奚 兵

（常州市荊川里小區(qū)12丙201，江蘇常州213015）

·經(jīng) 驗·

鋁件硫酸陽極氧化故障處理

奚 兵

（常州市荊川里小區(qū)12丙201，江蘇常州213015）

0 前言

硫酸陽極氧化可以獲得多孔、無色透明的陽極氧化膜。該膜不僅具有良好的耐蝕性和耐磨性，還具有吸附色料、涂料的性能。陽極氧化膜的質(zhì)量主要取決于鋁件成分、膜厚、電解液溫度、電流密度、用水水質(zhì)，以及陽極氧化后的填充封閉等。本文介紹了硫酸陽極氧化膜常見質(zhì)量問題的產(chǎn)生原因和解決方法。

1 陽極氧化膜疏松或粉化

1.1 產(chǎn)生原因

（1）電解液溫度過高。

（2）陽極氧化處理時間過長。

（3）電流密度過大。

1.2 解決方法

（1）調(diào)整電解液溫度。電解液溫度一般控制在18～20℃。若溫度升高，氧化膜的溶解速率加快，使得膜層孔多、疏松、粉化且吸附力差。

（2）縮短處理時間。通常陽極氧化處理時間為30～60 min。若處理時間延長，膜層增厚，易龜裂或疏松。

（3）調(diào)整電流密度。開始氧化時，應(yīng)先用較小的電流密度（約2 A／dm2）氧化30 s，然后逐步（階梯式）升至正常工藝參數(shù)。電流密度過大，膜孔內(nèi)熱效應(yīng)加大，加速膜的溶解。氧化過程中，電流密度應(yīng)控制在（±0.05）A／dm2的波動范圍內(nèi)。

2 氧化膜呈彩虹色

2.1 產(chǎn)生原因

（1）陽極氧化處理時間過短。（2）電流密度太小。

（3）工件氧化時導(dǎo)電不好。

2.2 解決方法

（1）延長處理時間。適當(dāng)延長處理時間，一般控制在30～60 min，可滿足要求。

（2）提高電流密度。適當(dāng)提高電流密度，加快膜的生長速率。當(dāng)電流密度達到一定值時，成膜速率反而下降。

（3）檢查夾具。通用夾具應(yīng)有一定的彈性，夾具接觸點部位不應(yīng)有氧化膜存在，每使用一次應(yīng)退膜一次，保證工件與夾具的接觸良好。而夾具掛鉤與氧化槽導(dǎo)電棒接觸處最好用紫銅片。

3 氧化膜有黑斑或條紋

3.1 產(chǎn)生原因

（1）電解液中Cu2+、Fe3+等雜質(zhì)過多。

（2）氧化膜不連續(xù)而脫落（油未除盡）。

（3）工件氧化后未能清洗干凈就封閉。

3.2 解決方法

（1）去除雜質(zhì)。電解液中的主要雜質(zhì)為Al3+、Cu2+、Fe3+、Cl-、F-、NO-3等。當(dāng)Cu2+的質(zhì)量濃度達到0.02 g／L時，膜上就會出現(xiàn)暗色條紋或黑斑。去除過量的Cu2+，可用直流電電解，電流密度0.1～0.2 A／dm2，使金屬銅在陰極上析出。

（2）徹底除油。堿洗后的工件一定要用熱水清洗，并在硝酸（1∶1）溶液中充分漂洗中和，方可洗盡表面上殘存的堿類油脂，否則氧化膜不可能在該處生成，而變得不連續(xù)，甚至脫落。

（3）加強清洗。將氧化后的工件充分清洗干凈，再進行填充封閉處理。

4 氧化膜粗糙或局部腐蝕

4.1 產(chǎn)生原因

（1）電壓和電流密度過高。

（2）電解液中Cl-過多。

4.2 解決方法

（1）降低電壓。陽極氧化初期，電壓對于氧化膜的生成有很大影響。若一開始電壓過高，就會使工件棱角擊穿，且使電流密度增大，造成膜層溶解。操作時應(yīng)將電壓從0 V逐步升高，嚴禁一步到位，同時保持氧化過程中的電壓波動在1～2 V。

（2）分析Cl-。電解液中Cl-應(yīng)控制在0.05 g／L以下，當(dāng)其質(zhì)量濃度超過允許值時，會產(chǎn)生膜層穿孔而造成局部腐蝕。因此，配制電解液用水及清洗工件用水必須是去離子水或蒸餾水。

5 氧化膜發(fā)暗或灰色

5.1 產(chǎn)生原因

（1）工件在氧化槽中不通電的時間較長。

（2）氧化過程中有斷電又通電的現(xiàn)象。

5.2 解決方法

（1）帶電下槽。盡可能縮短工件在溶液中的停留時間（指不通電的情況）。工件因不導(dǎo)電而表面未生成氧化膜發(fā)暗。發(fā)灰是受酸浸蝕留下的硅化合物（指含硅鋁件）。

（2）檢查電機。日常應(yīng)注意所用電源電機（直流整流器）是否在良好狀態(tài)，且加強保養(yǎng)和維修工作，以保持正常運轉(zhuǎn)，防止運行中發(fā)生斷電現(xiàn)象。

6 工件局部不易生成氧化膜

6.1 產(chǎn)生原因

（1）軋制板材鋁件表面有致密的焦糊物未能去除掉。

（2）工件堿洗后在硝酸中漂洗不徹底。

（3）堿洗液中積累過多的鋁雜質(zhì)。

6.2 解決方法

（1）打磨表面。工件在氧化前用細砂紙將表面致密的焦糊物打磨掉，然后進入氧化。

（2）硝酸中和。工件經(jīng)堿洗后應(yīng)在硝酸（1∶1）溶液中充分漂洗出光，以中和堿液且使工件表面光潔。

（3）更換堿液。由于舊堿液中大量Al3+導(dǎo)致溶液黏度增大，這種狀態(tài)的堿液很難將工件表面的油污洗脫下來，部分油脂阻擋了氧化膜的生成。

7 工件孔眼及周圍較難生成氧化膜

7.1 產(chǎn)生原因

（1）工件除油后清洗不干凈，孔內(nèi)殘留堿液。

（2）工件的孔眼周圍存在黃油。

7.2 解決方法

（1）用熱水洗。工件經(jīng)堿洗后，采用熱脹冷縮清洗法，能有效地將工件孔眼中的堿液去除。

（2）汽油洗刷。黃油主要來自機械攻螺孔時所用的潤滑油。對此，必須在工件堿洗之前，先用有機溶劑或汽油刷洗一遍，然后進行堿洗處理。另外，在堿液中應(yīng)加入適量的乳化劑，有助于去除黃油。

8 氧化膜色澤不均勻

8.1 產(chǎn)生原因

（1）工件在氧化槽內(nèi)擺動幅度過大。

（2）包鋁件在加工時部分包鋁層被切削掉。

8.2 解決方法

（1）停止擺動。大面積工件在氧化時的擺動幅度要小，否則，工件邊沿和中心部位與溶液的接觸、更新、交換有很大區(qū)別，導(dǎo)致生成的氧化膜色彩不一致?？梢造o置氧化，但必須注意溶液溫度不能過低，否則容易出現(xiàn)地圖狀花斑。

（2）說明原委。由于外層包鋁屬優(yōu)質(zhì)鋁被切削掉，而被包的內(nèi)層是雜鋁，兩者的材質(zhì)差異較大，所以經(jīng)氧化后便出現(xiàn)了不同顏色。這一現(xiàn)象應(yīng)與客戶說清楚，以免引起誤解，即使進行返修也得不到好的要求，甚至更差。

9 填充封閉后氧化膜色淡發(fā)白

9.1 產(chǎn)生原因

（1）氧化膜太薄。

（2）填充封閉處理時間短。

（3）填充封閉溫度低。

9.2 解決方法

（1）增厚膜層。延長氧化時間，以滿足膜層厚度要求（一般為5～20μm）。

（2）延長時間。填充時間不少于12～15 min，即可滿足產(chǎn)品要求。時間過長，容易出現(xiàn)粉化。

（3）采用高溫。氧化膜填充封閉在115～120℃下進行，水蒸氣壓力控制在71～101 k Pa，要嚴格防止水蒸氣在表面冷凝。采用重鉻酸鹽填充是各種封閉法中氧化膜性能較好的一種方法。具體工藝配方為：重鉻酸鉀50～70 g／L，在90～95℃下封閉30 min，p H值6～7。

10 結(jié)語

鋁及鋁合金硫酸陽極氧化生產(chǎn)中，操作者可根據(jù)上述所列的氧化膜缺陷及其原因進行調(diào)整，一般都能得到滿意的效果。

TQ 153 文獻標志碼：B 文章編號：1000-4742（2015）06-0046-02

2013-12-16