推移；在一定的氧化时间内随时间而增厚。阳极氧化膜的生长是在膜的生成和溶解这一矛盾过程中发生和发展的。

要使Al 2O 3氧化膜顺利形成，并达到一定厚度，必须使电极上氧化膜形成的速率大于氧化膜溶解的速率，这要通过控制一定的氧化条件来实现。如果是在强酸的电解液中，阳极上的金属离子不断地从金属本体溶解，根本不能形成氧化膜；若在弱酸中，阳极产物在电解液中不溶解，则氧化膜很快形成并覆盖金属，电阻增大，使电化学反应不能正常进行。因此，要严格控制硫酸的浓度。

323Al 3H O Al(OH)3H ++

+→+

铝的阳极氧化和着色工艺要求形成的膜既有一定厚度，又要在膜上有均匀的孔隙，以保证电流的通过及将来着色。这是一个既有膜的生长又伴随有膜的溶解的电极过程。由于膜的不断生长与加厚，致使电阻不断增加，从而使膜的生长速率渐缓，此时膜的形成速率与膜的溶解速率达到动态平衡，膜的厚度就不会变化了。

实践表明,影响氧化膜厚度和性能的主要因素包括：

a）电解液的浓度

硫酸的浓度高，膜的溶解速率快，膜层薄，防护性能下降，但膜的孔隙率高，便于着色。硫酸的浓度低时则和上述相反。可以通过实验来探讨确定适宜的电解质浓度，兼顾防护和着色。实际生产中一般硫酸浓度为：200-250 g/L。

b）阳极电流密度

较高的电流密度虽有利于膜厚度的增加，但容易造成铝片表面过热而使氧化膜疏松。可以通过实验来选择适宜的电流密度。实际生产中150-200 A/m2。

c）电解槽温度

槽温过高，会加速氧化氧化膜的溶解；温度过低，膜层发脆，氧化耗时。应结合电流密度来选择适宜的槽温。

d）氧化时间

由于阳极上同时存在膜的形成和溶解两个过程，所以膜不会无限地增厚，铝的阳极氧化膜一般不会超过35 微米。膜的厚度与氧化时间的经验关系式要视具体的工艺条件来确定，如当硫酸的浓度为200 g/L、电流密度为1 A/cm2、槽温在

15-20℃时，膜厚与氧化时间的经验关系为：膜厚/μm＝0.28×时间／min。要注意，当工艺条件改变时，此关系式也会有所变化。

e）添加剂与杂质的影响

目前已知甘油、硫酸铵等可控制膜的弹性；铬酸盐、胶体等可提高膜的均匀性；适量Al3+对膜形成有利，过量Al3+会使膜变薄；杂质Cl-会使膜产生腐蚀砂眼等等。搅拌、电流波形等外界条件也会对氧化膜的性质、外观等产生影响。

2.1.2铝氧化膜的封闭处理

氧化膜的表面是多孔的（约为每平方厘米７～９亿个），在这些孔隙中可吸附染料，也可吸附结晶水。由于吸附性强，如不及时处理，也可能吸附杂质而被污染，所以要及时进行填充处理，从而提高多孔膜的强度等性能。

封闭处理的方法很多，如沸水法、高压蒸气法、浸渍金属盐法和填充有机物法（油，合成树脂）等。众多方法中就用最广的是沸水法。沸水法是将铝片放入沸水中煮，其原理是利用无水三氧化二铝发生水化作用。 Al 2O 3 + H 2O Al 2O 3·H 2O Al 2O 3 + 3H 2O Al 2O 3·3H 2O

由于氧化膜表面和孔壁的Al 2O 3水化的结果，使氧化物体积增大，将孔隙封闭。沸水封闭时，水的pH 值应控制在4.5～6.5之间，pH 值太高会造成“碱蚀”。 3）铝氧化膜的着色处理

氧化膜的着色应在氧化结束后立即进行。将阳极氧化处理得到的新鲜氧化膜铝片直接用水冲洗干净，立即放入着色液中着色。着色时注意染料的纯度，水温约在40～60 ℃，不能太高。适当加热可加速染色，但水温太高会造成氧化膜的孔隙过早封闭，降低吸附染料的性能，pH 值在4.5～7.0之间为宜，着色时间视需颜色的深浅而定。

另外，也可以尝试进行电解着色。将未着色的铝片作阴极进行电解着色，如若要着红褐色，电解液用五水硫酸铜（25 g/L ）、硫酸（30 g/L ）。此外，硫酸镍等也可以作为电解着色的电解质，电解着色后再进行水封闭处理。

由于多孔膜的独特性质，除了可以应用于着色外，近年来有人利用它作为模板，在孔中填充金属或半导体材料，用来制备磁记录材料、功能电极、电学或光学器件等。

4）铝氧化膜的质量检验

对不同条件下形成的氧化膜的性能及孔隙等的质量评价，可以通过透射电镜（ＴＥＭ）的平面形貌分析、扫描电镜（ＳＥＭ）的横断形貌分析、俄歇电子光谱（ＡＥＳ）的浓度分析等测试手段进行，但这都需要用到特殊的仪器。就本实验来说，可以从氧化膜的绝缘性、耐腐蚀性、膜厚度三个方面粗略地检验。 2.2 实验方案设计

根据实际情况，每组同学选择阳极氧化中的1-2个影响因素加以探讨。在设计实验时要注意，当讨论某个影响因素时，其它工艺条件必须是固定的，尽量用最佳条件来固定。例如，研究电解电流对氧化膜形成过程的影响时，必需在固定电解质的浓度、温度及时间的条件下来改变电解电流。 3、仪器试剂

（1）电极与试剂

①电极：铝片、铅片

②铝表面预处理试剂：去污粉，氢氧化钠溶液（3mol/L），硝酸溶液（2mol/L）。

③电解液：25%的硫酸（质量分数），98%的浓硫酸

④着色试剂：染料酸性元青、酸性大红，直接耐晒翠绿，活性艳橙；电解着色可用五水硫酸铜，硫酸镍。

⑤其它：氨水，三氧化铬，重铬酸钾，溶膜液，盐酸，火棉胶，无水酒精等。（2）仪器

电解槽；温度计； WLS稳流电源；分析天平；恒温槽；其它：烧杯，称量纸，剪刀，镊子，万用电表，电炉，电吹风等

2.3 实验步骤

（1）铝片的表面预处理

表面预处理的目的是清洁铝的表面。

步骤：

①用去污粉刷洗铝片，然后用自来水冲洗干净。

②将铝片放在3mol/L的氢氧化钠溶液中，浸30s，取出后用自来水冲洗，若油污已除净，铝片的表面不会挂水珠.

③再将铝片放在2mol/L的硝酸溶液中浸60s，取出后用自来水冲洗干净，以除去碱处理时铝表面沉积的杂质及中各所吸附的碱。再用蒸馏水冲洗干净。

④洗净的铝片存放于盛水的烧杯中待用。

（2）铝的阳极氧化

铝的阳极氧化有两种方法，其一是用直流电流，铝始终是作阳极；其二是用交直流电叠加，铝间歇地做阳极、阴极。后者操作工艺条件不好控制，本实验采用前者进行。用直流稳压电源，铝片做阳极，铅或铂做阴极。

①先将电源调节电流强度的旋钮回零，将电源的正负极分别与第一组的3片铝片和铅网连接，加入10%的硫酸溶液作为电解液，调节电流密度小于5 mA/cm2（即小于0.09mA），电解5min。再调节电流密度至15 mA/cm2（即电流强度为

0405mA），电解15min。

②其他条件不变，阳极改为第2组的3片铝片，将电解液换为20%的硫酸溶液，重复上述步骤，电解15min；

③其他条件不变，阳极改为第3组的3片铝片，将电解液换为33%的硫酸溶液，重复上述步骤，电解15min ； 参考工艺条件：

a ）电解液的硫酸浓度为15%左右；

b ）电流密度为10-15 mA/cm 2；

c ）通电时间为20 min 左右；

d ）温度为15～20℃或自设定；

e ）添加剂甘油、草酸等的浓度的影响 ３）对已氧化好的铝片进行后处理 a ） 氧化膜的封闭处理

用去离子水煮沸10 min ，水的pH 值应控制在4.5～6.5 之间。煮沸后取出，放入无水酒精中数秒后再晾干。 b ） 氧化膜着色

将阳极氧化处理得到的新鲜氧化膜铝片直接用水冲洗干净，立即放入着色液中着色。着色时注意染料的纯度，pH 值在4.5～7.0之间为宜，水温约在40～60℃，着色时间视需颜色的深浅而定。染色后的铝片经水冲洗干净后，再进行水封闭处理

（4）对已处理的、形成氧化膜的铝片进行质量检验比较

a) 绝缘性实验

用万用电表测定铝片表面两点间电阻的差别来比较 b) 耐腐蚀实验

在铝片表面滴一滴重铬酸钾的盐酸溶液，观察气泡产生与液滴变绿的时间。 c)氧化膜厚度测定

测定公式为： 式中，δ为膜的厚度（μm ）； m i 为成膜后铝片的质量（g ）；m s 为退膜后铝片的质

量（g ）；ρ为氧化膜的密度，2.7g/cm 2 ；A 为膜表面积，cm 2

测定方法：

a.分别取第1、2、3组阳极氧化完毕的铝片各一片，用去离子水洗净后吹干，用分析天平称重并记录m i ；

4i

s

(m m)10/(A )δρ=-??

b.将铝片分别浸于溶膜液（磷酸和CrO 3组成：CrO 3(固) 15g ；H 3PO 4(液) 30cm 3；H 2O 20cm 3）中煮10 min ； c 取出铝片用去离子水冲洗，吹干； d 再用天平称出铝片的质量m s ; e 计算膜厚δ值。

3. 结果与讨论

3.1 实验结果 3.1.1铝片的预处理

①铝片的裁剪：剪下3组（3片/组）共9片1cm ×3cm 的铝片(如下图所示)：

②铝片的清洗：观察到经清洗后的铝片表面变洁净呈银白色金属光泽。 3.1.2铝片的阳极氧化

观察到阳极氧化后的铝片表面金属光泽消失，呈浅白色；三组氧化后的铝片在色泽上无明显区别，3组条件下所得的铝氧化膜表面均匀细致。 3.1.3绝缘性实验与耐腐蚀实验

3组铝片的电阻都是无穷大，在耐腐蚀实验中，滴加重铬酸钾溶液后，在整个实验过程中都没有变色和冒气泡。 3.1.4铝片的翠绿着色

着色后观察到铝片表面变为均匀的翠绿色，第2、1、3组的铝片颜色依次变深；进行封闭处理后，1、2、 3组铝片颜色无明显变化。 3.1.5铝片的膜厚测定 (1)数据记录及处理 A.不同电解液浓度

组 m i /g m s /g A/cm 2 δ/μm 1 0.328 0.315 12.24 3.93 2 0.319 0.297 12.00 6.79 3

0.315

0.303

12.72

4.49

表1 不同电解液浓度氧化膜膜厚记录及计算

3cm

1cm

着色效果：2>1>3 膜厚度：2>1>3 电阻：无穷大

B.不同电流密度

组m i/g m s/g A/cm2δ/μm

1 0.467

2 0.4524 13.5 4.06

2 0.1452 0.1346 9.68 4.06

3 0.4846 0.4648 13.4

4 5.46

表2 不同电流密度氧化膜膜厚记录及计算

着色效果：2>1>3 膜厚度：3>2>1 电阻：无穷大

c. 不同通电时间

组m i/g m s/g A/cm2δ/μm

1 0.318 0.303 12.18 4.56

2 0.29

3 0.061 10.92 7.87

3 0.356 0.221 13.02 3.84

表3 不同通电时间氧化膜膜厚记录及计算

着色效果：2>1>3 膜厚度：2>1>3 电阻：无穷大

d.添加剂不同浓度

d1.甘油

组m i/g m s/g A/cm2δ/μm

1 0.236 0.195 7.40 20.52

2 0.134 0.132 5.00 1.48

3 0.109 0.106 4.15 2.68

表4 甘油不同浓度氧化膜膜厚记录及计算

着色效果：1>2、3 膜厚度：1>3>2 电阻：无穷大

d2.草酸

组m i/g m s/g A/cm2δ/μm

1 0.330 0.311 12.00 5.86

2 0.169 0.156 6.62 7.27

3 0.200 0.182 7.35 9.07

表5 草酸不同浓度氧化膜膜厚记录及计算

着色效果：1>2>3 膜厚度：3>2>1

（2）计算公式： 3.2 讨论:

对于三个组阳极氧化后的氧化膜，通过绝缘实验和耐腐蚀实验、翠绿着色、膜厚测定及三个表征手段，可知：

（1）3组氧化后的铝片表面都是均匀而细致；3组铝片的电阻都是无穷大，在耐腐蚀实验中，滴加重铬酸钾溶液后，在整个实验过程中都没有变色和冒气泡，说明本次实验铝片的阳极氧化膜的性能较好。

（2）三个组中第2组（即硫酸浓度为20%）的氧化膜翠绿着色效果最佳； （3）

表6 膜厚随电解液浓度的变化关系

硫酸浓度/% 10 20 30 膜厚/μm

3.93

6.79

4.49

表7 膜厚随的变化关系

电流密度/(mA/cm 2) 10 15 20 膜厚/μm

4.06

4.06

5.46

表8 膜厚随通电时间的变化关系

通电时间/min 10 20 30 膜厚/μm

4.56

7.87

3.84

表9 膜厚随甘油浓度的变化关系

甘油浓度/(mL/L) 5

10

15

膜厚/μm

20.52

1.48

2.68

表10 膜厚随草酸浓度的变化关系

草酸浓度/(g/L) 1

5

10

膜厚/μm

5.86

7.27

9.07

当电解液浓度小于20%时，氧化膜的膜厚随氧化时间的增加而增加；电解液浓度大于20%时，氧化膜的膜厚变薄。即氧化膜厚随电解液浓度的变化出现最大值。同理，氧化膜厚度在电流密度为20mA/cm 2、通电时间20min 、甘油浓度为5mL/L 、草酸浓度为10g/L 时为出现最大值；

分析：

4i s (m m)10/(A )δρ=-?

?

（1）3组氧化后的铝片表面都是均匀而细致，说明铝片的预处理做得好，电解均匀。

（2）实验得到在电解液浓度为20%的膜的着色情况和膜厚度均达到最佳，说明实验步骤正确，实验过程严谨。

（3）实验得到在电流密度为20mA/cm2的膜的着色情况和膜厚度均达到最佳，此结果符合文献参考值。

（4）实验得到在通电时间为20min时的膜的着色情况和膜厚度均达到最佳，此结果符合文献参考值。

（5）增加草酸添加剂之后得到的膜电阻均不为无穷大，很大的原因是没有镀上膜。

（6）在改变电解液浓度、通电时间、电流密度、加入甘油作为添加剂的实验中，所得到的电镀后的铝片电阻均为无穷大。

（7）在溶膜后铝片上都会出现黑色条纹，可能由以下原因导致：①重铬酸钾溶液是重复使用的，溶液中存在较多杂质；②在溶膜过程中，发现铝片的一面会黏在烧杯底部，导致溶膜不均匀。

4. 结果

氧化膜厚度在电解液浓度为20%、电流密度为20mA/cm2、通电时间20min、甘油浓度为5mL/L、草酸浓度为10g/L时为出现最大值；镀膜后电阻均为无穷大，且均不会被酸性重铬酸钾腐蚀。

参考文献

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[2]张莹，王桂香.铝的阳极氧化膜的研究进展. 电镀与环保，2010，30（4）：5-9

[3]郭鹤桐, 王为. 铝阳极氧化的回顾与展望. 材料保护，2000, 33(1)：43-46

[4]何广平等.物理化学实验.化学工业出版社，2007.12:150-155.

[5]王伟，梁淑敏等. 多孔阳极氧化铝膜的制备工艺研究[J] ,应用科技，2006，4：

60-64.

铝表面阳极氧化处理方法

铝表面阳极氧化处理方法 一、表面预处理 无论采用何种方法加工的铝材及制品，表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物（天然的或高温下形成的氧化铝薄膜）、残留油污、沥青标志、人工搬运手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物）、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。因此在氧化处理之前，用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗，使其裸露纯净的金属基体，以利氧化着色顺利进行，从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。 （一）脱脂 铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂。几种脱脂方法及主要工艺列于表-1。在这些方法中，以碱性溶液特别是热氢氧化钠溶液的脱脂最为有效。 表-1 脱脂及主要工艺 脱脂方法溶液组成用量g/L 温度/度时间min 后处理备注 有机溶剂汽油、四氯化碳、三氯乙烯等适量常温或蒸汽适当无浸蚀 表面活性剂肥皂、合成洗涤剂适量常温-80 适当. 水清洗无浸蚀 碱性溶液NaOH 50-200 40-80 0.5-3 水洗后用100-500g/L硝酸溶液中和及除挂灰脱脂兼腐蚀除去自然氧化，硝酸可用稀硫酸+铬酸代替 十二水磷酸钠NaOH硅酸钠40-608-1225-30 60-70 3-5 水清洗NaOH可用40-50g/L 碳酸钠代替，总碱度按NaOH计算为1.6%-2.5% 多聚磷酸钠碳酸钠磷酸钠一水硼酸钠葡萄糖酸液体润湿剂15.64.84.84.80.3ml0.1ml 60 12-15 水清洗使用前搅拌4个小时 十二水磷酸钠硅酸钠液体肥皂50-7025-353-5 75-85 3-5 水清洗 碳酸钠磷酸钠25-4025-40 75-85 适当水清洗 磷酸钠碳酸钠NaOH 20106 45-65 3-5 水清洗 强碱阻化除油剂40-60 70 5 水清洗除油不净可延长处理时间 酸性溶液硫酸50-300 60-80 1-3 水清洗 硝酸162-354 常温3-5 水清洗松化处理 磷酸硫酸表面活性剂3075 50-60 5-6 水清洗 磷酸（85%）丁醇异丙醇水100%40%30%20% 常温5-10 水清洗溶液组成以体积记 电解溶液阳极氧化用电解质常温适当交流电或阴极电流电解 NaOH 100-200 常温0.5-3 水清洗后中和铝制品为阴极，电流密度为4-8A/dm2 乳化溶液石蜡三乙醇胺油酸松油水8.0%0.25%0.5%2.25%89% 常温适当水清洗溶液组成以体积记

铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程

铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程(1) 铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程 1、主题内容与适用范围 本规程规定了铝及铝合金阳极氧化、着色、电泳生产的工艺和操作的技术要求及规范。 2、工艺流程（线路图） 基材→装挂→脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→电解着色→封孔→电泳涂漆→固化→卸料包装→入库 3、装挂： 3.1装挂前的准备。 3.1.1检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 3.1.2准备好导电用的铝丝,并打磨导电杆 3.1.3检查传送带及相关设备是否正常。 3.1.4核对随料单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。 3.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材与型材间3公分左右，白料间距控制在型材与型材间2公分左右。

3.1.6选择合适的导电杆，在保证导电充分的前提下,导电斑痕最小。 3.2 装挂： 3.2.1装挂时应将型材均匀排布在导电杆有效区间、并上紧每一根料. 3.2.2装挂前应打磨净导电杆上的氧化膜，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 3.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 3.2.4装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。 3.2.5装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。 3.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 3.2.7选用副导杆时，优先选用截面小的副杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，上紧铝丝防止因料移动而引起大面积的擦伤。 3.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 3.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。

(品质)(技术套表)、铝的阳极氧化是一种常用的金属表面处理技术它能使铝的

（技术套表）、铝的阳极氧化是一种常用的金属表面处理技术它能使铝的

江苏省江浦高级中学二轮专题训练：原电池、电解原理及其应用测试题1．2007年诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德·埃特尔。埃特尔在表面化学方面的贡献有助于人们理解“铁为什么会生锈”、“燃料电池和汽车中处理尾气的催化剂如何工作”、“南极上空的臭氧层如何被破坏”。下列有关说法正确的是：A．温室效应的加剧是导致南极上层臭氧空洞的主要原因 B．汽车尾气处理是在高温高压催化剂下进行的C．氢氧燃料电池的正 极反应可表示为H2=2H++2e－D．钢铁在空气中的腐蚀主要是电化腐蚀 2．下图为直流电源，为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，为电 镀槽。按下图接通电路后发现上的c点显红色。为实现铁上镀锌，接 通后，使c、d两点短路。下列叙述正确的是 A．a为直流电源的负极B．接通前，c极有H2放出 C．f电极为锌板D．e极发生氧化反应 3．铅蓄电池用途极广，电解液为30%H2SO4溶液，电池的总反应式可表示为： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) 下列有关叙述正确的是 A．放电时电解液的密度不断增大B．放电时电子从Pb通过导线转移到PbO2 C．充电时Pb极与外电源的负极相连D．充电时PbO2电极发生还原反应，Pb电极上发生氧化反应4．用惰性电极电解1L足量KCl的溶液，若通过nmol电子的电量，则溶液的pH与n的关系是（设电解前后溶液的体积不变）：A．pH=lgnB．pH=－lgnC．pH=14+lgnD．pH=lgn－14 5．用电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和硫酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法不正确的是：A．当电池负极消耗mg气体时，电解池阴极有mg气体生成B．电解池的阳极反应式为：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑ C．反应后，电池中c(KOH)不变；电解池中溶液pH变大 D．电解后，c(Na2SO4)不变，且溶液中有晶体析出 6．目前科学家已经开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以烷烃气体为燃料，每填充一次燃料，可连续

铝及铝合金阳极氧化性能介绍

为什么有些铝材可以阳极氧化着色有些铝材不可以阳极氧化着色？ 一、阳极氧化的原理 阳极氧化处理是利用电化学的方法，在适当的电解液中，以合金零件为阳极，不锈钢、铬、或导电性电解液本身为阴极，在一定电压电流等条件下，使阳极发生氧化，从而使工件表面获得阳极氧化膜的过程。按其电解液的种类及膜层性质可分为硫酸（可以着色）、铬酸、（不需着色）、混酸、硬质（不能着色）和瓷质阳极氧化；根据各种阳极氧化膜的染色性能，只有硫酸阳极氧化获得的氧化膜最适宜染色；其他如草酸、瓷质阳极氧化膜（微弧氧化）虽能上色，但干扰色严重；铬酸阳极氧化膜或硬质氧化膜均不能上色；综合所述，要达到阳极氧化上色的目的，仅有硫酸阳极氧化可行。 二、硫酸阳极氧化对铝合金材质的限制 1 、合金元素的存在会使氧化膜质量下降，同样条件下，在纯铝上获得的氧化膜最厚，硬度最高，抗蚀性最佳，均匀度最好。铝合金材料，要想获得好的氧化效果，要确保铝的含量，通常情况下，以不低于95%为佳。 2、在合金中，铜会使氧化膜泛红色，破坏电解液质量，增加氧化缺陷；硅会使氧化膜变灰，特别是当含量超过4.5%时, 影响更明显；铁因本身特点，在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。 三、铝合金基础知识工业中使用的铝合金有两大类，即变形铝合金和铸造铝合金。 1、变形铝合金不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态，因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。按照铝合金系，从强度最低1xxx 系纯铝到强度最高7xxx 系铝锌镁合金。 1xxx 系铝合金又称“纯铝” , 一般不用于硬质阳极氧化。但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。 2xxx 系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu 金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性更差，因此此系列的铝合金不易阳极氧化。 3xxx 系铝合金又称“铝锰合金”，不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降，但是由于Al-M n 金属间化合物质点，会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。 4xxx 系铝合金又称“铝硅合金”，由于此合金含有硅成分，会使阳极氧化膜呈灰色，硅含量越高，颜色越深。因此也不易阳极氧化。 5xxx 系铝合金又称“铝美合金”，是一种用途较广的铝合金系，耐蚀性也好，可焊性也好。此系列铝合金可以阳极氧化，如果镁含量偏高时，其光亮度不够。典型的铝合金牌号：5052。 6xxx 系铝合金又称“铝镁硅合金”，在工程应用尤为重要，主要用于挤压型材，此系列合金可以做阳极氧化，典型的牌号：6063，6463（主要适用于光亮阳极氧化）。强度高的

铝的阳极氧化与表面着色

实验3：铝的阳极氧化与表面着色 【实验目的】 1.掌握阳极氧化的基本原理，学习铝的阳极氧化与表面着色工艺，了解对 金属表面处理的一般方法； 2.了解和探讨铝在阳极氧化过程中影响氧化膜性能的各种因素，通过对比 耐腐蚀性来评价氧化膜的质量。 【实验背景】 1.铝的广泛应用：铝及铝合金具有密度小，比强度高，导电和导热性好， 成型容易，无低温脆性等优点，是一种综合性能优良的轻金属材料。目 前，铝材在航空航天工业及建筑材料、交通工具、电子产品等领域中得 到了广泛的应用。 2.铝氧化膜的性质：金属铝在大气中其表面总是被一层透明的氧化膜所 覆盖，但是天然的铝氧化膜极薄且孔隙率大，机械强度低，抗蚀和耐磨 性都不能满足防腐需要。利用电化学方法，可使铝（或铝合金）表面生 成致密的优质氧化膜，且膜较厚，其厚度可达几十至几百微米，能有效 地提高铝的耐腐蚀性。另外，由于所形成的氧化膜存在均匀的孔隙，故 可用有机染料进行染色处理，经封密后色泽稳定，使铝材的应用更加广 泛。这种使铝表面氧化的电化学工艺称为铝的阳极氧化。 3.铝氧化膜分类：根据氧化膜用途可以在阳极氧化的同时，再进行其它 工艺得到相应的氧化膜，如：防护性氧化膜；防护-装饰性氧化膜（氧 化后再着色）；功能性氧化膜如硬质氧化膜；自润滑氧化膜；导电氧化 膜；绝缘氧化膜、磁性氧化膜、光吸收氧化膜、催化膜等 【实验原理】 1.铝的阳极氧化 1

将铝制品作阳极，以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液，惰性电极为阴极。其 反应历程复杂。现在以 Al为阳极，Pb为阴极，H 2SO 4 溶液为电解质介绍其反应 原理： 阴极：2H++2e-→H2↑阳极：Al-3e-→Al3+ Al3++3H 2O→Al(OH) 3 +3H+ Al(OH) 3→Al 2 O 3 +3H 2 O 阳极上的Al被氧化，且在表面形成一层氧化铝膜的同时，由于阳极反应生成的 H+ 和电解质H 2SO 4 中的H+都能使所形成的氧化膜发生溶解： Al 2O 3 +6H+→Al3++3H2O 当成膜和溶膜的速率决定了膜的厚度和致密度。 成膜机理：在硫酸电解液中阳极氧化，在阳极化初始的短暂时间内，阳极铝表面受到均匀氧化，生成极薄而又非常致密的膜。 由于硫酸溶液的作用，膜的最弱点（如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结构变形处）发生局部溶解，而出现大量孔隙，即原生氧化中心，使基体金属能与进入孔隙的电解液接触，电流也因此得以继续传导。 新生成的氧离子则用来氧化新的金属，并以孔底为中心而展开，最后汇合，在旧膜与金属之间形成一层新膜，使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”。 影响因素： (1)氧化时间：随时间延长，膜不断溶解或修补，氧化反应得以向纵深发展，从 而使制品表面生成薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。 (2)电解液浓度：要使 Al 2O 3 氧化膜顺利形成，并达到一定厚度，必须使电极上 氧化膜形成的速率大于氧化膜溶解的速率，这要通过控制一定的氧化条件来实现。如果是在强酸电解液中，阳极上的金属离子不断地从金属本体溶解，根本不能形成氧化膜；若在弱酸中，阳极产物在电解液中不溶解，则氧化膜很快形成并覆盖金属，电阻增大，使电化学反应不能正常进行不能形成所需厚度的氧化膜，所以要严格控制硫酸的浓度。 (3)电流密度、温度、电压、杂质等等 2

铝型材表面处理工艺类别

铝型材表面处理工艺类别、解析 铝型材表面处理主要分为：氟碳喷涂、粉沫喷涂、阳极氧化（阴极氧化）、电泳、电镀等。这些表面处理方法间有相同也有不同，相同点就是都是在型材表面增加了保护膜；不同在于氟碳喷涂、粉沫喷涂是靠静电加膜于型材表面，所以也称静电喷涂；阳极氧化、电泳是通过直流电的正负极以及形成膜的分子、原子以及离子的正负相吸移动附着于金属表面而形成的保护膜；电镀和阳极氧化、电泳工艺术有雷同处，所不同的是：被电镀的可以不是金属，电镀液由含有镀覆金属（锌、铬、镍等）的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。1，电镀可以对五金和塑胶进行处理,。2，电泳和阳极只能对导电物体进行处理。3，电镀和电泳均为对被处理物体表面增材料，换句话说,就是厚度增加，4，而阳极则为对物体进行去材料处理,也就是阳极后厚度会减小。 下面就型材表面处理做具体分析 一、氟碳喷涂和粉末喷涂（静电喷涂） （一）粉沫喷涂：粉沫喷涂的原料为：聚氨脂、聚氨树脂、环氧树脂、羟基聚脂树脂以及环氧／聚酯树脂，可配制多种颜色。粉沫喷涂的特点：喷涂设备有手工的，有自动吊挂式、施工简单、涂层厚度为30微米以上，抗冲击，耐磨擦，防腐蚀，耐候性等均好，涂料价格

比氟碳便宜。粉沫喷涂最大弱点是怕太阳紫外线照射，长期照射会造成自然退色，铝板向阳面和非向阳面几年后色差明显，一般为2-5年就产生明显色差。现在市场上出现名子叫彩色铝型材，用于铝门窗，就是用普通铝型材粉沫喷涂而成。使铝门窗颜色品种增加，同时也增强抗腐蚀能力。 粉沫喷涂的原料为：聚氨脂、聚氨树脂、环氧树脂、羟基聚脂树脂以及环氧／聚酯树脂，可配制多种颜色。粉沫喷涂的特点：喷涂设备有手工的，有自动吊挂式、施工简单、涂层厚度为30微米以上，抗冲击，耐磨擦，防腐蚀，耐候性等均好，涂料价格比氟碳便宜。粉沫喷涂最大弱点是怕太阳紫外线照射，长期照射会造成自然退色，铝板向阳面和非向阳面几年后色差明显，一般为2-5年就产生明显色差。现在市场上出现名子叫彩色铝型材，用于铝门窗，就是用普通铝型材粉沫喷涂而成。使铝门窗颜色品种增加，同时也增强抗腐蚀能力。 (二)另一种静电喷涂为液态喷涂，又称氟碳喷涂，属于高档次喷涂价格较高，在国外早已应用。在国内近二年来才大面积用于铝板幕墙，由于其优异的特点，越来越受到建筑业及用户的重视和青睐。氟碳喷涂具有优异的抗退色性、抗起霜性、抗大气污染(酸雨等)的腐蚀性，抗紫外线能力强，抗裂性强以及能够承受恶劣天气环境。是一般涂料所不及的。 1，氟碳喷涂的设备及工艺 氟碳涂料本身性能决定，喷涂设备必须保证有出色的雾化效果，

铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程

铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程

铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程 1、主题内容与适用范围 本规程规定了铝及铝合金阳极氧化、着色、电泳生产的工艺和操作的技术要求及规范。 2、工艺流程（线路图） 基材→装挂→脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→电解着色→封孔→电泳 涂漆→固化→卸料包装→入库 3、装挂： 3.1装挂前的准备。 3.1.1检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 3.1.2准备好导电用的铝丝,并打磨导电杆 3.1.3检查传送带及相关设备是否正常。 3.1.4核对随料单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。 3.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材与型材间3公分左右，白料间距控制在型材与型材间2公分左右。 3.1.6选择合适的导电杆，在保证导电充分的前提下,导电斑痕最小。 3.2装挂： 3.2.1装挂时应将型材均匀排布在导电杆有效区间、并上紧每一根料. 3.2.2装挂前应打磨净导电杆上的氧化膜，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 3.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 3.2.4装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。

3.2.5装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。 3.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 3.2.7选用副导杆时，优先选用截面小的副杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，上紧铝丝防止因料移动而引起大面积的擦伤。 3.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 3.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。 3.2.10装挂或搬运型材时必须加强自检和互检，不合格的型材严禁装挂，表面沾有油污或铝屑（毛刺）的型材必须采取适当的措施处理干净。 3.2.11剔除不合格型材后，必须按订单支数及时补足。 3.2.12装挂区的型材不宜存放太久，以防废气腐蚀型材表面。 3.2.13认真填写《装挂记录》和《氧化工艺流程卡》上装挂部分的记录，准确计算填写每挂氧化面积，随时核对订单，确保型号、支数、颜色不出差错。 3.2.14认真做好交接班手续和工作区的环境卫生。 4、氧化台生产前的准备工作： 4.1检查各工艺槽的液面高度，根据化验报告单调整各槽液浓度，确保槽液始终符合工艺要求，并经常清除槽液中的污物。 4.2检查行车、冷冻机、整流器、循环酸泵、水泵、转移车、固化炉等设备是否正常，如有异常应及时排除，严禁带病运行。 4.3检查纯水洗槽和自来水洗槽的PH（或电导率）和洁净度、不符合工艺要求的应及时更换或补水溢流。 4.4打开碱蚀、热纯水槽、封孔槽的蒸汽或冷却水，打开氧化槽、着色槽、电泳槽的循环冷却系统，确保槽液均匀、温度达到工艺要求。 4.5检查罗茨风机和抽、排风机，并在生产前开启。 4.6认真核对《氧化工艺流程卡》，明确生产要求，准备好比色用色板。 5、氧化台操作的通用要求：

铝及铝合金阳极氧化

铝及铝合金阳极氧化、着色及封闭的现状和发展趋势 1前言 铝及其合金材料由于其高的强度/重量比，易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。然而，铝合金材料硬度低、耐磨性差，常发生磨蚀破损，因此，铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性，减少磨蚀，延长其使用寿命。在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。 阳极氧化是国现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。铝及铝合金电解着色所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热和耐蚀性，广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀。然而，铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蚀介质侵蚀，心须进行封孔处理，以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体。 2铝及铝合金的阳极氧化 2.1普通阳极氧化 铝及其合金经普通阳极氧化可在其表面形成一层Al2O3膜，使用不同的阳极氧化液，得到的Al2O3膜结构不同。阳极氧化时，铝表面的氧化膜的成长包含两个过程：膜的电化学生成和化学溶解过程。只有膜的成长速度大于溶解速度时，氧化膜才能成长、加厚。普通阳极氧化主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化和磷酸阳极氧化等，以下介绍一些普通阳极氧化新工艺。 2.1.1宽温快速阳极氧化[1] 硫酸阳极氧化电解液的温度要求在23℃以下，当溶液的温度高于25℃时，氧化膜变得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差，因此在原硫酸溶液中加入氧化添加剂对原工艺进行改进，改进后的溶液配方为： 硫酸（ρ＝1.84g／cm3）150－200g／L（最佳值160g／L）CK－LY添加剂20－35g／L （最佳值30g／L）铝离子0.5－20g／L（最佳值5g／L） CK－LY氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐，前者能提高电解液的工作温度，抑制阳极氧化膜的化学溶解，在较高的温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增强电解液的导电性，提高电流密度，加快成膜速度。该添加剂溶于硫酸电解液，对电解液中的金属离子有络合作用，使溶液中铝离子的容忍量提高，氧化液的寿命延长，操作温度可达30℃以上，而普通硫酸氧化工艺21℃以上就必须开冷水机；同时减少了氧化时间，并可获得高质量的氧化膜。 2.1.2硼酸－硫酸阳极氧化[2] 硼酸－硫酸阳极氧化是取代铬酸阳极氧化的一种薄层阳极氧化新工艺。硼酸－硫酸阳极氧化溶液的组成为：45g/L H2SO4＋8g/L H3BO3。阳极氧化膜退膜溶液：按ASTMB137(美国实验材料标准)规定溶液，即：20g/L CrO3＋35mL/L H3PO4。 2.1.3其它方面工艺的改进 巩运兰等对铝在铬酸中高电压阳极氧化进行了研究[3]，结果表明，铬酸体系高电压阳极氧化得到的氧化膜多孔，膜孔径极不规整，呈树枝状，浓度对孔径和膜厚都有影响。

铝氧化着色工艺流程

氧化着色工艺规程 1、主题内容与适用范围： 本规程规定了铝及铝合金阳极氧化、着色、电泳生产的工艺和操作的技术要求及规范。 2、工艺流程（线路图） 基材装挂脱脂碱蚀中和阳极氧化电解着色封孔 电泳涂漆 固化卸料包装 入库 入库 3、装挂： 3.1装挂前的准备。 3.1.1检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 3.1.2准备好导电用的铝片和铝丝。 3.1.3检查气动工具及相关设备是否正常。 3.1.4核对流转单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。 3.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材水平宽度的1.2倍左右，白料间距控制在型材宽度的1倍左右。 3.1.6选择合适的挂具，确保正、副挂具的挂钩数与型材的装挂支数一致。 3.2 装挂： 3.2.1装挂时应先挂最上面一支，再固定最下面一支，然后将其余型材均匀排布在中间、并旋紧所有铝螺丝。 3.2.2装挂前在型材与铝螺丝间夹放铝片，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 3.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 3.2.4装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。 3.2.5装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。 3.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 3.2.7选用副杆挂具时，优先选用插杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，露头应小于25mm。 3.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 3.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。 3.2.10装挂或搬运型材时必须加强自检和互检，不合格的型材严禁装挂，表面沾有油污或铝屑（毛刺）的型材必须采取适当的措施处理干净。 3.2.11剔除不合格型材后，必须按订单支数及时补足。 3.2.12装挂区的型材不宜存放太久，以防废气腐蚀型材表面。 3.2.13认真填写《装挂记录》和《氧化工艺流程卡》上装挂部分的记录，准确计算填写每挂氧化面积，随时核对订单，确保型号、支数、颜色不出差错。 3.2.14认真做好交接班手续和工作区的环境卫生。 4、氧化台生产前的准备工作： 4.1检查各工艺槽的液面高度，根据化验报告单调整各槽液浓度，确保槽液始终符合工艺要求，并经常清除槽液中的污物。 4.2检查行车、冷冻机、整流器、循环酸泵、水泵、转移车、固化炉等设备是否正常，如有异常应及时排除，严禁带病运行。 4.3检查纯水洗槽和自来水洗槽的PH（或电导率）和洁净度、不符合工艺要求的应及时更换或

铝及铝合金阳极氧化着色工艺流程及原辅材料讲解学习

铝及铝合金阳极氧化着色工艺流程及原辅 材料

铝及铝合金阳极氧化着色工艺流程及原辅材料 铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程 1、工艺流程（线路图） 基材→装挂→脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→电解着色→封孔→电泳涂漆→固化→卸料包装→入库 2、装挂： 2.1装挂前的准备。 2.1.1检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 2.1.2准备好导电用的铝片和铝丝。 2.1.3检查气动工具及相关设备是否正常。 2.1.4核对流转单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。 2.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材水平宽度的1.2倍左右，白料间距控制在型材宽度的1倍左右。 2.1.6选择合适的挂具，确保正、副挂具的挂钩数与型材的装挂支数一致。 2.2装挂： 2.2.1装挂时应先挂最上面一支，再固定最下面一支，然后将其余型材均匀排布在中间、并旋紧所有铝螺丝。 2.2.2装挂前在型材与铝螺丝间夹放铝片，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 2.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 2.2.4装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。 2.2.5装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。2.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 2.2.7选用副杆挂具时，优先选用插杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，露头应小于25mm。 2.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 2.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。 2.2.10装挂或搬运型材时必须加强自检和互检，不合格的型材严禁装挂，表面沾有油污或铝屑（毛刺）的型材必须采取适当的措施处理干净。 2.2.11剔除不合格型材后，必须按订单支数及时补足。 2.2.12装挂区的型材不宜存放太久，以防废气腐蚀型材表面。 2.2.13认真填写《装挂记录》和《氧化工艺流程卡》上装挂部分的记录，准确计算填写每挂氧化面积，随时核对订单，确保型号、支数、颜色不出差错。 2.2.14认真做好交接班手续和工作区的环境卫生。 3、氧化台生产前的准备工作： 3.1检查各工艺槽的液面高度，根据化验报告单调整各槽液浓度，确保槽液始终符合工艺要求，并经常清除槽液中的污物。 3.2检查行车、冷冻机、整流器、循环酸泵、水泵、转移车、固化炉等设备是否正常，如

如何解决铝材阳极氧化着色色差

铝材氧化着色过程常见缺陷和处理方法 黄瑞强 (广西平铝集团有限公司) 摘要:实际生产中由于人员、工艺、设备、操作存在差异，型材氧化着色过程中产生的质量缺陷色浅、色差、染不上色、白点、露白、染色发花、逃色等。本文从实际生产过程中对铝型材氧化着色常见的缺陷问题、提出解决的办法和技术途径。 关键词:铝材着色; 缺陷; 处理 随着铝加工工业的蓬勃发展，铝表面处理已成为铝加工过程必不可少的重要生产环节。铝制品经过表面处理之后。耐磨、耐蚀、耐光照、耐气候等性能都有很大提高，更重要的是可以着上各种美丽鲜艳的色彩。由于其它构成装饰的各种建筑物，曰用铝制品，工艺美术品，装饰品，家具用品等美观大方。适应时代美感的要求，因而铝材的应用价值大为得高。 为了装饰和提高铝材表面性能，在铝材氧化膜上进行着色处理，常用的方法有电解着色法、化学着色法、自然着色法等。 在实际生产中由于人员、工艺、设备、操作等存在差异，每批的产品色差也会存在一定的差异，产生不同的质量缺陷，在特定的介质下，色泽的深浅是由金属粒子沉积量来决定，而与氧化膜的厚度无关。铝材电解着色的色差的产生，与着色机理、氧化膜的厚度的均匀性及结构与电解着色速度有直接关系。铝材着色的缺陷大体上有以下几种

情况:色浅、色差、染不上色、白点、露白、染色发花、逃色等。如何解决这一问题，确保每批产品的色差保持一致，并在双方确认的偏差范围内，以满足消费者的要求。这就要求生产企业，在对型材进行电解着色表面处理时，加以研究和防范。 以下介绍我公司在阳极氧化电解着色生产工艺中常见的质量缺陷和处理方法： 一、要着色均匀稳定并把色差控制在一定的范围内，减少着色缺陷的产生，在实际的生产过程中，首先在加强阳极氧化工艺操作的控制,在操作时注意以下几方面的要求。 1、在阳极氧化的型材进入着色槽时必须保持较大的倾斜度，并放置在两极中间，确保左右极距相等。同时控制上料绑料面积，每挂料总表面积最大不超过44m2。 2、检查槽液浓度，是否符合工艺要求。 3、送电着色时，行车挂钩与导电梁挂钩必须脱开，并静置0.5～1分钟后才能送电着色。 4、同一种颜色的着色电压必须相等,在着色前预先调整好电源电压。 5、着色结束时，必须立即起吊，尽快流尽槽液，尽快转移至水槽水洗，不可在着色槽中停留,严格控制空中起吊时间,充分洗净型材内孔中的酸液后，才能用色板比色，比色时,掌握型材色略深于样板色。当颜色太浅时，重新放入着色槽通电补色，当颜色太深时，重新放入着色槽（不通电）或氧化槽后面的酸性水槽褪色。

铝合金阳极氧化常见故障分析及预防

铝合金阳极氧化常见故障分析及预防 [摘要] 重点介绍铝合金硫酸阳极氧化工艺中经常发生的故障，分析故障产生的原因，采取有效预防措施，可以减少故障发生，保证其质量。 0 前言 铝的阳极氧化是以铝或铝合金作阳极，以铅板作阴极在硫酸、草酸、铬酸等水溶液中电解，使其表面生成氧化膜层。其中硫酸阳极氧化处理应用最为广泛。铝和铝合金硫酸阳极氧化氧化膜层有较高的吸附能力，易进行封孑L或着色处理，更加提高其抗蚀性和外观。阳极氧化膜层厚一般3～15μm，铝合金硫酸阳极氧化工艺操作简单，电解液稳定，成本也不高，是成熟的工艺方法，但在硫酸阳极化过程中往往免不了发生各种故障，影响氧化膜层质量。认真总结分析故障产生的原因并采取有效预防措施，对提高铝合金硫酸阳极氧化质量有重要 的现实意义。 1 常见故障及分析 (1)铝合金制品经硫酸阳极氧化处理后，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生。 上述故障原因，一般与铝和铝合金的成分、组织及相的均匀性等有关，或者与电解液中所溶解的某些金属离子或悬浮杂质等有关。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膜的生成和性能。纯铝或铝镁合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，且生成的膜发暗、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，则易产生选择性氧化或选择性溶解。若铝合金中局部硅含量偏析，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中往往较多发生，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前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，既要保证电流自由通过，又要尽可能减少夹具和零件间的接触印痕。接触面积过小，电流密度太大，会产生过热易烧损零件和夹具。无氧化膜或膜层不完整等现象，主要是由于夹具和制件接触不好，导电不良或者是由于夹具上氧化膜层未彻底清除所致。

铝合金阳极氧化前处理工艺

铝合金阳极氧化前处理工艺是决定产品外观质量的重要环节，型材机械纹的去除、起砂、亚光、增光等多种质量要求均由前处理工艺决定。传统的前处理工艺分为三种：（1）、碱蚀工艺：由除油→水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→氧化组成，即型材经除油后，在碱蚀槽中经碱蚀处理去除机械纹和自然氧化膜、起砂，然后经出光槽除去表面黑灰，即可进行阳极氧化。该工艺的核心工序是碱蚀，型材的表面平整度、起砂的好坏等均由该工序决定。为了达到整平机械纹的目的，一般需碱蚀12-15分钟，铝耗达40-50Kg/T，碱耗达50Kg/T。如此高的铝耗，既浪费资源，又带来严重的环保问题，增加废水处理成本。该工艺已采用了100多年，全球大部分铝材厂沿用至今，直到近两年，才由酸蚀逐渐取代。 （2）、酸蚀工艺：由除油→水洗→酸蚀→水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→氧化组成。型材经除油后先酸蚀，后碱蚀，出光，完成前处理。该工艺的核心工序是酸蚀，去机械纹、起砂等均由酸蚀决定。不同于碱蚀，酸蚀的最大优点是去机械纹能力强、起砂快、铝耗低，一般3-5分钟即可完成，铝耗几乎是碱蚀的1/8-1/6。从工作效率和节约资源的角度看，酸蚀无疑是碱蚀工艺的一大进步。然而，酸蚀的环保问题更加突出：酸槽的有毒气体HF的逸出及水洗槽Fˉ的污染。氟化物一般都有剧毒，处理更加困难。另外，酸蚀处理后，型材外观发黑发暗，尽管不得已延续了碱蚀和出光，可增亮一些，但仍然很暗，既增加了工序，又损失了光泽，这些问题至今还没有有效的解决方案。 （3）、抛光工艺：由除油→水洗→抛光→水洗组成，型材经除油后即放入抛光槽，经2-5分钟抛光后，可形成镜面，水洗后可直接氧化。该工艺的核心工序是抛光，去纹、镜面都在抛光槽完成。抛光具有铝耗低、型材光亮的优点，但抛光槽的NOx的逸出，造成严重的环境污染及操作工的身体伤害，同时，昂贵的化工原料成本等因素也制约了该工艺的推广。通观上述三种工艺，虽各有特点，但缺点也比较突出，如碱蚀铝耗高、碱渣多、工效低；酸蚀氟化物污染、型材发暗；抛光污染严重，成本过高等等。这些工艺要么污染了环境，要么浪费了铝资源，要么降低了铝材表面质量，亟待进行工艺改进。 二、整平光亮工艺所谓整平光亮工艺，是继抛光、碱蚀、酸蚀之后推出的一项 新的表面前处理工艺，是对碱蚀、酸蚀工艺的深刻改造和变革，它既具有酸蚀铝耗低、去机械纹能力强、起砂快的优点，又具有抛光的亮丽，但却根本杜绝了抛光NOx污染、酸蚀氟化物污染、碱蚀碱渣污染等弊端，是一项颇具前途、具有革命性的新工艺。 (一)、工艺流程整平光亮工艺比酸蚀、碱蚀要简单得多，甚至比抛光工艺都简单，主要由下述工序组成：整平光亮→水洗→氧化。本工艺的核心是整平光亮，整平机械纹、起砂、光亮等均由整平光亮槽完成，整平光亮后即可氧化，省去除油、碱蚀、中和等工序。 (二)、型材外观经过整平光亮技术处理过的型材具有三大特点：1、平整：在整平剂作用下，1-5分钟内，可完全去掉机械纹，表面特别平整。2、细砂：在起砂剂的作用下，型材表面起了一层均匀细砂，是喷砂和酸蚀技术很难达到的。3、光亮：在光亮剂的作用下，型材表面非常光亮，几乎可跟抛光材媲美。 (三)、适用范围1、建筑型材：银白料经整平光亮后，表面非常平整、光亮、砂粒细腻均匀；着色、染色与整平光亮技术的结合，使得型材表面象经过打蜡处理后一样鲜艳；电泳与整平光亮技术的结合能大幅度提高型材档次。2、工业用材：汽车轮毂、自行车圈、自行车架等用铝合金制成的各类工业用材都可用整平光亮技术处理，以取代机械抛光，提高生产效率及产品档次。3、家用电器：很多家用电器铝制外壳，都可借助本技术提高外观质量。灯饰及装饰用材也可借用本技术。 (四)、工艺规范1、开槽：整平光亮液(开槽液) 2、生产：温度：95－110℃时间：1-5min 3、添加：当槽液液面不能满足生产要求时，应及时补充添加液。补充添加液时一定要补充到初始液位。添加后，应充分搅拌槽液，然后开始生产。 4、管理：整平光亮槽管理非常

铝合金阳极氧化及着色

1 前言 铝及其合金材料由于其高的强度/重量比，易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。然而，铝合金材料硬度低、耐磨性差，常发生磨蚀破损，因此，铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性，减少磨蚀，延长其使用寿命。在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。 阳极氧化是国现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。铝及铝合金电解着色所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热和耐蚀性，广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀。然而，铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蚀介质侵蚀，心须进行封孔处理，以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体。 2 铝及铝合金的阳极氧化 2.1 普通阳极氧化 铝及其合金经普通阳极氧化可在其表面形成一层Al2O3膜，使用不同的阳极氧化液，得到的Al2O3膜结构不同。阳极氧化时，铝表面的氧化膜的成长包含两个过程：膜的电化学生成和化学溶解过程。只有膜的成长速度大于溶解速度时，氧化膜才能成长、加厚。普通阳极氧化主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化和磷酸阳极氧化等，以下介绍一些普通阳极氧化新工艺[骐骥导航https://www.wendangku.net/doc/1b8017673.html,：机械网址导航]。 2.1.1 宽温快速阳极氧化[1] 硫酸阳极氧化电解液的温度要求在23℃以下，当溶液的温度高于25℃时，氧化膜变得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差，因此在原硫酸溶液中加入氧化添加剂对原工艺进行改进，改进后的溶液配方为： 硫酸（ρ＝1.84g／cm3）150－200g／ L（最佳值160g／L） CK－LY添加剂20－35g ／L （最佳值30g／L） 铝离子 0.5－20g ／L （最佳值5g／L） CK－LY氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐，前者能提高电解液的工作温度，抑制阳极氧化膜的化学溶解，在较高的温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增强电解液的导电性，提高电流密度，加快成膜速度。该添加剂溶于硫酸电解液，对电解液中的金属离子有络合作用，使溶液中铝离子的容忍量提高，氧化液的寿命延长，操作温度可达30℃以上，而普通硫酸氧化工艺21℃以上就必须开冷水机；同时减少了氧化时间，并可获得高质量的氧化膜。 2.1.2 硼酸－硫酸阳极氧化[2] 硼酸－硫酸阳极氧化是取代铬酸阳极氧化的一种薄层阳极氧化新工艺。硼酸－硫酸阳极氧化溶液的组成为：45g/L H2SO4＋8g/L H3BO3。 阳极氧化膜退膜溶液：按ASTMB137(美国实验材料标准)规定溶液，即：20g/L CrO3＋3 5mL/L H3PO4。

铝合金阳极氧化缺陷明细表

目录 1.铝及铝合金氧化表面处理制品的表面缺陷 (4) Q001手印腐蚀 (5) Q002擦划伤 (6) Q003 粘连 (7) Q004砂粗 (8) Q005砂轻 (9) Q006脱脂不良 (10) Q007氧化气泡 (11) Q008脱膜不净 (12) Q009雪花状腐蚀 (13) Q010氧化白点 (14) Q011电伤 (15) Q012夹渣 (16) Q013氧化膜剥落 (17) Q014黑点 (18) Q015爆膜 (19) Q016封孔起彩 (20) Q017针孔腐蚀 (21) Q018色差 (22) Q019酸碱水腐蚀 (23) Q020封孔起灰 (24) Q021无漆膜 (25) Q022麻点 (26) Q023电泳气泡 (27) Q024氧化膜粉化 (28) Q025 复合膜发黄 (29) Q026凝胶粘附 (30) Q027漆留痕 (31)

Q028水斑 (32) Q029着色气泡 (33) 2.氧化表面处理制品的外观性能缺陷 (35) Q029封孔不合格 (36) Q030氧化膜厚度不达标 (37) Q031漆膜铅笔硬度不达标 (38) Q032漆膜耐腐蚀性不合格 (39) 3.氧化表面处理制品的尺寸精度 (40) Q033扎线痕超标 (41) Q034返工壁厚薄 (42)

前言 1.在铝及铝合金的氧化生产过程中，产生的各种缺陷，主要可分为三类，即氧 化表面处理制品的表面缺陷、氧化表面处理制品的形位尺寸缺陷、氧化表面处理制品的外观性能缺陷。 2.氧化表面处理制品的表面缺陷，在生产现场产生最多，废品率也最高。最主 要的有手印腐蚀、擦划伤、粘连、砂粗、砂轻、脱脂不良、氧化气泡、脱膜不净、雪花状腐蚀、氧化白点、电伤、夹渣、氧化膜剥落、麻点、爆膜、封孔起彩、针孔腐蚀、色差、酸碱水腐蚀、封孔起灰、无漆膜、麻点、电泳气泡、氧化膜粉化等。 3.氧化表面处理制品的尺寸缺陷，在生产中所占废品率不多，主要有返工壁厚 薄、扎线痕超标等。 4.氧化表面处理制品的外观性能缺陷主要有封孔不合格、氧化膜厚度不达标、 漆膜铅笔硬度不达标、漆膜耐腐蚀性不达标等 5.下面以列表的方式对各种缺陷的名称（英文对照按美国AA标准和数据技术 语篇）、起因、定义、特征及对策进行较为全面的说明，供广大技术人员、生产人员、质检人员作为工作和学习参考。

铝表面阳极氧化处理方法

铝表面阳极氧化处理方法(一） 一、表面预处理 无论采用何种方法加工的铝材及制品，表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物（天然的或高温下形成的氧化铝薄膜）、残留油污、沥青标志、人工搬运手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物）、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。因此在氧化处理之前，用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗，使其裸露纯净的金属基体，以利氧化着色顺利进行，从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。 （一）脱脂 铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂。几种脱脂方法及主要工艺 列于表-1。在这些方法中，以碱性溶液特别是热氢氧化钠溶液的脱脂最为有效。 表-1 脱脂及主要工艺 脱脂方法溶液组成用量g/L 温度/度时间min 后处理备注 有机溶剂汽油、四氯化碳、三氯乙烯等适量常温或蒸汽适当无浸蚀 表面活性剂肥皂、合成洗涤剂适量常温-80 适当. 水清洗无浸蚀 碱性溶液 NaOH 50-200 40-80 0.5-3 水洗后用100-500g/L硝酸溶液中和及除挂灰脱脂兼腐蚀除去自然氧化，硝酸可用稀硫酸+铬酸代替 十二水磷酸钠NaOH硅酸钠 40-608-1225-30 60-70 3-5 水清洗 NaOH可用40-50g/L碳酸钠代替，总碱度按NaOH计算为1.6%-2.5% 多聚磷酸钠碳酸钠磷酸钠一水硼酸钠葡萄糖酸液体润湿剂 15.64.84.84.80.3ml0.1ml 60 12-15 水清洗使用前搅拌4个小时 十二水磷酸钠硅酸钠液体肥皂 50-7025-353-5 75-85 3-5 水清洗 碳酸钠磷酸钠 25-4025-40 75-85 适当水清洗 磷酸钠碳酸钠NaOH 20106 45-65 3-5 水清洗

铝合金的阳极氧化

铝合金的阳极氧化 摘要：阳极氧化是指在适当的电解液中，以金属作为阳极，在外加电流作用下，使其表面生成氧化膜的方法。铝及铝合金的阳极氧化所用的电解液一般为中等溶解能力的酸性溶液，铅为阴极，仅起导电作用。本文主要介绍铝合金分别在40min 和60min下进行阳极氧化的实验过程及结果分析。 关键词：铝合金阳极氧化氧化膜厚度 前言 铝合金的阳极氧化处理和表面涂覆技术是铝合金扩大应用范围、延长使用期限的关键，表面技术一直受到我国铝合金材料工业特别关注，并且已经取得了巨大的进步和发展。 阳极氧化是现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。铝及其合金材料广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀，它的易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。 铝合金阳极氧化氧化膜的应用： （1）多孔材料：利用氧化膜的多孔性，可在微孔中沉积功能性微粒，得到功能性材料。多孔结构可使膜层表现出良好的吸附能力，可作为涂镀层的底层，也可将氧化膜染色，提高金属的装饰效果。 （2）耐磨材料：铝氧化膜具有很高的强度，可以提高金属表面的耐磨性。（3）耐蚀材料：铝氧化膜在空气中很稳定，具有较好的耐蚀性。 （4）电绝缘材料：用作电解电容器的电介质或电器制品的绝缘层。 （5）绝热材料：铝氧化膜是很好的绝热层，稳定性可达1500℃，且氧化膜的热导率很低，可防止铝的熔化。 （6）阳极氧化膜与基体金属的结合力很强，很难用机械方法将它们分开。 工艺

除油→热水洗→冷水洗→除锈→冷水洗→阳极氧化→取出热水封闭→检测 实验方案 第一步：样品准备 准备铝合金样品，用游标卡尺测其浸入电解液中的大概面积，计算出阳极氧化时需要控制的电流大小。 第二步：实验试剂配制 1、除油液配制：白猫洗涤剂2～3滴磷酸钠：25g/L 氢氧化钠： 5g/L 硅酸钠：10g/L 2、硝酸：250ml/L 3、硫酸：180g/L 第三步：除油 1、水浴锅加热温度：70℃ 铝合金除油时间：1min 2、热水洗 3、冷水洗 第四步：除锈 酸洗：硝酸250ml/L 室温下：30s 取出冷水洗，最好密封在冷水中防止在空气里氧化 第五步;阳极氧化 将试样取出接上电源做为阳极，用铅做阴极，本次实验中电流大致控制在0.4A 左右,最初的电流会很大，后来电流会变小，实验过程中要调节电源控制好电流。铅—阴极电压：10～22V 电流密度：0.5～2.5A/dm2 阳极氧化膜形成机理： 阳极反应： H2O-2e→O+2H+2Al+3O→Al2O3 阴极反应： 2H++2e→H2↑ 氧化膜的生成与溶解同时进行，氧化初期，膜的生成速度大于溶解速度，膜的厚