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常用鋁型材表面陽極氧化處理工藝有哪幾種？
鋁是一種化學性質非常活潑的金屬，以鋁為主要合金元素加入其它的合金擠壓出來的工業鋁型材，表面生成的氧化膜層非常薄，只有0.5-4μm厚，具有很好的吸附能力，但抗腐蝕能力不強，要經過多種表面處理才能提高鋁型材的力學性能和使用壽命。常用的表面處理方式主要有陽極氧化、電泳涂裝和靜電粉末噴涂，這幾種方式在當前的市場中占有相當大的比重，今天著重講解一下陽極氧化處理。
陽極氧化的主要原理
在進行陽極氧化時，以置入電解質溶液中的鋁型材為陽極，在電解質的作用下，在鋁型材的表面生成一層致密的氧化膜，這個過程稱這鋁型材陽極氧化處理，如果沒有特別說明，通常是在硫酸溶液中進行陽極氧化，其化學反應式如下：
①2H﹢+2e﹣===H?↑
②4OH﹣+4e﹣===2H?O+O?↑
③2Al3﹢+3O2﹣===Al?O?+熱量
④Al?O?+3H?SO4→Al?(SO4)+3H?O
在這一系列的化學反應過程中，陽極上生成的氧并不是全部與鋁發生反應生成氧化膜，還有一部分以氣體的形式逸出，所以開始只是生成一層薄而致密的氧化膜，當與硫酸發生反應后，致密的氧化膜便開始變成多孔的氧化膜，隨著電解液逐漸滲透到孔隙中，孔隙中露出的鋁又生成一層新的氧化膜，使整個氧化膜得到進一步的修補，這層新的氧化膜緊接著發生新一輪的溶解，又出現新的孔隙，從孔隙中流出來的鋁又被電解，重新生成一層新的氧化膜，每層氧化膜都保持著0.014-0.05μm的厚度，如此不斷地循環反應，將一個個彼此立的孔隙中生成的氧化膜向四面八方展開，最終生成一層致密均勻多孔的氧化膜層覆蓋于工業鋁型材的表面。
陽極氧化的方法
鋁型材陽極氧化的主要方法有三種：硫酸陽極氧化、草酸陽極氧化和鉻酸陽極氧化，每種方法都有不同的工藝參數、不同的特點以及優勢與劣勢，一般情況下，陽極氧化就是指的硫酸陽極氧化方法。
1、硫酸陽極氧化
硫酸陽極氧化的主要工藝參數（直流電）
|
工藝項目 |
指標范圍 |
說明 |
|
氧化電壓 |
12-18V |
當電壓降低時，膜層厚度與硬度會降低。 |
|
電流密度 |
1-1.6A/dm3 |
電流密度過高時，型材表面附著力會下降，耐腐蝕性與耐磨性都下降，導致封孔效果不佳。 |
|
槽液溫度 |
18-22℃ |
當槽液的溫度上升時，膜厚與硬度降低，表面附著力上升。 |
|
硫酸濃度 |
15-200g/L |
當硫酸濃度降低時，型材表面的附著力下降，而膜厚與硬度會上升。 |
|
鋁離子濃度 |
＜20g/L |
當鋁離子濃度偏高時，氧化膜的吸附能力下降，工業鋁型材表面出現白斑。 |
|
氧化時間 |
20-30min |
當氧化時間減小時，耐腐蝕性與吸附能力下降，硬度會上升。 |
2、草酸陽極氧化
草酸陽極氧化的主要工藝參數（以英美法為準）
|
工藝項目 |
指標范圍 |
說明 |
|
氧化電壓 |
50-65V |
草酸陽極氧化可采用直流電、交流電或直流與交流電疊加，不過直流電容易出現膜層孔蝕，交流電的膜層抗腐蝕性較高，但著色效果不佳，不同的合金材料的工業鋁型材采用草酸陽極氧化所獲得膜層的厚度和顏色不同。 |
|
電流密度 |
DC1-1.5A/dm3 |
|
|
槽液溫度 |
30℃ |
|
|
草酸濃度 |
5-10% |
|
|
氧化時間 |
10-30min |
|
|
膜厚 |
15μm |
3、鉻酸陽極氧化
鉻酸陽極氧化的主要工藝參數（直流電）
|
尺寸偏差小的拋光零件 |
一般零件或焊接件 |
說明 |
||
|
工藝項目 |
指標范圍 |
工藝項目 |
指標范圍 |
用3-10%濃度的鉻酸陽極氧化方法，獲得的氧化膜只有2-5μm，比前二種方法都要薄，可保持原有材料的抗拉強度，不過耐磨性較差，不易染色，一般適合于對尺寸偏差小的加工零件、鈑金件，以及用硫酸難以加工的高難度鑄件，對于含銅量大于4%的工業鋁型材產品不適合用鉻酸陽極氧化處理方法。 |
|
鉻酸酐CrO?濃度 |
0-35g/L |
鉻酸酐CrO?濃度 |
95-100g/L |
|
|
氧化電壓 |
0-40V |
氧化電壓 |
0-40V |
|
|
電流密度 |
0.2-0.6A/dm3 |
電流密度 |
0.3-0.5A/dm3 |
|
|
槽液溫度 |
40±2℃ |
槽液溫度 |
37±2℃ |
|
|
氧化時間 |
60min |
氧化時間 |
35min |
|
|
陰極材料 |
鉛板或石墨 |
陰極材料 |
鉛板或石墨 |
|
|
pH值 |
0.65-0.8 |
pH值 |
＜0.8 |
|
|
陰陽極面積比 |
3：1 |
|
|
|
