Home > 有关信息 > 阳极氧化
把金属(配件)连在阳极上在稀释酸液中电解后,因阳极发生的氧气,形成一种与基休金属粘力极强的氧化皮膜(氧化铝:Al₂O₃)。阳极氧化就是阳极(Anode)和氧化(Oxidizing)的合成词(Ano-dizing)。这与电镀中把配件连在负极镀膜有差别。阳极氧化的最具代表性的材料是AL。其外,对Mg、Zn、Ti、Ta、Hf、Nb等金属材料也利用阳极氧化处理。最近,镁和钛材料的阳极氧化处理也逐渐扩大其用途。
 
铝合金的阳极氧化 (Anodizing on aluminum Alloys)
把铝合金在阳极电解后,铝合金的一半被酸蚀,另一半则形成一种氧化铝皮膜。在铝合金阳极氧化中,可以用不同的处理液调配及其深度、添加剂、处理液温度、电压、电流生产性质不同的皮膜。
 
 
(1) 皮膜因其细密的氧化物耐蚀性优秀
尤其是,在灼烧后处理者,其耐蚀性在一般空气条件下或在盐水环境中极优秀。如果把阳极氧化生成的非晶体(Amorphous)氧化铝皮膜在弱酸性热水中,或在烧开的去离子水中,或在高温重铬酸钠液中,或在醋酸镍水中灼烧,就能发挥其最佳耐蚀性能。
 
(2) 改善装修外观
所有阳极氧化皮膜在先让料件出光泽并相对具备较好模样的装饰效果后,把阳极处理用作一道收尾工艺。阳极皮膜的光泽程度取决于处理前金属材料的条件。即,根据基体金属的扩散或拟向出不同的光泽。用做建材的铝合金大部分按阳极处理收尾。
 
(3) 阳极皮膜相当坚硬,耐磨性优秀

硬质阳极处理(硬质阳极氧化)可以镀厚达25㎛~100㎛以上的皮膜。这些皮膜具备了氧化铝自有硬度,用于要求耐磨性较高的旋转件是再好不过的。所有阳极皮膜均比基材材质坚硬,而用铬酸盐法和部分硫酸法做的皮膜则过薄且软不适宜耐磨用途。

 
(4) 提高喷涂粘力
牢固粘附着的阳极皮膜从化学角度为所有油漆系统保证了活性表面。经硫酸盐镀液处理的阳极皮膜为无色,在以下透明的表面处理中做底涂层较适合。对在较严重的腐蚀环境下使用的铝合金配件进行喷涂时,在喷涂前把阳极氧化作为前处理工艺。经灼烧者,其耐蚀性更佳;未经灼烧者,其涂层的粘力更佳。
 
(5) 改善粘接性能
用磷酸法或铬酸盐法做的较薄的阳极皮膜可以改善粘合性和耐久性。这些皮膜大部分在最新型飞机的机体结构上广为利用。
 
(6) 改善润滑性
如果在硬质阳极处理后,通过手动研磨或珩磨使表面柔和并在其上再做聚四氟乙烯涂层,就可以使其发挥完美的润滑性能。
 
(7) 显现用于装饰的特殊颜色
通过几种方法处理阳极皮膜的多样化着色。使有机染料在皮膜的气孔中吸附后,着以多样化的颜色。还可以把部分无机颜料在气孔中沉淀后,在限定范围内调出较稳定的颜色。自然着色法的阳极氧化随着不同的合金组成有所不同,却较适于建筑用途的较稳定的黑颜色。电解着色属于第二道工艺,在普通的阳极处理后,作为第二道工艺,把金属颜料用电气方法析出到皮膜的气孔中获得较稳定的颜色。多在建筑物利用,尤其多用于金属窗框上。
 
(8) 喷涂的前处理
部分阳极皮膜自来就是多孔性宜于电镀。一般作为电镀前处理,做磷酸阳极处理。
 
(9)探测表面损伤
可以用铬酸盐阳极处理液探测微小的表面裂痕。在铬酸盐液中做阳极处理并冲洗后快速使其干燥后,如果料件上有裂纹,铬酸盐即进入该龟裂处并在其周围渗出污染阳极皮膜。
 
铝金属约在120年前开始用于工业生产。比起公元前3000~5000就开始使用的铜和铁,则显得相当晚铝在其表面自然生成氧化铝层保护其里边,其耐蚀性和延展性较优秀,易于切削加工。其导电率较好,约为铜的60%;其导热率也较优秀,属于一种多用于热交换机、发动机配件等的金属。
 
(1) 铝的性质
把铝在阳极电解后,铝表面的一半即被酸蚀;另一半则形成一种氧化铝皮膜。铝的阳极氧化根据多样化的处理液组成、浓度、添加剂处理液温度、电压、电流等,可以生产出性质互不相同的品种。
 
符号 AL 线热膨胀系数(20℃) 23.9micro-in./℃
原子编号 13 导热率(20℃) 0.53cal/㎠/㎝ per ℃/sec
原子量 26.9815 电阻(20℃) 2.655 microhm-㎝
比重 2.70 熔解 알카리, 염산, 황산
融点 659.7℃ 不熔解 질산, 아세트산, 암모니아
比热 0.215 cal/g/℃    
 
(2) 铝合金材质
,其延展性和膨胀性较优秀,有必要根据用途提高其强度,改进其性质。加入双重元素制造有用的铝合金。铝合金大致分为板、管、线、棒等型材,锻造件等伸直材和模铸件、压铸件等铸造材。
 
铝和铝合金材料广泛用于阳极氧化皮膜处理中。阳极氧化用途如下:
 
(1) 裝飾用 皮膜處理

作为装饰物防蚀目的广为使用。根据前处理条件或合金成分可分为有光、半光或无光,经染色后可造出漂亮的外观。这里主要使用硫酸法;有时为了得到白色半透明或灰色如釉的外观,也使用铬酸盐法。在光学器材、机械配件、家电产品、电气通信器材等方面用途较广泛。

 
(2) 建築用 陽極散花
在建筑物的窗户、门、帘挂等方面广为使用。因其使用环境要求经常擦拭,屋外恶劣环境要求优秀的耐候性,皮膜必须要厚。如果在阳极处理后进行半灼烧和(电附着)涂漆,则可以防止在保管和安装中损坏皮膜,也可以提高耐湿混凝土和气候的性能。
 
(3) 硬质阳极氧化(Hard Anodizing)
这里有硫酸-草酸混酸法,却有代表性的是低温硫酸法。阳极皮膜的硬度为Hv 500左右,而其实际耐磨性却比该数值更优秀。它在诸如电饭锅之类的家电、箭杆之类的体育用品、军用品、机械配件等方面被广为利用。
 
(4) 用于耐蚀目的的皮膜处理
用于军工产业和飞机配件,在强调耐蚀性为主要目的时,间或使用铬酸盐法。
 
种类(TYPE) 种类(TYPE) 皮膜厚度(最小)
A 工业用硬膜 30
B 建筑用,1级 18
C 建筑用,2级 10
D 汽车-外部 8
E 室内-中等程度耐磨性 5.0
F 室内-有限耐磨性 3
G 铬酸 1
 
(5) 蓄电池(储电器)用

这是一种无气孔(Pore)扩散层的阳极氧化膜,硼酸法当属这里。
* 作为参考,按皮膜的各种用途的厚度从美国ASTM B 580标准引用如下

※ 周期:硬膜厚度从12微米到100微米以上多种多样。如果A类的厚度未予注明,则至少有5微米以上;如果未注明灼烧,A类则不灼烧。

 
用途 阳极氧化处理的种类
方法 硫酸法、草酸法、铬酸盐法、其它有机酸法
耐磨 硬质阳极氧化处理法(硫酸、草酸)
装饰用 (电解研磨、化学研磨)硫酸法(染色)
光学用 (电解研磨、化学研磨)硫酸法(染色)
涂层的底膜 硫酸法、铬酸盐法
电镀的底膜 磷酸法
建筑用(着色) 自然色法、电解着色法
 

只要是按A/L合金特性用低温电解方法在(低温电解)H2SO4溶液中生成,比一般阳极氧化膜更具耐蚀性、耐磨性、绝缘性的坚硬皮膜,至少达到30㎛以上者,即可称得上硬质。这是一种把铝金属表面用电气、化学的方法变成氧化铝陶瓷的工艺方法。采用该工艺后,铝金属本身经氧化变成氧化铝陶瓷,使铝的表面性质比钢铁更硬,其耐磨性比硬铬镀层更优。它不象镀层或涂装(涂层)那样易剥离;变成氧化铝陶瓷的表皮绝缘性(1500Volt)出色,而其芯则通电良好。我们正在开发、推广这样的利用在铝金属上进行硬质阳极氧化(Hard-Anodizing)表面处理工艺方法的尖端技术。

例)飞机表面、要求轻且具耐磨性的工业机械、各种工业设施的滑动件、辊、半导体装置等

 
行业分类 涂层(工业用)等级
机械工业部件 轴承、齿轮、螺纹、扣链齿、小型发动机用活塞、喷头、铜器、砂泵、螺栓、螺帽
飞机配件 液压缸、机翼尖、机身下徽标、桅顶、直升飞机旋翼
国防产业部件 弹匣、炮筒擦杆、装弹盒
纤维纺织部件 线轴、, SECTIONAL BEAM、梭子、纺织机配件、缝纫机相关件
休闲品 鱼杆线轮、手柄轮、炉蓖子、野炊用具、登山绳、帐篷支柱、相机饰物
汽车配件

油缸、摇臂、刹车缸及其活塞配件、要求耐盐耐蚀性的配件

기타 飞机、船舶、船舶配件、厨房用具、胶模、打印机辊、自动硬化遴选机辊、电梯辊、食品机械加工件、复印机用途的器件、电脑滚轮与滚筒、气缸、珩磨管、化学机械配件(耐酸、耐碱、耐卤)、燃气涡轮(耐热性)、喷涂机、汽缸与活塞、各种绝缘材料配件
 
硬质阳极氧化的特征
- 颜色~自然色
- 高纯度A/L~随着厚度增加银白色→黄金色→褐色
- 合金~一般为灰色、国防色或黑色
- 7075合金~膜厚25㎛为白色;25㎛以上~20㎛为灰色、暗褐色;200㎛以上为黑色
- 硬质阳极氧化膜的耐热性(Heat Resistance)
 试料分类 温度范围 热膨胀系数
 铝合金6061、5052 20℃~100℃ 23.50x 10-6
 硬质阳极氧化膜(Film)
 平行20℃~100℃ 6.87x 10-6
 20℃~500℃ 8.33x 10-6
- 硬质阳极氧化膜的电气绝缘性(Electrical Resistance)
 Al合金试料皮膜的厚度绝缘破坏电压(Volt)
 MIN MAX
 50 900 1,200
 75 1,500 1,800
 100 1,500 2,000