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阴极面积/阳极面积 1.5:1 影响氧化膜质量的因素主要有:
①硫酸浓度:通常采用15%~20%。浓度升高,膜的溶解速度加大,膜的生长速度降低,膜的孔隙率高,吸附力强,富有弹性,染色性好(易于染深色),但硬度,耐磨性略差;而降低硫酸浓度,则氧化膜生长速度加快,膜的孔隙少,硬度高,耐磨性好。
所以,用于防护,装饰及纯装饰加工时,多使用允许浓度的上限,即20%浓度的硫酸做电解液。
②电解液温度:电解液温度对氧化膜质量影响很大。温度升高,膜的溶解速度加大,膜厚降低。当温度为22~30℃时,所得到的膜是柔软的,吸附能力好,但耐磨性相当差;当温度大于30℃时,膜就变得疏松且不均匀,有时甚至不连续,且硬度低,因而失去使用价值;当温度在10~20℃之间时,所生成的氧化膜多孔,吸附能力强,并富有弹性,适宜染色,但膜的硬度低,耐磨性差;当温度低于10℃,氧化膜的厚度增大,硬度高,耐磨性好,但孔隙率较低。因此,生产时必须严格控制电解液的温度。要制取厚而硬的氧化膜时,必须降低操作温度,在氧化过程中采用压缩空气搅拌和比较低的温度,通常在零度左右进行硬质氧化。
③电流密度:在一定限度内,电流密度升高,膜生长速度升高,氧化时间缩短,生成膜的孔隙多,易于着色,且硬度和耐磨性升高;电流密度过高,则会因焦耳热的影响,使零件表面过热和局部溶液温度升高,膜的溶解速度升高,且有烧毁零件的可能;电流密度过低,则膜生长速度缓慢,但生成的膜较致密,硬度和耐磨性降低。
④氧化时间:氧化时间的选择,取决于电解液浓度,温度,阳极电流密度和所需要的膜厚。相同条件下,当电流密度恒定时,膜的生长速度与氧化时间成正比;但当膜生长到一定厚度时,由于膜电阻升高,影响导电能力,而且由于温升,膜的溶解速度增大,所以膜的生长速度会逐渐降低,到后不再增加。
⑤搅拌和移动:可促使电解液对流,强化冷却效果,保证溶液温度的均匀性,不会造成因金属局部升温而导致氧化膜的质量下降。
⑥电解液中的杂质:在铝阳极氧化所用电解液中可能存在的杂质有Clˉ,Fˉ,NO3ˉ,Cu2+,Al3+,Fe2+等。其中 Clˉ,Fˉ,NO3ˉ使膜的孔隙率增加,表面粗糙和疏松。若其含量超过极限值,甚至会使制件发生腐蚀穿孔(Clˉ应小于0.05g/L,Fˉ应小于0.01g/L);当电解液中Al3+含量超过一定值时,往往使工件表面出现白点或斑状白块,并使膜的吸附性能下降,染色困难(Al3+应小于20g/L);当Cu2+含量达0.02g/L时,氧化膜上会出现暗色条纹或黑色斑点;Si2+ 常以悬浮状态存在于电解液中,使电解液微量混浊,以褐色粉状物吸附于膜上。
⑦铝合金成分:一般来说,铝金属中的其它元素使膜的质量下降,且得到的氧化膜没有纯铝上得到的厚,硬度也低,不同成分的铝合金,在进行阳极氧化处理时要注意不能同槽进行。
随着铝制品加工的发展,铝制品表面处理的代表-阳极氧化越来越受到行业的关注。如苹果推出的Iphone 6S:通过表面阳极氧化处理,既能得到很高的硬度,又能得到天空灰、玫瑰金等效果。
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以金属工件为阳极,在适宜的电解液中进行电解,有选择地除去其粗糙面,提高表面光洁程度的技术,又称电解抛光。电抛光可增加不锈钢的耐腐蚀性,减少电气接触点的电阻,制备金相磨片,提高照明灯具的反光性能,提高各种量具的精度,美化金属日用品和工艺品等,适用于钢铁、铝、铜、镍及各种合金的抛光。
电抛光亦称电解抛光、 电化学抛光或阳极抛光。借电解作用将金属制 件进行阳极处理,以提高其表面光洁度的一种 方法。20世纪30年代产生的一种金属表面精 加工的新方法,也是金属制件镀前预处理及镀 后精加工的一种工艺。电抛光时将制件作阳 极,铅板作阴极,共置于电解液中,通直流电,在 特定工艺条件下制件表面的毛刺和凸起部分电 流密度较大,相应的溶解速度也大。这种不均 匀性的溶解,使凸起部分溶解得快,因而起到了 平整抛光的作用。但过于粗糙的表面,不宜直 接进行电抛光。为使制件表面达到高光洁度, 选择适当的电解液十分重要。由于电抛光理论 尚不成熟,选择电解液的方法在很大程度上依 靠经验。用得较多的是电阻较低的电解液,如 磷酸、硫酸或两者混合比不同的混合电解液。 在这类电解液中如加入适量铬酐(CrO3)可防 止被抛光金属的腐蚀,并能增加抛光面的光洁 度。还可在电解液中加一些甘油、甲基纤维素 等缓蚀剂。电抛光时选择佳的工艺条件也非 常重要,如控制适当的电流密度、适宜的温度范 围、合理的抛光时间以及采用往复式或上下式 移动阳极以搅拌电解液等。
A.调整工作班次:将白天班改为夜间班,一般情况下夜间气温比白天低5~10℃。
B.多槽轮流工作:经一次或多次阳极化后,因焦耳效应,溶液温度上升,当超过工艺允许的温度时应停止工作,让其自然冷却,下一槽的工件在另一只阳极化槽中进行,这样轮流操作既不影响生产,又可避开高温溶液时对阳极化膜的影响。
C.更换大容积槽子:增大阳极槽的容积,对于加工同样表面积的工件,溶液的升温度会相应减缓。
D.减少一次装载量:槽内装载量减少后,阳极时产生的焦耳热亦相应减少,可降低溶液的升温速度。
E.继息式工作:当溶液温度超过允许值时停止工作,待温度降至工艺范围时再继续工作。
F.水冷法:宜用井水,因井水具有冬暖夏凉的特点,能起到一定的控温作用;而水塔上的储备水是冬凉夏暖,不适宜作冷却水用。
2.5 染出颜色黑中显红
这种情况主要是由于未能控制好染色液的pH值,据了解,酸性元青是由酸性蓝黑IOB和酸性橙Ⅱ组成,在一定的pH范围内这两种组分进入膜孔的比例符合阳极化膜染色纯黑的要求,而当pH值超过或低于这个佳范围时,进入膜孔中的两组分比例失调,染上的颜色黑中显青或黑中显红。试验发现,染色液的pH值与铝阳极化膜上染出色调的关系见下。
解决方法:定量测定pH值,工作中要防止酸、碱性物质的混入,进入染色槽的工件要彻底冲洗干净。
2.6 工件下端近边缘处染不上色其原因为工件未染上色的部位没有生成氧化膜。经了解,工件在阳极化之前一天进行碱洗,且碱洗后的中和和水洗均不充分,并让其自然晾干,这使得铝件表面带碱性的游离水缓慢地往下流,流至尽头时集成水珠且久久不消失,水珠中的酸或碱性物质且接与铝件发生反应<特别是水珠的周围易吸纳氧的部位,阳极氧化时未能被击穿,阻止了阳极化过程中人工氧化膜的生成。
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