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1、铝及及铝合金氧化与着色合金氧化与着色工工艺与与应用用铝及铝合金氧化的分类铝及铝合金氧化的分类 铝及铝合金按氧化工艺可分为：化学氧化、阳极氧化及微弧氧化。化学氧化，在一定的温度下，铝及其合金在在氧化溶液中，表面铝合金表面的铝离子与氧化溶液中的氧进行相互作用，形成一层致密的氧化膜。化学氧化的氧化膜一般在0.5-4微米之间，相对阳极氧化来说，耐磨性差、耐腐蚀性低，不适宜单独使用，但是氧化表面的微孔结构，能够增大基体与涂层的结合力，一般做为喷漆及其他涂层的底层使用。阳极氧化,铝及其合金在电解槽中以一定的电解质溶液为电解液，将直流电源的正极接到产品上使之成为阳极，负极接到另一参比电极上作为阴极，控制适当
2、的电极电势进行电解，这时在金属阳极上形成一层可控厚度的氧化膜，从而增加金属的抗腐蚀性。阳极氧化又有普通阳极氧化及硬质阳极氧化，氧化膜的厚度从5-200微米不等，硬质阳极氧化的厚度一般在几十微米到几百微米不等。铝及铝合金氧化的分类铝及铝合金氧化的分类 微弧氧化，又名微等离子氧化或阳极火花沉积，是一种新型的金属表面处理技术。它是将金属或合金置于电解质水溶液中，在强电场的作用下，阳极表面出现微区弧光放电现象，微弧区的瞬间高温烧结作用导致在金属或合金表面直接生产氧化物陶瓷层。微弧氧化是在阳极氧化的技术上发展起来的，把阳极氧化的电压由几十伏提高到几百伏，电流由小变大的，有直流电到交流电，使样品表面出现电
3、晕、辉光、微弧放电、火花斑等现象，从而对氧化层进行微等离子体的高温高压处理，使非晶结构的氧化层发生了相和结构上的变化。通过微弧氧化的陶瓷氧化膜，膜厚达50-200微米左右，显微硬度超过3000HV，绝缘电阻大于100M，与基材的结合力好，极大的改善了铝合金的耐磨性、耐腐蚀、抗热冲击及绝缘性能。铝及铝合金化学氧化铝及铝合金化学氧化 铝及铝合金的化学氧化膜层性质可分为：铬酸盐膜层、氧化物膜层、硫酸-铬酸盐膜层、硫酸盐膜层。以下是几种不同膜层性能的对比：类型类型外观膜厚硬度耐腐蚀耐磨性结合力膜膜 层层 性性 质质铬酸盐膜淡黄色至黄褐色与氧化时间及溶度有关相对较高很好好结合力好氧化物膜与所使用的无极盐
4、有关与溶液工艺及氧化时间有关高一般结合力好磷酸-铬酸盐膜淡绿色至深绿色与氧化时间及工艺有关低好好结合力好磷酸盐膜与氧化时间及工艺有关低一般结合力好 化学氧化膜一般不单独使用，由于去具有较强的吸附能力，可用做涂层的前处理工艺进行使用，可提高涂层与基材的结合力。因化学氧化膜层薄（0.5-4微米）通过特殊工艺 可使厚度提高到5微米以上，但是氧化膜出现粉末及白点状。铝及铝合金化学氧化铝及铝合金化学氧化 在氧化膜层进行着色的工艺上，一般要求氧化膜达到8微米以上，才能较好的着深色。因此化学氧化膜普遍较小，用于着色的相对较少。有跟武汉研究所及欧得美技术员等铝合金氧化的厂家进行沟通，均表示使用化学氧化进行的着
5、色工艺，市场使用较少，即使有使用，也一般以浅色调为主。目前也有对铝材进行彩膜转化钝化及铝合金化学发黑，也是属于化学氧化处理，所得氧化膜为彩虹色或是灰色，具有提高铝及铝合金的抗腐蚀能力。铝及铝合金阳极氧化铝及铝合金阳极氧化 铝及铝合金的阳极氧化，具有不同的分类方式：直流型式、电解液、膜层性质等方式，按不同电解液可分为：硫酸型、硼酸-硫酸型、草酸型、混合酸型。以下是几种不同体系膜层的对比：类型类型外观膜厚硬度耐腐蚀耐磨性结合力电电 解解 液液 类类 型型硫酸体系透明至黑色与氧化时间有关高很好好吸附力强、易染色硼酸-硫酸体系透明至灰色与时间有关，膜层生成快高NSS330h（高于硫酸体系）好优于硫酸体
6、系草酸体系与基材有关系可得到高厚度氧化膜，及硬质氧化膜高好，有很强的耐压性能好，主用运用于航空行业结合力好，对CL的含量要求严格，易产生颜色干涉。混和酸体系与混酸类型有关厚度可以通过时间控制各有优缺点铝及铝合金阳极氧化铝及铝合金阳极氧化 铝合金具有多种金属的优点，在日常生产及生活中，具有广泛的应用。其具有较好的导电性和导热性，仅次于金、铜、银，延展性好、塑性高、可进行各种机械加工。铝及铝合金经阳极氧化后，铝表面形成厚度为几个至几百个微米的氧化膜，氧化膜的表面形成多孔蜂窝状的，比铝合金的自然氧化及化学氧化具有更好的耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。采用不同的电解液及控制因素，可得到不同
7、蜂窝结构及大小的氧化膜。可用于不同的领域及功能性材料，例如建材、航空材料、电子产业及纳米材料制备模板等领域。铝及铝合金微弧氧化铝及铝合金微弧氧化 铝合金微弧氧化，是20世纪60年代后产生的一种新的氧化处理工艺，适用于铝、镁、钛及其合金的表面处理，是目前材料表面改性发展的热点工艺。利用微弧氧化可以再上述材料表面形成一层性能优异的陶瓷氧化层，从而大大的提高了材料的耐蚀性、耐高温氧化性、耐磨性及绝缘性能。微弧氧化技术在航天、航空、汽车、电子医疗、民用等行业具有良好的应用前景。微弧氧化过程包括电化学反应和等离子体化学反应。在外加电压未达到临界击穿电压之前,在阳极金属上发生普通的电化学反应,生成一层很薄
8、的非晶态氧化膜。当外加电压达到临界击穿电压后,膜层上最薄弱的部位首先被击穿,随着电压继续增加,氧化膜表面出现微弧放电现象,形成等离子体。微弧瞬间温度极高,不仅使微弧区的基体合金发生熔融,也使周围的液体气化并产生极高的压力。在高温高压作用下,基体表面原有的氧化膜发生晶态转变。同时,电解液中的氧离子和其他离子也通过放电通道进入到微弧区,和熔融的基体发生等离子化学反应,反应产物沉积在放电通道的内壁上。随着微弧继续在试样表面其他薄弱部位放电,均匀的氧化膜逐渐形成。铝及铝合金氧化后处理铝及铝合金氧化后处理 铝合金氧化形成具有多孔的结构对后处理具有重要的意义，无论是化学氧化还是阳极氧化及微弧氧化，氧化膜形
9、成的结构均为多孔性的氧化膜。因为氧化为多孔性，具有强吸附能力，因此在现代工业中，对氧化膜进行多种的处理方式：无机电解着色、有机染色、喷涂、电泳等工艺，是氧化膜具有更好的外观及防腐性能。化学氧化膜较薄。一本不宜单独使用。在汽车工业级一些装饰材料上，已铝合金的本色氧化，然后进行喷漆或电泳，可有效的提高漆层与本基的结合力。由于化学氧化具有工艺简单操作方便污染性小，在工业上已经得到较大的推广。阳极氧化具有较好的氧化膜，根据不同的电解液，形成的氧化膜层的性能也不尽相同。目前电子装饰工业主要以硫酸型为主，其具有较好的染色性能，已得到广泛的使用。微弧氧化形成具有绝缘性的陶瓷氧化层，其膜层性能整体比阳极氧化高，具有更好的腐蚀性能。目前还未进行大规模的推广，因此具有阳极氧化及陶瓷性能，相信在未来的工业中，可以部分替代其产品的应用。铝及铝合金氧化封孔处理铝及铝合金氧化封孔处理 铝合金氧化层具有多孔性，因此在氧化或染色完毕后需进行封孔，可以防止产品的变色及进一步的提高产品的耐腐蚀性及耐磨性。目前封孔产品具有多样化，一般分为：含铬封孔剂、含镍封孔剂、无镍封孔剂等产品。