鋁及鋁合金在大氣中雖能自然形成一層氧化膜，但膜薄（40- 50A）而疏松多孔，為非晶態的、不均勻也不連續的膜層，不能作為可靠的防護、裝飾性膜層。隨著鋁制品加工工業的不斷發展，在工業上越來越廣泛地采用陽極氧化或化學氧化的方法，在鋁及鋁合金制件表面生成一層氧化膜，以達到防護、裝飾的目的。

一、經化學氧化處理獲得的氧化膜，厚度一般為0.3～4um，質軟、耐磨和抗蝕性能均低于陽極氧化膜。所以，除有特殊用途外，很少單獨使用。但它有較好的吸附能力，在其表面再涂漆，可有效地提高鋁制品的耐蝕性和裝飾性。

二、經陽極氧化處理獲得的氧化膜，厚度一般在5-20um，硬質陽極氧化膜厚度可達60- 250um。其膜層還具有以下特性：

（1）硬度較高。純鋁氧化膜的硬度比鋁合金氧化膜的硬度高。通常，它的硬度大小與鋁的合金成份、陽極氧化時電解液的技術條件有關。陽極氧化膜不僅硬度較高，而且有較好的耐磨性。尤其是表面層多孔的氧化膜具有吸附潤滑劑的能力，還可進一步改善表面的耐磨性能。

(2)有較高的耐蝕性。這是由于陽極氧化膜有較高的化學穩定性。經測試，純鋁的陽極氧化膜比鋁合金的陽極氧化膜耐蝕性好。這是由于合金成分夾雜或形成金屬化合物不能被氧化或被溶解，而使氧化膜不連續或產生空隙，從而使氧化膜的耐蝕性大為降低。所以，一般經陽極氧化后所得的膜必須進行封閉處理，才能提高其耐蝕性能。

(3)有較強的吸附能力。鋁及鋁合金的陽極氧化膜為多孔結構，具有很強的吸附能力，所以給孔內填充各種顏料、潤滑劑、樹脂等可進一步提高鋁制品的防護、絕緣、耐磨和裝飾性能。

（4）有很好的絕緣性能。鋁及鋁合金的陽極氧化膜，已不具備金屬的導電性質，而成為良好的絕緣材料。

(5)絕熱抗熱性能強。這是因為陽極氧化膜的導熱系數大大低于純鋁。陽極氧化膜可耐溫1500℃左右，而純鋁只能耐660℃。綜上所述，鋁和鋁合金經化學氧化處理，特別是陽極氧化處理后，在其表面形成的氧化膜具有良好的防護、裝飾等特性。因此，被廣泛應用于航空、電氣、電子、機械制造和輕工工業等方面。

第一節 ? 裝飾性氧化

??鋁和鋁合金裝飾性氧化技術種類很多，一般可分為化學氧化法和電化學氧化法即陽極氧化法兩大類。其中，陽極氧化處理的應用較為廣泛。這是因為陽極氧化法所獲得的氧化膜比一切化學氧化法所獲得的氧化膜性能更為優良。

經過化學或電化學拋光后的鋁及鋁合金制件，進行陽極氧化處理后，可得到光潔、光亮、透明度較高的氧化膜層，再經染色，可得到各種色彩鮮艷奪目的表面。如在某種特定的技術條件下加以氧化處理，在其表面還可形成仿釉膜層，從而使鋁制品表面獲得特殊的裝飾效果。據不完全統計，我國目前鋁和鋁合金的裝飾性氧化技術已發展到幾十種之多，使我國鋁制品加工工業的發展日新月異。

一、 化學氧化

鋁及鋁合金的化學氧化處理，按其溶液的性質，可分為堿性和酸性溶液氧化處理兩類，按其膜層的性質則可分為氧化物膜層、磷酸鹽膜層、鉻酸鹽膜以及鉻酸～磷酸鹽膜等。

（一） ? ?技術規范。

1、堿液化學氧化技術規范。

無水碳酸鈉(Na2C03) ? 50g/L

鉻酸鈉(Na2Cr04) ? 15g/L

氫氧化鈉（NaOH） ? 25g/L

溫度 ? ? ? ? 80--100 'c

時間 ? ? ? ? 10--20min

??氧化后，制件應立即清洗干凈，在20g/L的鉻酸溶液中和室溫下鈍化處理5～15秒，然后清洗，干燥。顏色為金黃色。膜厚為0.5～1um，適用于純鋁、鋁鎂、鋁錳合金。

2、磷酸鹽一鉻酸鹽氧化技術規范

配方1：

磷酸(H3P04) ? 50--60mL/L

鉻酸酐(Cr03) ? 20- 25g/L

氟化氫銨(NHOHF2) 3～3.5g/L

硼酸(H3B03) ? 1～1.2g/L

?溫度 ? ? ? 30-36'C

?時間 ? ? ? 3～6分鐘

此法使用磷酸較多，故又稱磷化法。氧化膜顏色為無色到淺藍色，膜厚約3- 49m。膜層致密，抗蝕性較高，氧化后零件尺寸無變化，適用于各種鋁及其合金。

??為了進一步提高抗蝕能力，還可進行填充處理。招制件經氧化清洗后可在40 - 45g/L的重鉻酸鉀溶液中，溫度為90--98℃，浸漬10分鐘，然后經清洗在<=70℃的烘箱內干燥即可。適用于一般零件。也可在20- 30g/L的硼酸溶液中，溫度為90-98℃，浸漬10-15分鐘，然后經清洗在70℃烘箱內干燥即可。適用于鋁鉚釘等。

配方2：

磷酸（H3P04）45g/L

? 鉻酸醉(Cr03）6g/L

? 氟化鈉(NaF）3g/L

? 溫度15～35℃

? 時間10- 15min

??膜層較薄，韌性好，抗蝕能力較高，適用于氧化后需變形的鋁和鋁合金制件。

配方3：

磷酸（H3P04）22g/L

? 鉻酸醉（Or03）2.--4g/L

? 氟化鈉(NaF）5g/L

? 卿酸(H3BOO 2g/L

? 溫度室溫

? 時間15-60s

??此法又名化學導電氧化。氧化膜無色透明；膜層較薄，幻為0.3- 0.5um，導電性能良好,主要用于易變形的鋁制電氣零件。

3、鉻酸鹽法氧化技術規范

配方1：

鉻酸酐(Cr03）4N 6g/L

? ? 氟化鈉（Na-F）lg/L

? ? 鐵氰化鉀［K3Fe（CN）6］0.5g/L

? ? 溫度 30-35 0C

? ? 時間 20-60s

氧化膜顏色為彩虹色，膜薄，導電性能良好，主

要用于對導電性能有一定要求的鋁制電氣零件。

配方2：鉻酸醉(Cr03）3.5～6g/L

? ? 重鉻酸鈉(NaZCrZO7）3～3。5g/L

? ? 氟化鈉（NaF）0.8g/L

? ? pH ? 1.5

? ? 溫度 ? 25～30℃

? ? 時間 ? 3min

??膜層無色透明，具有良好導電性能和抗蝕性能，與有機涂層有良好的結合力。廣泛用于航空、電氣和各種機械制造業、日用品生產等方面。

（二）技術流程

??鋁制件--機械拋光--化學除油及腐蝕--清洗--中和--清洗--化學氧化--清洗--熱水燙（50℃）--壓縮空氣吹干--烘烤（70℃）--成品檢驗。

（三）溶液配制方法

（以磷酸鹽一鉻酸鹽氧化的 配方1為例）

根據容積計算好所需的化學試劑用量，除磷酸外，先分別用少量水溶解（硼酸需加熱溶解）后加入槽中，然后加磷酸，加水至工作液面，攪拌均勻，經調試氧化合格后即可進行生產。

（四）各種因索的影晌（以磷酸鹽一鉻酸鹽氧化的配方1為例）

1、磷酸成膜的主要成分，含量低于5OmL/L或大于80mL/L，膜層薄、抗蝕能力較低。

2、鉻酸酐溶液中的氧化劑，是促使氧化膜形成的必要成分。如不含鉻酸酐，溶液的腐蝕性加強，很難形成膜層，當含量超過30g/L時，膜層變壞。

3、氟化氫銨溶液中的活化劑，與磷酸，鉻酸共同作用，能生成致密的氧化膜層幾含量低于1.5g/L時，不能生成膜層；含量達到3g/L時，獲得的膜層抗蝕性能最佳；過高，則氧化膜疏松。

4、硼酸控制溶液的氧化反應速度和改善膜層的外觀，使膜層致密。

5、溫度低于20C ,形成膜層薄，抗蝕能好力差；高于40 C，膜層疏松。

6、時間氧化時間可根據溶液的氧化能力和溫度來確定。溫度低、氧化能力弱時，可適當延長氧化時間；溫度高、氧化能力強時，可適當縮短氧化時間。

二. 電化學氧化

（一）陽極氧化過程機理

1、陽極反應陽極氧化時，由于電解質是強酸性的：陽極電位較高，因此陽極反應首先是水的電解，產生初生態的[o]，氧原子立即在陽極對鋁制件表面發生化學氧化反應，生成氧化鋁，即薄而致密的陽極氧化膜。這一過程與初始電壓、電流密度的大小有密切關系。

2、生成的氧化膜在酸性一電解液中，產生化學溶解作用。部份氧化膜在電解液中的溶解又是必須的，否則由于膜的電絕緣性，將阻止電流的繼續通過而影響氧化膜的繼續生成。

a、陰極反應陰極只是起導電作用和析氫反應。當鋁合金的其它合金元素在陽極過程中溶解后，有可能在陰極上沉積析出。

3、氧化膜的成長過程成長過程包含著二個相輔相成的方面：①膜的電化學生成過程。②膜的化學溶解過程。兩者缺一不可，而且必須使膜層的生成速度恒大于溶解速度，這樣才能獲得較厚的氧化膜。為此，所選擇的電解液性質及技術規范都必須具備這些條件。

在陽極氧化過程中，由于電位差的作用，帶電質點相對于固體壁發生電滲液流。電滲液流的存在，是陽極氧化膜得以增長的一個必要條件。

（二）陽極氧化技術

??鋁和鋁合金的裝飾性陽極氧化技術種類很多，應用最廣的是硫酸陽極氧化技術，其次是草酸陽極氧化和鉻酸陽極氧化技術。

1、硫酸陽極氧化技術

(1) ? ?硫酸陽極氧化技術特點

鋁及鋁合金在10--20%的硫酸電解液中通電進行陽極氧化處理，所獲得的氧化膜具有強吸附能力（孔隙率平均為10-15%）、較高的硬度（HV400左右）、良好耐磨性和抗蝕性能，膜層無色透明，極易染成各種美麗的色澤。特別經化學或電化學拋光的鋁制件，通過硫酸陽極氧化，可得到鏡面狀的光潔光亮表面。如氧化后進行妥善的封閉處理。還能進一先提高膜層的抗蝕性和絕緣性。

??硫酸陽極氧化還具有溶液穩定、允許雜質含量范圍較大的特點。與鉻酸、草酸法比較，電能消耗少，操作方便，成本低。

該技術幾平適用于所有鋁及鋁合金的陽極氧化處理。

(2)硫酸陽極氧化技術流程

??鋁制件--機械拋光--除油--清洗--中和--清洗--化學拋光或電解拋光--清洗--陽極氧化--清洗--中和--清洗--染色--清洗--封閉--機械光亮--成品檢驗。

（3）硫酸陽極氧化電解液配制方法

根據電解槽的容積計算所需的硫酸量，在槽內先加入3/4容積的蒸餾水或去離子水，然后啟動攪拌機，將硫酸在強烈的攪拌下緩緩加入，最后加水至規定容積，冷卻至技術要求，取樣分析，試樣合格后，即可生產。

硫酸最好用試劑級的或電池硫酸，如用工業硫酸配制，則配制后需加雙氧水1mL/L。也可先進行24小時以上電解處理，并在處理中將浮于液面的有色泡沫和雜物除去，直到溶液呈無色透明后即可投入生產。注意切勿將水加入硫酸中。

(4)影響氧化膜質量的諸因素

1、硫酸濃度

氧化膜的成長速度與電解液中硫酸濃度有密切關系。膜的增厚過程取決于膜的溶解和生長速度比，通常隨著硫酸濃度的增高，氧化膜的溶解速度也增大；反之，濃度降低，溶解速度也減小?因此，采用稀硫酸有利于膜的成長。在氧化開始時，氧化膜的成長速度是濃溶液比稀溶液大，但是隨著氧化時間的增加，在濃溶液中成長速度就比在稀溶液中的速度小。

實驗證明。當使用濃度較高的硫酸溶液進行氧化時，初始階段由于氧化膜的成長速度較大，氧化膜的孔隙率高，因此容易染色，但膜的硬度、耐磨性能等均較差。而在稀硫酸溶液中所獲得的陽極氧化膜，堅硬而耐磨，反光性能好，但孔隙率較低，適宜于染成各種較淺的淡色。

綜上所述，應根據對氧化膜的要求來選擇硫酸濃度，要想獲得吸附能力強而富有彈性的氧化膜，可用硫酸濃度的上限值，要獲取硬而厚的耐磨性好的氧化膜，可采用硫酸濃度的下限值。

2、溫度

電解液的溫度變化對氧化膜的影響與硫酸濃度的變化的影響基本相同。溶液溫度升高，氧化膜的溶解速度升高，膜的生長速度減少，氧化膜的厚度必然減少。同時，溫度的變化對氧化膜的厚度和耐磨性也會產生嚴重的影響。

??一般溫度控制在18--20℃時獲得的氧化膜多孔、吸附性能好、富有彈性、抗蝕能力較好，但耐磨性能較差。在裝飾性硫酸陽極氧化技術中，溫度控制在。～3℃，溫度波動土1℃，硬度可達HV400以上。缺點是當制件受力發生形變或彎曲時，氧化膜易碎裂。溶液溫度過低，氧化膜發脆易裂。對于易變形的零件宜在8--10攝氏度氧化。

3、電壓

??和陽極電流密度在陽極氧化過程中，陽極電流密度和電壓有關鋁制件通電氧化時，開始很快在鋁制件表面生成一層薄而致密的氧化膜，隨之電阻增加電壓急劇升高，陽極電流密度逐漸減小。電壓繼續升高至一定值時，氧化膜因受電解液的溶解作用在較薄弱部位開始被電擊穿，促使電流通過，氧化過程繼續進行。

??電解液中可能存在的雜質是Cl-、F-, N03- 和Al3+, Cu2+、Fe2+等離子。當Cl-,F-、N03-等陰離子雜質含量高時，氧化膜的孔隙率大大增加，氧化膜表面變得粗糙和疏松。這些雜質在電解液中的允許含量為Cl- <0.05g/L, F- < 0.01 g/L。當超過這極限值，制品表面會發生穿孔而報廢。這些陰離子雜質來自配制電解液和清洗工序中的水源。因此必須嚴格控制水質。一般要求用去離子水或蒸餾水配制電解液。

4、溶液濃渡

??當鋁、銅、硅等陽離子雜質含量高時，主要會影響氧化膜的色澤、透明度和抗蝕性。A13+ 雜質來自鋁制件本身在陽極的溶解，使電解液中A13+含量逐漸升高。當A13+含量小于20g/L時，氧化膜表面質量沒有顯著影響（若在1～l0g/L；范圍內，反而對陽極氧化的速度和膜層表面質量起有利作用），當A13+含量超過20g/L后，使鋁制件表面呈現出白點或塊狀白斑，氧化膜的吸附性能卞降，造成染色困難。

5、雜質

??合金中含銅、硅等元素時，隨著氧化過程的進行，同樣由于在電解液中的陽極溶解作用，使合金元素Cu2+, Si2+不斷集聚。當Cu2+含量達0.02g/L時，氧化膜上會出現暗色條紋或黑色斑點。要排除Cu2+，可以用鋁電極通直流電處理，陽極電流密度控制在0.1 --0. 2A/dm2左右，金屬銅便在陰極上析出。當Cu2+含量很高時，可先用鉛板直接放入電解液中。這時鉛板上會很快置換上一層金屬銅。用此祛可去除含量較高的銅離子，而后再通電處理，可徹底去除Cu2+。

??Si2+常以懸浮狀態存在于電解液中，使電解液的混濁度大為提高，它往往以褐色粉狀物吸附在陽極上。將電解液仔細過濾可以排除Si2+。一般用濾紙或微孔管過濾機過濾排除。

6、電源

??在硫酸電解液中進行陽極氧化時，其電源可用直流電源，也可使用交流電。

7、攪拌和移動陽極

??在陽極氧化過程中產生大量的生成熱和焦耳熱會導致氧化膜質量下降。因此，必須采取措施將熱量排除。在生產中通常用蛇形管通冷卻劑冷卻電解液或以陽極移動和空氣攪拌的方法，加速熱量的擴散，以防止局部過熱。壓縮空氣攪拌時，空氣必須經過油水分離器凈化，或用泵連續快速循環過濾、冷卻等組合方法。

8、電解液混濁度

??陽極氧化時，電解液的混濁度對氧化膜表面光亮度影響極大。通常，硫酸氧化膜是透明的，它的主要成分是A1203。多孔狀的氧化膜具有極大的吸附性能，利用這一特點將鋁和鋁合金表面進行各種色彩圖案花紋的裝飾。若在電解液中含有各種不透明的固態混濁物，也被吸附填充到膜孔中去，會使氧化膜透明度下降，膜層的反光率受到阻擋，從而影響氧化膜的光亮度。

??混濁物來源于鋁制件前處理不良和清洗水質不凈，或由于陰陽極反應劇烈與溶液的對流作用使雜質不易沉淀于缸底，被分散懸浮在電解液中，電解液透明度較差，甚至不透明并帶有一定的色澤。因此對那些外觀要求較高的鋁制品，在氧化過程中，必須對電解液進行連續過濾。用燒結微孔管過濾機過濾，可使電解液達到極高的透明度。

2、鉻酸陽極氧化技術

（1)鉻酸陽極氧化特點

用3～10%的鉻酸電解液，通以直流電，在一定的工作條件下進行鋁和鋁合金的陽極氧化處理，所得的鉻酸氧化膜比硫酸氧化膜和草酸氧化膜要薄得多，一般厚度只有2--5um，能保持原來零件的精度和表面粗糙度。膜層質軟、彈性高，基本上不降低原材料的疲勞強度。但耐磨性不如硫酸陽極氧化膜。膜層不透明，顏色由灰白色到深灰色或彩虹色。由于鉻酸氧化膜幾乎沒有孔穴，一般不易染色。膜層不需要封閉就可使用，在同樣厚度情況下它的耐蝕能力要比不封閉的硫酸氧化膜高。鉻酸氧化膜與有機物的結合力良好，是油漆的良好底層。由于鉻酸對鋁的溶解度比在其它電解液中小，所以該技術適用于機械加工件、板金件，適用于硫酸法難以加工的松孔度較大的鑄件、鉚接件、點焊件以及尺寸允差小和表面粗糙度低的鋁制件。鉻酸陽極氧化可用來檢查鋁材的晶粒度、纖維方向裂紋等冶金缺陷。因鉻酸對銅的溶解度較大，所以含銅量大于4%的鋁合金一般不適用鉻酸陽極氧化。鉻酸陽極氧化，無論溶液成本或是電能悄耗都比硫酸陽極氧化貴，因此，使用上受到一定的限制。

(2)鉻酸陽極氧化技術流程

鋁制件--機械拋光分除油--清洗--出光葉堿腐

蝕--出光--鉻酸陽極氧化--清洗--干燥--成品。

(3)鉻酸陽極氧化技術規范〔直流電源）

配方1：鉻酸酐Cr03 ? 30--35g/L

? ? 溫度 ? ? 40士2℃

? ? 氧化時間 ? 60min

? ? 陰被材料 ? 鉛板或石墨

? ? 陽極電流密度 0.2- 0.6A/dm2

? ? 電壓 ? 0-40V

? ? pH值 ? 0.65-0。8

? ? 陰陽極面積比 3:1

配方2： 鉻酸酐Cr03 50- 55g/L

? ? 溫度 ? 39士2℃

? ? 氧化時間 60min

? ? 陰極材料 鉛板或石墨

? ? 陽極電流密度 0.3--0.7A/dm2

? ? 電壓 ? 0--40V

? ? pH值 ? <0.8

配方3： 鉻酸酐Cr03 95- 100g/L

? ? 溫度 ? 37土2℃

? ? 氧化時間 ? 35min

? ? 陰極材料 ? 鉛板或石墨

? ? 陽極電流密度 0.3--0.5A/dm2

? ? 電壓 ? ? 0--40V

? ? pH值 ? <0.8

說明：配方1。適用于尺寸允差小的拋光零件的陽極氧化處理；

? ? 配方2。適用于一般機加工件、板金件的陽極氧化處理；

? ? 配方3。適用于一般零件、焊接件或作油漆底層的表面氧化處理。

(4）電解液配制方法

計算槽的容積和所需的鉻酸醉，全部加入槽內，然后加4/5容積的蒸餾水或去離子水，劇烈攪拌，侯鉻酸醉全部溶解后，最后加蒸餾水至工作液面。經分析、調試合格后，即可使用。

(5)有害雜質的影響及排除

電解液中常有的有害雜質為S042-, Cl-, Cr3+等離子, S042一含量大于0.5g/L, Cl-大于0.2g/L;時，氧化膜變粗糙。此外，由于在氧化過程中六價鉻還原成三價鉻，Cr3+增多，會使氧化膜變暗無光，抗蝕能力降低。溶液中的三價鉻可采用電解法除去。用鉛制陽極、鋼制陰極，其陽極電流密度為0.25A/dm2，陰極電流密度為l0A/dm2，使Cr3+在陽極氧化成Crb+。溶液中S042含量過高時，可添加0.2--0.3g/L的Ba(OH)2或BaC03，通過化學沉淀法除去。溶液中C1一含量過高時，必須稀釋或更換溶液。

(6）電解液的維護和調整

主要由于在氧化過程中鋁的溶解，使溶液中鉻酸鋁[A12(Cr04)3]及堿性鉻酸鋁［A1（OH）Cr04］的量逐漸增多，而游離鉻酸含量減少，使電解液的氧化能力降低，因此要對電解液作定期分析，適時地添加鉻酸酐。也可以用測量電解液的單位導電度或pH值的方法來調整電解液。此外，在生產過程中，由于不斷向溶液中添加鉻酸醉，使電解液中含鉻量增高。在3～5如的鉻酸舊極氧化溶液中，鉻的總含量（換算成CrOs）超過70g/L時，溶液氧化能力反而降低，應稀釋或更換溶液。

(7）技術操作須知

在開始氧化的15分鐘內，電壓控制在25V左右，隨后將電壓逐步調整到40V，持續45分鐘，斷電‘取出鋁制件。隨著氧化過程的進行，電流有下降現象，為了保持一定的電流密度，必須經常調整電壓，并嚴格控制pH值在規定范圍內.

第二節 硬質陽極氧化

一、硬質陽極氧化的特點、用途和類型鋁及其合金經硬質陽極氧化后，所獲的膜層具有以下的特點：

(I)色澤膜層的外觀有褐色、深褐色、灰色到黑色，一般是隨鋁材和采用技術的差異而有所區別，膜層愈厚，電解溫度愈低，顏色愈深。

(2)厚度膜層厚度可達250um左右，因此硬質陽極氧化又稱為厚膜陽極氧化。

(3)硬度氧化膜的硬度非常高，在鋁合金上可達HV400--600，在純鋁上可達HV 1500；其氧化膜內層硬度比外層高。不僅硬度高，而且耐磨性能極好。由于膜層具有大量的微小孔隙可吸附各種潤滑劑，故還可進一步提高減摩能力。

(4)抗熱硬質陽極氧化膜的熔點高達

.2050℃，導熱系數低至67kW/（m?K），是極好的耐熱材料。

(5）絕緣硬質陽極氧化膜的電阻率極大，特別經封閉處理（浸絕緣漆或石蠟）后，它的擊穿電住可高達2000 V,

(6)耐蝕膜層在大氣中，具有較高的抗蝕能力。在3 %NaCI鹽霧氣氛中，能經受數千小時而不腐蝕。

(7)結合力膜層與基體金屬具有牢固的結合

力。這是由于基體金屬本身在電場作用下發生氧化過程而形成的，使用一般機械方法難以從基體金屬表面除去。根據上述特點，說明硬質陽極氧化技術的重要性，在國防工業和機械零件的制造工業方面應用極其廣泛。主要用于制造對耐磨、耐熱、絕緣等性能要求高的鋁及鋁合金零件。如各種罐筒的內壁、活塞座、活塞、汽缸、軸承、飛機貨倉的地板、滾棒和導軌，水力設備的葉輪、齒輪、緩沖墊等零件。在一定條件下，可用來修復受磨損的鋁合金零件。還可用來代替傳統的鍍硬鉻技術。此技術與鍍硬鉻技術相比較，具有成本低，膜層結合力牢固和電解液、清洗廢液處留力，便等優點，獲得硬質陽極氧化膜的溶液很多。如硫酸、多種有機酸（如草酸、丙二酸、蘋果酸、磺基水楊酸等）的混合溶液。所用電源，有直流電、交流電、交直流迭加以及各種脈沖電流。目前應用較廣的有下列兩種類型：硫酸硬質陽極氧化直流法和混合酸硬質陽極氧化交直流迭加法。

二、硬質陽極氧化技術

（一）硫酸硬質陽極氧化技術

1。硫酸硬質陽極氧化技術流程

鋁制件--化學除油--清洗--中和--清洗--硬質陽極氧化--清洗--封閉--成品檢驗。

2.各種因素的影響

(1)電解液濃度用硫酸電解液進行硬質陽極氧化時，一般用10--30%的濃度范圍。濃度低時，膜層硬度高。特別對純鋁，更為明顯，但對含銅量高的鋁合金（LY12)例外。因為含銅量較高的鋁合金中的CuAl,化合物在氧化過程中溶解速度較快，易使這部位成為電流聚集中心而被燒毀擊穿，所以一般用高濃度（200- 300g/L）的硫酸電解液進行氧化處理。

(2)溫度電解液的溫度對膜層的硬度和耐磨性影響極大。通常，溫度下降，硬度和耐磨性能增強。為了獲得較高的硬度和耐磨性能；電解液的溫差應控制在低溫并以t2℃為宜。

(3)陽極電流密度提高電流密度氧化膜生成速度加快，氧化時間縮短，膜層受到硫酸化學溶解的時間相應減少，膜層硬度和耐磨性也相應提高。但超過了極眼電流密度時由干氧化時發熱量大為增快。陽極鋁制件的接口溫度過高，膜層溶解速度加快，膜層硬度也低。因此，要獲得理想硬度的氧化膜層，應該根據不同材料來選擇適當的電流密度。

(4）合金成分合金元素和雜質對鋁合金硬質陽極氧化膜的質量有很大影響，它影響膜層的均勻性和完整性等。例如，合金元素硅易使膜層顏色變灰。當硅的含量超過7.5%時，采用直流電氧化獲得的膜層，薄而多孔，硬度低，耐磨性差，抗蝕能力也低。因此，對于高組分的鋁銅、鋁硅、鋁錳合金的硬質陽極氧化困難較大。一般不適合用直流電進行硬質陽極氧化。采用交直流電迭加法，或脈沖電流法進行氧化，可獲得較為滿意的膜層。

3.硫酸硬質陽極氧化技術要求

為了得到質量好的硬質陽極氧化膜，并能保證工件所需要的尺寸，必須根據下列要求進行。

(1)銳角倒圓工件如有尖角，銳邊和毛刺，這些部分易使電流集中，產生大量熱，導致工件燒焦。當膜層較厚時，這些部分會產生大量微裂紋，并出現灰白色疏松易脫落的膜層。因此，工件上的銳角均應倒圓，半徑不應小于0.5mm,

(2）表面粗糙度對原來表面較粗糙的，經硬質陽極氧化處理后，可變得平整些，而對原來表面粗糙度較低的工件，經陽極處理后，表面粗糙度反而提高約1～2級。

(3)尺寸余量經硬質陽極氧化后會增加工件的尺寸，大致是膜層厚度的一半左右。因此，機加工零件在氧化前的尺寸，還必須根據膜層厚度和尺寸允許公差來決定，以便經氧化后達到規定的公差范圍。對于氧化后要進一步加工的零件應留有加工余量。

(4）專用夾具硬質陽極氧化過程中，工件要承受很高的電壓和電流。因此，一定要使工件與夾具保持良好的接觸。杏則，由于接觸不良而擊穿和燒毀工件。為此，要求設計合理的專用夾具。

(5)局部保護對需要在工件表面局部進行硬質陽極氧化時，應把不要求氧化的部位進行絕緣保護。

絕緣方法：將已配制好的絕緣膠用噴涂、刷涂或浸涂涂覆于表面。涂層要求薄而均勻，每涂一層，烘千一次，共涂2～4次。經陽極氧化后。絕緣膠可用稀料洗去或用50～70℃的熱水浸熱剝去即可。絕緣膠配制方法：

1) Q98-1 硝基膠5份

Q04-3 紅色硝基磁漆1份（或少量甲基紅）

用X-1 ? 稀釋劑稀釋攪拌均勻

工作粘度刷涂為60--80秒，噴涂為20-30秒（四號粘度計）

烘干溫度 ? 室溫

烘干時間 ? 30~60分鐘

2) G98-1 ? 過氯乙烯膠液 ? 100g

G52-1 ? 紅色過氯乙烯防腐漆15、20g

用X-3 ? 稀釋劑稀釋攪拌均勻

調至適當粘度，刷涂或浸涂。

3)聚乙烯醇10Og，香蕉水500mL,調勻，刷涂。

配制方法：將聚乙烯醇溶解于香蕉水中成膠液狀，室溫固化4小時；如在60--70'C下烘干，30分鐘即可。

(6）檢測用試樣為了在不損壞零件的情況下，檢測硬質陽極氧化膜的性能，二則檢測零件必須采用與產品同批材料制成的，并隨產品零件同槽進行陽極氧化處理。一般作檢測用試樣只要形狀大致相同即可，不必精制、

5。操作須知

硬質陽極氧化常用恒電流法。用直流電源。氧化開始電流密度一般為O.5A/dm2,在25分鐘內分5 - 8次逐漸升高到2.5 A/dm2然后保持電流密度恒定，并每隔5分鐘調整次電流密度，至氧化結束。開始電壓為9-12V，最終電壓可根據膜層的厚度和材料的不同而定。在氧化過程中，要經常注意電壓與電流表，如有電流突然增加，電壓突然下降現象，說明有的零件膜層局部已溶解。應立即斷電，檢查并取出已溶解的零件，其它零件可繼續進行氧化處理，電流可一次給足.

6。掛具設計及設備條件

(1）硬質陽極氧化掛具設計

硬質陽極氧化掛具應有足夠的機械強度和剛度，以免制件在攪拌電解液的急流中脫落，并且有良好導電性能和重量輕、堅固耐用、裝卸制件方便、裝載量適當的要求。常用掛具有兩種類型：一種是具有壓緊螺釘的夾具，另一種是用螺栓連接夾板或夾具。其中所有與制件的觸點，均由鋁、鋁鎂合金、鋁硅鎂合金制成。除了制件與接觸點有導電要求外，其它部位都要絕緣保護處理。這樣可以節約掛具的金屬材料和電能的消耗。

(2)冷凍設備

由于硫酸硬質陽極氧化過程中，在工作表面通過較大電流，使熱金大部分集中于膜層的接口處，從而影響氧化過程的正常進行和膜層的質量。因此，必須使用配套的冷凍裝置和攪拌設備，使電解液及時憐卻，始終保持氧化過程在低溫溶液中進行。

(3）電氣設備

硫酸硬質陽極氧化直流法，只需要直流發電機域整流器。其中使用整流器效率較高，并要求設置恒電流控制和電壓上升的自動裝置。

（二）混合酸硬質陽極氧化

硫酸硬質陽極氧化一般在低溫下進行。因此，必須備有配套的冷凍設備和無油的、最好是經冷卻的壓縮空氣攪拌。這樣，給生產增加一定的困難，如果在硫酸或草酸電解液中加入適量的有機酸，如丙二酸、乳酸、蘋果酸、磺基水楊酸、檸檬酸等，就允許提高硬質氧化溫度。這對便于生產、降低成本和提高膜層質量都有一定好處。 ?

第三節 ? 特種陽極氧化

一. 瓷質陽極氧化

1.瓷質陽極氧化的特點、用途和類型瓷質陽極氧化，實際上是由鉻酸或草酸等陽極氧化法衍生而來的一種較特殊的氧化方法。利用鋁育金在電解溶液中生成陽極氧化膜的同時，份些灰色物質被吸附于正在成長的氧化膜中，從而獲得厚度約為6-20um的均勻、光滑以及有光澤的不透明的類似瓷釉和塘瓷色澤的氧化膜。此外，其膜層還具有耳下的特性：

（1)良好吸附能力，可以染成各種較深的色彩，裝飾效果很好。

(2)膜層與基體金屬結合力十分良好，可以經受沖壓加工。

(3）膜層致密、有高于硫酸陽極氧化膜的抗腐蝕性能，有較高硬度和耐磨性，良好的絕熱性和電絕緣性。

(4)膜層的不透明性可以遮蓋加工上的缺陷，故對鋁制件表面的機加工要求較低。

(5)通常在硫酸陽極氧化中不能達到滿意外觀的鋁材，進行瓷質陽極氧化后，往往能夠獲得良好的表面裝飾效果。因此，該技術對鋁材要求較低。瓷質陽極氧化已廣泛應用于各種儀表、電子儀器上高精度零件表面或輕工產品表面的防護和裝飾。瓷質陽極氧化的電解液，目前配方很多，主要可分為二大類：

(1)在草酸或硫酸電解液中添加稀有金屬元素（如鈦、鋯、釷等）鹽類。在氧化過程中，主要依賴于所添加鹽類的水解作用，產生發色物質沉積于整個氧化膜的孔隙中、形成似釉的膜層。膜層質量好，硬度較高，可以保持零件的高精度、高光潔度。電解溶液的價格昂貴，使用周期較短，而且對技術條件的控制要求十分嚴格。

(2）以鉻酸酐為基礎的混合酸電解液。它具有成分簡單、價廉、形成的膜層彈性好等優點。但膜層硬度比較低。在裝飾性鋁制品表面處理中。得到廣泛的應用。

2。瓷質陽極氧化技術流程鋁制件--輕微機械拋光--化學除油--熱水清洗--冷水清洗--HNO3中光澤處理--冷水清洗--瓷質陽極氧化--冷水清洗--蒸餾水洗--染色--冷水清洗--蒸餾水（pH5--6、沸水）封閉--干燥--輕機械拋光亮--成品，

3。溶液配制（以1號配方為例）根據容積計算好所需要的化學藥品：首先將草一酸軟鉀溶解在5O-60度的蒸餾水中，倒入槽內，然后加入草酸、硼酸、檸檬酸，最后加蒸餾水至工作液面，攪拌均勻。用草酸調節pH值達到l.8～2.0，經調試氧化合格后，即可生產。

4.瓷質陽極氧化溶液成分對氧化膜性能的影響

配方1：

（1)草酸欽鉀的影響。

鋁在草酸欽鉀溶液中陽極氧化得到陶磁般的不透明白色膜層，是自古以來就知道的有名的特殊氧化法。草酸欽鉀在溶液中的含量不足時，所得氧化膜是疏松的甚至是粉末狀的，含量必須控制在技術范圍內，使膜層致密、耐磨和耐腐蝕。

(2）草酸的影響

草酸能促進氧化膜的正常成長。含量過低，膜層變薄；含量過高，會出現溶液對膜層的溶解速度過快，使氧化膜疏松，降低膜層的硬度和耐磨性。(3）檸檬酸和硼酸均對膜層的光澤和乳白色有明顯的影響，還能對溶液起緩沖作用，提高溶液的穩定性。適當提高含量可提高氧化膜的硬度和耐磨性。

配方2、3，

（1)鉻酸的影響鉻酸在電解液中，除了影響溶液的電導和氧化膜生成速度外，還在很大程度上影響膜層的顏色。在相同的工作條件下，如不添加鉻酸醉，則膜層呈現半透明狀。隨著鉻酸酐添加量的逐步增加，膜層的透明度隨之而降低，并向灰色方向轉化，仿瓷質效果提高。當鉻酸酐含量在技術范圍內時，仿釉氧化膜的色澤最佳。超過范圍，仿釉效果下降，并且會出現過腐蝕現象。

(2）草酸的影響在電解液中，隨著草酸含量的增加，膜層的仿釉漁擇逐步加深。但當其含量過高時，膜層的透明度漢熏新增加戶使產品的外觀類似普通黃色的氧化膜，欺草酸含量應控制在技術規范之內。草酸含量與氧

(3) 硼酸的影響在草酸鉻酸混合液中，硼酸含量增加，能顯著地改善氧化膜的成長速度，同時膜層向乳白色轉化。含量過高，氧化速度反而降低，同時，膜層一般向霧狀透明轉化。所以瓷質陽極氧化電解液中，銘酸的增加使仿釉膜層的顏色向不透明的灰色方向轉化；草酸含量釣增加會使膜層向黃色方向轉化，而硼酸含量的增力馬，膜層向乳白色方向轉化。總之，電解液成分的適當配比對瓷質氧化膜色澤起著決定性的作用。

6.瓷質陽極氧化技術條件對氧化膜性能的影響

（1)時間的影響關于 配方2,3的氧化時間對仿釉氧化膜成長速度，當膜層厚度達到16um以后，其成長速度極為緩慢，從氧化60分鐘至100分鐘之間布膜厚只增加了2um左右。說明其膜層的極很厚度與鉻酸陽極氧化法具有相同之處，是很低的。

(2)溫度的影響電解液的溫度升高，膜層的成長速度增加溫度過高，其膜層的厚度反而下降。膜層的透明度也隨之提高，表面粗褪而無光澤。在恒定的電壓條件下，電流密度隨溫度的提高而自動增天，因此氧化膜的透明度及光澤變化可以認為是溫度和電流密度相互影響的綜合結果，其中起主導作用的應該是溫度的變化。

（3）電壓的影響

電壓對仿釉瓷質氧化膜的主要影響是膜層的色澤。在過低的電壓下，膜層薄而透明。過高時，膜層由灰色轉變為深灰色，不能達到裝飾的目的。綜上所述，瓷質陽極氧化膜的色澤，在特定的電解液中，可以通過變更工作條件來控制。一般采取以下方法：

（1）恒定電壓、溫度，變動氧化時間；

(2)恒定電壓、時間，變動氧化溫度；

(3)恒定溫度、時間，變動氧化電壓。

從效果和操作方便來看，以（3)為佳。但為了便于控制色澤，也可采用（1），在氧化過程中，可以巾途將零件取出，隨時校對膜層色澤，若不合要求還可繼續進行氧化。

7。技術說明

配方1。氧化開始后以2- 3A/dm2的陽極電流密度，在5～10分鐘內調節電壓到90-120V進行氧化，然后保持電壓恒定，電流隨著膜層增厚、電阻變大而自然下降，經過一段時間，電流密度使達到一個穩定值（1 - 1.5A/dm2），直至氧化結束，到規定時間后斷電取出零件。氧化過程中，溶液會變成棕色。這是由于生成偏欽酸的緣故。氧化結束后，溶液的顏色又會消失，這種變化對氧化過程沒有影響。溶液中適當提高檸檬酸與草酸含量，使pH值降為1～1.3,可提高氧化膜硬度和耐磨性。配方2、3.氧化開始后，將電壓由零逐步調節到20-40V，然后保持電壓在20-40V范圍內的某一定值，直至氧化結束，到規定時間，斷電取出零件。溶液中雜質最大允許含量為A13+ 30g/L，C1-0.03-0.04g/L，Cu2+lg/L。超過含量，需稀釋或更換溶液。

二、陽極氧化與絲網印刷技術

（一）陽極權化與絲網印別技術的特點和用途隨著鋁和鋁合金陽極氧化技術的廣泛應用和不新發展，各種裝飾性表面處理新技術如雨后春筍般地涌現出來。陽極氧化與絲網印刷技術特點，就是用裝飾性陽極氧化和絲網印刷等技術在鋁及鋁合金表面進行綜合性處理，從而獲得一次氧化、多次染色，二次氧化、多次染色的色彩鮮艷的雙色或多色的有規則的字、線、圖案和花紋。特別是經過二次氧化多次染色處理形成的凹凸形圖案花紋，富有立體感，裝飾效果很好，打破了鋁制件表面花色單調的局面。陽極氧化與絲網印刷技術簡單、經濟。主要用于儀表和電機、電器的標牌以及輕工產品的裝飾件，如鋁制化裝品容器及書寫工具的表面處理等等。? （四）絲網印刷

絲網印刷即絲網露印，簡稱絲印。欲制雙色或多色有規則的花紋圖案，方法很多，絲印是其中較經濟、簡單而又可行的一種方法‘絲印原理與蠟紙油印原理相似。用橡膠板（或硅橡膠板）刮刀將印料從絲網露孔圖案的上面擠壓滲透到下面的基材表面，從而形成局部的永久裝飾性油墨圖案或暫時起防護作用的油墨圖案。

（1)絲網制備

1)絲網材料的選擇用于絲印技術中的絲網材料種類和規格較多，一般常用150-300目的滌綸絲網和尼龍絲網。因為它具有彈力好、強度高、伸縮性小、能夠耐多種溶劑及酸堿的腐蝕等優點，因此使用壽命較長，是目前較理想的絲印用網。

2.)絲網框架制作常用木質框架。一般選用質硬、不易變形的午燥木料，如鐵杉、紅松、楠木等制作。框架以20 x 20--30 x 30mm的木條，帶膠樟接。

3）繃網 ? 繃網方法有機械繃網和手工繃網兩種，木質框架一般采用手工繃網法（如翻拉繃網法和嵌壓繃網法）。

①翻拉繃網此法效率較高，質量好，方法簡單易行。首先將絲網裁剪成每邊比框架對應邊長5cm的塊料，在框架的任一邊上刷涂粘結劑，與絲網的一對應邊粘接。同時在框架的另三邊，平行于框邊粘接三根木條，其距離為框架厚度的1 /5～2/5.待粘接劑干燥后，先將與第一條相對的木條翻上框架，用鐵釘釘牢，然后同時翻拉另外兩根木條，并釘牢，即得繃緊的絲網框。采用翻拉繃網，用力要均勻，注意絲網經緯線的相互垂直。

②嵌壓繃網先將絲網用鐵釘或膠水固定在嵌槽以外的木框上，然后將嵌條壓入嵌槽內，使絲網緊繃。用此法繃制，其絲網繃緊程度的一致性較好。

4)絲網預處理繃好的絲網，應進行除油處理。因為絲網上任何油脂、雜質及網孔堵塞，都對絲網圖形的制作產生不利影響。常用處理方法如下：

①去污粉除油將繃好絲網浸濕置于平臺上，

｛用毛刷蘸取去污粉刷洗絲網，待絲網親水后即用清水沖洗千凈，晾干即可。

②溶劑除油用棉紗蘸取丙酮、酒精或香蕉水’等擦拭絲網表面，晾干后待用。

③堿液除油用10%的氫氧化鈉溶液刷洗，然后用水清洗干凈、晾千即可。

(2)絲網圖形制作

絲網圖形的制作方法有直接法和間接法兩種。直接法是依附于絲網上的感光膜直接用光化學法將圖形建立在絲網上。間接法是將預先在載體上制作完畢的圖形轉移貼附于絲網上。在鋁和鋁合金的絲網印刷中，由于一般采用木質框架，所以不太適宜用直接感光法來制作圖形，通常均采用間接法制作絲網圖形。方法如下：

1）銅箔板漆膜轉移法鋅板與銅箔板漆膜轉移法的技術完全相同，只是鋅板圖形的腐蝕液有所不同，腐蝕深度需嚴格控制。敷銅箔板具有腐蝕簡單，腐蝕深度一致性好，金屬材料消耗量少等優點，故而已逐步取代鋅板。這里僅介紹銅箔板漆膜轉移法。

1.技術過程

a.圖形希咋用液體感光膠或G1l籠翻攪蝕干膜敷于銅箔板上，經曝光、顯影等工序，建立抗蝕圖形，經腐蝕（用三氯化鐵、氯化銅等）后，得到凸起的銅箔所組成的圖形。b。涂覆脫膜劑可選用凡士林或生橡膠的汽油溶液，一均勻涂布于圖形板面上。若用生橡膠溶液作脫膜劑時，需待膠膜稍干后方可噴漆。c;噴漆漆膜厚度不能超過銅箔厚度，漆膜應保持良好韌性。

漆液配方：

配方1。硝基軟性清漆 ? 200mL

堿性鎳 ? ? 3～5g

? ? 蓖麻油 ? ? 2-3mL

? ? 香蕉水 ? ? 適量

配方2。硝基清漆 ? 200mL

? ? 堿性鎳 ? ? 3-5g

? ? 蓖麻油 ? ? 5—lOmL

? ? 香蕉水 ? ? 適量

d。打磨對于面積較大的圖形線條，宜采用鏟削的方法去掉漆膜，對精密圖形宜用360’以上的砂紙水磨或加少量汽油打磨至銅箔圖形全部裸露，并清潔表面。

e.轉移圖形轉移上網前，必須刮除圖形板四周的漆膜包邊，然后將圖形板漆膜朝上置于絲網下面，使絲網與漆膜緊貼，用棉紗沾適量香蕉水在絲網面上擦拭。粘接漆膜圖形時應迅速有力，一次完成，切忌反復擦拭或用手指按壓未粘牢部分，以防被溶化的漆漿堵塞圖形網孔。未粘牢的局部，可用描筆沾少量香蕉水，輕微點粘。f.脫膜待圖形上香蕉水揮發干燥后，從圖形板一角進行脫膜。用凡士林或頭蠟作脫膜劑的，可在40-50℃烘箱中加熱2～3分鐘后脫膜，漆膜便易與圖形板脫離而牢固地粘附在絲網上，如遇脫膜困難，應從反方向進行。脫膜后宜用棉紗沾適量香蕉水在絲網面輕拭一次，保證漆膜貼牢，忌用力按壓。放置自千。

g。封網及封網材料

封網是指對絲網露孔圖形以外的網孔進行封閉，以防止絲印時，印料流漏。因此，封網材料必須不受印料溶劑的溶脹。通常用硝基漆或蟲膠漆進行封網。在一般情況下只要封網材料所用的溶劑與印料溶劑不屬同一類性質的就可起到封網的作用。

3）絲網感光法

①技術過程

a。絲網準備（同上）。

b.感光膜準備按底片實際尺寸，適當放大裁

剪所需大小的感光膜（即原名XH一菲林紙），用綢布輕輕擦去膜上的滑石粉。c.敏化貼膜用4%左右的重鉻酸錢（重量比）水溶液在絲網上均勻刷上一層，再將絲網感光膜貼在絲網上，然后再在絲網背面刷一次重鉻酸按，而后用硬橡皮或有機玻璃刮刀先刮聚醋膜趕凈氣抱，再把背面余液輕輕刮除。

d.烘干于40（+/-）5度的干燥烘箱中烘干，約10～15分鐘取出，剝去聚醋膜再回烘1～2分鐘。

e.曝光用1000 W高壓汞燈，燈距30cm左右，約3～4分鐘。（底片務必平整貼緊絲網）

f。顯影在40度左右的溫水中輕輕擺動，約1～2分鐘，待圖形大部分出現，再用冷水輕輕沖洗，直到圖形全部顯現為止。

J. 影后任其自行晾干，或低溫烘干網板。

h。修版、封網不需漏印的地方涂布封網漿進行修板封。

②技術說明

a,顯影時絲網背面內粘液流掛或烘干后線條邊緣有殘膜，說明曝光不足。在顯影時膜面如能用誰手指面輕磨而不會損壞膠面，則曝光適宜。

b.顯影時如果顯不出或顯影困難，主要有以下幾個原因：

(a)烘箱溫度過高；(b)烘時過長，(c)曝光時間過長，（d)曝光箱內溫度過高。

c。出現鋸齒形，主要原因有：

(a)底片質量差；（b)絲網目數底，（c）繃網沒繃好：（d)曝光時底片沒壓緊。

(3）印料性能及配制

絲網印刷陽極氧化技術所選用的印料（油墨或油漆）必須具有較強的抗酸堿腐蝕性和牢固的附著力、易干并易除去等性能，才能保證整個技術的順利進行。

印料配制：

? ? 厚漆（鋅鋇厚白漆） ? 85%

? ? 酚醛清漆（或醇酸清漆） 15%

? ? 松節油 ? ? ? 調節粘度

厚漆應選用干性油厚漆，以免油性擴散。印料配制后攪拌均勻，并用200--300目絲網過濾，去除雜質，以免堵塞絲印網孔。為進一步提高印料成膜性及抗蝕性，可加入適量的耐酸瀝青等。

(4)絲網印刷技術流程

起網--送料--落網--刮印--起網--回鋪。

(5）技術說明

①定位絲印過程中，定位精度越高，絲印質量越好。

②絲網與制件的間距間距大小視絲網大小和繃緊程度而定，通常為2--5mm。

③刮刀口形狀刮刀口應平直，否則會造成圖形失真，破壞圖形的清晰度。刮刀的傾角刮刀傾角的理論值為45度，這時刀口與絲網的接觸面最小，傾角無論增大或減小都會使其接觸面積增大。但在實際操作中，刮刀的傾角都大于45度，有時甚至達60--70：這是由于絲印，時用力，使橡膠板刮刀產生彈性形變，接觸絲網的一端傾角會變小，使實際工作傾角接近理論值。

⑥圖形精度圖形精度包括：最細線條的清晰度（分辨率）和絲印圖形尺寸與設計尺寸的誤差（失真度）兩個方面。目前采用的絲網膠、絲網干膜，漆膜轉移等制網技術，制作線寬為0.2mm的完整一線條并不困難。要達到這種精度，只需對制圖、印料過濾、刮刀磨制及絲印方法等每一環節嚴格控制即可。

第四節 ? 染色與著色

隨著著色氧化鋁在輕工、建筑等方面應用的激增，從而促進了著色技術的迅速發展，以提供色彩鮮艷，非常耐光、耐氣候的精飾表面。根據著色物質和色素體在氧化膜中分布的不同，可以把鋁陽極氧化膜著色方法分為三類，即吸附染色法，整體發色法和電解著色法。

一、 吸附染色法（即化學染色法）目前，鋁氧化制品的染色處理，已由單色處理發展到多色處理，由無規則圖案發展到有規則圖案。其技術，有一次氧化多次染色，二次氧化多次染色。吸附染色的氧化膜必須具有以下的基本條件即

①應有一定的孔隙率和吸附性，②有適當的厚度；③氧化膜本身是無色透明的，④晶相結構上無重大差別，如結晶粗大和偏析等。實踐證明，硫酸陽極氧化膜孔隙多，吸附性能強，膜層無色透明，容易染成各種鮮艷的色彩，草酸陽極氧化膜帶黃色，也只能染成偏深色，鉻酸陽極氧化膜孔隙少，膜本身又呈灰色或深灰色，而且膜薄，不易染色。染色前，最好用氨水中和氧化膜孔內的殘留酸液，然后用冷水仔細清洗干凈。切忌用熱水清洗，不準用手觸摸氧化膜表面，任何油污、液體吸附在氧化膜上都將影響染色質量。一吸附染色處理，是把有機染料或無機顏料滲入并吸附于鋁氧化膜孔隙的表面。從染色牢度、上色速度、顏色種類、操作簡便，以及色彩鮮艷程度等方面比較，有機染料比無機顏料優越得多。有機染料染色可得到高度均勻和再現性好且色調范圍寬廣的各種顏色，因此長期以來，有機染料一直被用于陽極氧化鋁的染色。有機染料的耐光保色性能沒有無機顏料好，因而僅有機染料染色就滿足不了現代建筑的使用要求。有機染料在生產中應用最多的是品種色彩較豐富的酸性染料、直接染料、茜素染料、活性染料，以及可溶于水的印地科素還原性染料等。

（一）有機染料染色

1。染色溶液配制方法

稱取所需染料用少量蒸餾水調成糊狀，加入少量蒸餾水不斷攪拌并煮沸3～5分鐘，使染料全部

溶解，經過濾倒入染色槽中，最后加蒸餾水至技術要

求濃度。用醋酸調節染色溶液的pH值，調整染色

溶液溫度至技術規范，經試染合格后即可投入生產。

2.影響染色質量的因素

（1)鋁制件材質的影響

鋁材的合金成分不同，所獲得氧化膜的染色性能也不同。一般高純鋁、鋁鎂和鋁錳合金經陽極氧化后，染色性能最佳，可以染成各種鮮艷奪目的顏色。含硅或銅量較高的鋁合金，因膜層本身發暗，只能染成深色至黑色的單調的顏色。

(2）氧化膜質量的影響

氧化膜的質量主要是指膜層厚度、孔隙率和透明度等指標。如膜層具有足夠的厚度（10um以上）和孔隙率以及最大的透明度，就能獲得最佳染色質量。如果氧化膜的孔徑過大，易使制件表面粗糙，粗糙的膜層吸附能力差，得到色彩不鮮艷。?孔隙率低的氧化膜吸附染料量少，得到的色淺，反之則深。氧化膜本身質量與陽極氧化技術有關，因此，通常適當提高電流密度、溫度、電解液濃度和延長氧化時間，以增加氧化膜的厚度和孔隙率，提高染色質量.

（3）染色液濃度

染色溶液的濃度隨所用染料性能不同或鋁制件對染色深淺的要求而改變。濃度與所染色澤關系是：染淺色，濃度可低些，染深色，濃度可高些。通常，染極淺色調為0.1～0.3g/L，染淡色調為lg/L，染深色調為3--5g/L，染濃厚的色調為10--15g/L。濃度過高易造成色彩不均勻或浮色現象，在清洗及封閉處理時，易造成“流色“通常，為了增強染色牢度。往往用低濃度而不是高濃度延長染色時間，。使染料分子充分滲透到氧化膜孔隙的深處。這樣處理也有利于調色和牢度。

(4）染色液溫度

染色分冷染（室溫）和熱染兩種。冷染的時間長，但色調的均勻性易于控制。熱染的時間雖短，但色調卻較難控制。熱染溫度一般控制在40-60℃，如溫度過高（80～90℃），往往使染料分子還未完全滲透到膜孔深處卻已封閉，從而大大降低染色牢度，并易使表面發花。

(5)染色液的pH值

大多數染料都要求在～定的pH值范圍內，對氧化膜才有良好的親和性和吸附作用。常用染色液的pH值控制在4～5.5之間（微酸性）。如pH值過高或過低，都會產生染料吸附不良，染色不牢，易流色、發花等，失去染料染色的作用。

(6）染色時間

染色時間太短，色淺并易于褪色：染色時間過長，色澤深暗，易發花。染色時間通常控制在5～15一分鐘。

（7）染色溶液混濁度的影響

染色溶液的混濁度對鋁件陽極氧化后的表面光亮度有很大的影響。只有當染料溶解十分完全，溶液十分純凈、透明時，所染得的鋁件外觀，不但色澤鮮艷，而且光亮度較好。如果透明度差（即混濁度高），染得的鋁件光亮度就下降。欲獲得良好的染色效果和延長染色液的使用壽命，就應嚴格控制使染色液混濁的因素，并在染色過程中始終保持混濁度在較低的水平上。具體措施有：

①用軟水或蒸餾水配制染色液，嚴格控制清洗的水質，②嚴格遵守陽極氧化技術規程；③嚴防酸堿和氧化性（如硫酸、高錳酸鉀、草酸等）殘留液帶入染槽，④用微孔過濾和循環過濾染色液。

(8）染色槽材料的影響

染色槽材料的選擇也很重要，因為有些染料與某些金屬會發生化學反應（例如鐵、銅、鉛等）。最合適的染槽材料應是鋁、陶瓷及聚丙烯塑料。

（9）其它因素

為了提高氧化膜中染料分子與氧化鋁的結合力；在染色前最好用1--2%NH40H溶液中和氧化膜孔隙中的殘留酸，并仔細清洗干凈。染色后的制品經清洗后立即進行封閉處理，不宜久置于空氣和清水中，以免氧化膜受到污染而降低膜層吸附能力和染料的滲透效果以至流色發花。配制染色寐應用軟水或蒸餾水，似防止帶入的堿土金屬和重金屬離子與染料生成絡合物，而使染色液變質、混濁，降低色澤的鮮艷度。

（二）無機順料染色

無機顏料染色不如有機染料染色的應用面廣。這是由于無機顏料染色的色澤鮮艷度比有機染料染色差得多，而且往往因染料的顆粒度大，不易進入膜孔的深處，故難以染成較深色澤。此外，無機顏料的透明度較差，對氧化膜表面的光亮度有一定影響。但無機顏料的耐曬保色性能好，是有機染料無可比擬的，在建筑上鋁型材陽極氧化膜的染色處理也獲得一定程度的應用。

1.無機顏料的染色過程及染色機理

(1)染色過程經陽極氧化后的鋁制件，先浸入1號無機染色溶液中，在室溫條件下浸漬5～10分鐘然后取出清洗，再浸入2號染色濃中，浸漬5-10分鐘。如果發現所染色澤不濃，則可經清洗后，重復在①、②號染色液中進行處理。染色完畢后，冷水洗凈，最后在60-80℃溫度下烘千即可。

(2)染色機理由于氧化膜具有多孔結構和強吸附能力，它在第1號染液中吸附的無機鹽與第2號染液中吸附的無機鹽起化學反應，生成具有一定色澤的新鹽，沉淀于氧化膜的孔隙之中，達到染色目的。其反應式如下（以醋酸鉛和鉻酸鉀染色液中染黃色為例）

Pb（Ac)，＋KZCrO,～PbCr04!+2KAc? ? ? ? （黃色）

3.技術說明

（1）配制染色溶液必須用軟水或蒸餾水，

(2）鋁制件在染槽內避免相互碰撞和貼合。

(3)應嚴格控制染色時間，加強鋁制件在染色前、后的清洗處理。

二、電解著色

電解著色，首先是將鋁制件在硫酸電解液中制出潔凈的透明多孔的陽極氧化膜，第二步轉移到酸性的金屬鹽溶濃中施以交流電電解處理，將金屬微粒不可逆的電沉積在氧化膜孔隙的底部。凡能夠由、水溶液中電沉積出來的金屬，大部分都可以用在電解著色上。但其中只有幾種金屬鹽具有實用價值，如錫、鎳、鉆鹽和用得較少的銅鹽。其著色原理和整體發色法相同之處，是藉金屬微粒對入射光的吸收一和散射而產生顏色。因此，除了銅單獨使用呈紅色以外，其它金屬的色調范圍也是由青銅色到黑色。在特定的介質下，色澤的深淺由金屬粒子沉積量來決定，而與氧化膜的厚度無關。一般采用的氧化膜厚度為8--20um，室外建筑件采用20um左右。除了含銅量較高的鋁合金和含硅量高的鋁合金外，大多數建筑鋁型材都可適用此技術；而整體發色法所、著的顏色與鋁材的組成和泊金狀態卻有很天的關系。此外，電解著色法與整體發色法相比的另一個很大優點是成本低得多。它所需要的電能只是整體發色法的2/5.這就是電解著色法到了70年代，在歐州和日本得到廣泛應用的原因。

（一）電解粉色的特性

（1)電解著色的表面具有與硫酸陽極氧化膜相洞的硬度和耐磨等性能。這是因為在孔隙內金屬粒子的沉積對氧化膜結構的影響很小。

(2)膜層具有特別好的耐紫外線照射性能。這是由于色素體本身是無機性的，而且色素體粒子沉積在膜層孔隙的底部，所以它耐光耐曬，適用于建筑裝磺上的防護—裝飾。

(3)耐熱性能好。電解著色的膜層在550℃溫度下放1小時，沒有嚴重損失。因色素體是無機物，不易受熱氧化分解。

(4)有很好的耐蝕性。這是國際上得到公證的，因電解著色中增加了阻擋層的厚度。

(5)缺陷性（孔蝕點）比吸附染色膜大，也與電解著色時阻擋層的增厚有關。

（二）電解著色技術流程

鋁制件--除油--清洗--電解拋光或化學拋光--清洗--硫酸陽極氧化--清洗--中和--清洗--電解著色--清洗--封閉--光亮--成品檢驗。

工業上使用最多的是含有鎳、鉆或錫鹽或它們的混合物的電解液。從這三種金屬鹽的電解液都能獲得青銅色和黑色。鎳鹽電解液最便宜，但與錫或鉆鹽溶液相比，它不易得到均勻一致的深青銅色，黑色更難得到：鉆鹽價格很貴，錫鹽電解液容易產生深色，顏色均勻一致，溶液維護方便。為了減少Sn2+的氧化，溶液中需使用穩定劑。下面通過對典型的錫鹽電解著色技術的介紹說明電解著色的技術特點。（四）錫鹽電解著色技術

1。電解液配方及技術條件

硫酸亞錫 ? 20g/L

濃硫酸 ? lOmL/L

甲酚磺酸 ? lOmL／L

pH ? ? 1左右

電壓 ? 10-18V

電源 ? 交流電（50Hz)

溫度 ? 20-24℃

副電極 ? 不銹鋼、石墨、或錫

攪拌 ? 用泵連續循環攪拌。

2.技術說明

(1)副電極的表面積相當于工件面積，形狀以條狀或管狀柵欄式的均勻安排，可以獲得著色均勻的最佳效果，

(2)電解著色開始的1分鐘內，電壓慢慢地從0提高到10～18V之間的額定值。緩慢升壓的方式可連續式，也可臺階式，但不可急劇升壓。為了確保顏色的重現性，最初的起步操作一定要以相同的方式進行升壓，最好用自動控制裝置。

(3）為了獲得預定的顏色色度，可以用恒定處理時間，變化電壓的方法一但更為常用的辦法是恒定電壓，變化處理時間。著色的時間范圍為10秒鐘至15分鐘（黑色）。過渡顏色范圍從淺香檳色--淺青銅色--青銅色--深青銅色--黑色。

(4)同一根極杠上不要同時處理不同成分的鉻材，掛具材料的選用要與處理工件的材料相同。

(5)每批加工件顏色最好按標準色板進行對比控制。

(6)電流密度在開始時可能高達1 A/dm2,經過一段時間（20-30秒）會自然降至0.2-0.4A/dm2并保持穩定。

（7）嚴格控制pH值在1左右，過高會使Sn2+水解沉淀，過低在pH=0 .5時，Sn4+水解沉淀。

（8)為了保持電解著色質量和延長溶液使用壽命，對電解濃要進行過濾，除去不溶性物質。

3.影響電解著色的因素

(1）電壓的影響

著色電壓對著色諫取有很大影響。總反射率是以相對于白色硫酸鋇薄板反射率的百分比表示的，也就是數值愈小。代表其色澤愈暗。著色時回總是應當盡可能縮短。最高著色速率的電壓，不受電解液組成和陽極氧化膜性質的影響。如果著色電壓過高（超過氧化電壓時）或在著色周期’開始時，電壓增加的速率太訣，都會使膜層產生局部碎裂即白斑。這種現象在所有電解著色液中都可能發生。

酸性較錫的電解液低的溶液，白斑現象發生的電壓似乎要求低。

(2）著色電解液中雜質的影響

鎳鹽著色電解液對外來離子的干擾極為敏感，尤其是鈉和鉀離子。但錫鹽電解液則不然，它對外來離子的干擾有較高的允許含量。1.Na+ 和 K+ >2g/L時才有效應產生。當K+>5g/L時著色電流密度有顯著增加。純粹由著色前各種處理溶液帶出來的雜質離子很難達到此濃度。2.N03-低至0.2, 0.3g/L時，著色效率降低，若槽中有1 。5g/L N03一時將不可能著色。

③當C1-濃度約在2g/L時，整個皮膜開始從鋁底材脫離，同時電流密度有極大的增加。因此，氯離子必須歸入危險離子，尤其是當其濃度趨近1 g/L時。其它離子對著色效率影響相當小。此外，錫會被磷酸根離子沉淀出來，因此磷酸根離子不可聚集到相當濃度。

三、整體發色法（或一步電解發色法）

1.整體發色法技術特點鋁與鋁合金的整體發色法與化學染色法和電解著色法的不同之處，在于它具有成膜帶色的特點。即在電解液中經陽極電解處理直接產生有顏色的氧化膜。這種電解液一般含有特殊的有機酸和少量的硫酸等。有機酸通常是磺化芳香族化合物，應用最廣的是磺基水楊酸和磺基苯二酸等。通過嵌入整個氧化膜組織的微細粒子對光的散射和吸收而顯色，顏色范圍是淺青銅色，深青銅色、黑色。這些發色微粒是基體材料的成分即非氧化態的金屬粒子或是有機酸的分解產物。顏色的深淺與氧化膜厚度有關。這種發色方法技術簡單，對環境無污染，其產品具有極佳的耐旋光性、耐侯性和高硬度的青銅色系氧化膜。故在60年代廣泛用于戶外建筑、技術關術。醫療器材等方面的鋁制品表面精飾。該技術的主要缺點是需要用高電壓和高電流，耗電量＊。而且必須要用陽離子交換裝置連續凈化電解液，防止電解液中Al3+過多增加。再則有機酸價格較貴，因此整體發色法的成本十分昂貴。整體發色，有依合金成分發色的，有依電解液發色的，有依特殊電壓波形發色的，也有依低溫電解液發色的等等。

2。整體發色法技術流程

鋁制件--機械拋光--化學除油--清洗--化學處理--清洗--整體發色的陽極氧化--清洗--封閉--光亮--成品檢驗。

3。色澤的控制

陽極氧化膜的色澤深淺取決于氧化膜的厚度，而厚度又與電解液的主酸（如磺基水楊酸）濃度(c)、時間(t)、電流(I)和電壓（V)有關，即顏色正比于厚度和c,t,I, V。對于濃度相近的電解液和恒電流，在相當長的一段時間內，其槽電壓（主要陽極電位）基本不變。隨著電解的進行電壓升高，當電壓升高到額定值（視需要的顏色深淺而定）時，轉為恒電壓陽極氧化，直至電流降為零，如此可以獲得均勻一致重現性良好的青銅色系氧化膜。

第五節 ? 封閉處理

由于陽極氧化膜的多孔結構和強吸附性能，表面易被污染，尤其處在腐蝕性環境中，腐蝕介質進入孔內易引起腐蝕。因此，經陽極氧化后的皮膜不管著色與否，均需進行封閉處理，以提高氧化膜的抗蝕、絕緣和耐磨等性能、以及減弱它對雜質或油污的吸附。氧化膜封閉的方法很多，有熱水封閉法、蒸汽封閉法、鹽溶液封閉法和石蠟、油類和樹脂封閉法等等。下面介紹三種常用的封閉處理。

一、 熱水封閉

熱水封閉（或蒸汽封閉）的原理，是氧化膜表面和孔壁的A1203在熱水中發生水化反應，生成水合氧化鋁，使原來氧化膜的體積增加33-100%，氧化膜體積的膨脹使膜孔顯著縮小，從而達到封孔的目的。熱水封閉宜采用蒸餾水或去離子水，而不用自

來水，以防水垢被吸附在氧化膜孔中，使皮膜透明度下降。實踐證明，采用中性蒸餾水封閉，制品易產生霧狀塊的外觀，影響表面光亮度。采用微酸性的蒸餾水封閉，可得到良好的封閉狀態。熱水封閉的技術條件如下：

溫度 ? 95～100℃

pH值 ? 5。5-－6（用醋酸調節）

時間 ? 10－－30min

二、蒸汽封閉

水蒸氣封閉的效果要比熱水封閉好，但成本較高。一般適用于封閉要求較高的裝飾性零件。蒸汽封閉還可防止某些染料在水封閉中的流色現象，而且利用蒸汽壓力對氧化膜的壓縮作用，可提高膜層

的致密程度。蒸汽封閉的技術條件如下：

溫度 ? 100-－110℃

壓力 ? 0.05－－0.1 MPa (0。5～1 kgf/cm2）

時間膜厚 ? 4～5min/ｕm

? 三、鹽溶液封閉

1，重鉻酸鹽封閉

重鉻酸鹽封閉法（俗稱填充法），是在重銘酸鹽的水溶液中。氧化膜吸附了重鉻酸鹽后發生化學反應，生成堿式鉻酸鋁[Al (OH) Cr04]和重鉻酸鋁[Al(OH) Cr207]，這些生成物填滿皮膜的孔隙、起封孔作用。經重鉻酸鹽封閉的制品表面呈橙黃色。零件在封閉處理前，必須仔細用冷水清洗潔凈，以免將遺留在零件上的硫酸帶到封閉槽中，對膜層色澤起破壞作用，防止零件與槽體接觸、損壞氧化膜。封閉液中有害雜質S042-> 0, 2g/L時，會使封閉的零件色澤變淡、發白。可加入適量鉻酸鈣(CaCr04)沉淀過濾排除。當Si032-＞0。02g/L時，造成制品發白和顏色發花，并影響抗蝕性能，可用添加硫酸鋁鉀[K2A12 (S04)4?24H20] 0。1－－0。l 5g/L來解決（根據生產情況每月添加3～4次）。當Cl->1.5g/L時，對封閉溶液必須進行稀釋或更換，因氯離子對氧化膜有腐蝕作用。

2。水解鹽類的封閉

在某些金屬鹽溶液中，利用金屬鹽被氧化膜吸附后，發生水解作用，生成氫氧化物沉淀，填充在孔隙內，達到封閉的目的。常用作封閉的金屬鹽有鉆、鎳鹽類。由于這些沉淀的氫氧化物幾乎是無色透明的，而且它還能與有機染料分子形成絡合物，因此，水解鹽封閉法特別適用于防護一裝飾性氧化膜經著色后的封閉處理。

第六節 ? 鋁材的選擇

鋁及其合金在裝飾性陽極氧化的表面處理中，除了選擇適當的陽極氧化技術外，鋁材的選擇也十分重要。過去對陽極氧化膜外觀質量（主要指透明度及光亮度）的好壞，總是歸結于陽極氧化技術所致，而忽視了鋁材的合理選擇。例如，要求將某一鋁制件加工成錢色或光亮度較高的外觀，所用鋁材卻是含硅量很高的鋁合金，即使選用再好的裝飾性陽極氧化處理技術，也難以達到所要求的外觀。鋁材成分及雜質含量對陽極氧化膜的外觀質量影響是很大的。因此，在組織生產之前，根據對產品的要求及可能在品種繁多的鋁材牌號中，必須加以選擇。各種牌號鋁材經相同硫酸陽極氧化技術處理后反映其氧化膜外觀質量的差別如下：

硫酸陽極氧化處理技術條件

硫酸H2SO4 ? 15--17%（重量比）

陽極電流密度 ? 0。7A/dm2

氧化溫度 ? 0--10℃

氧化時間 ? 60min

氧化膜厚度 ? 12--14um

陽極氧化處理結果：L04,L03高純鋁，其表面的光潔光亮度可達到鏡面狀態，且膜層無色透明。各種牌號的高純鋁及純鋁，其氧化膜的透明度和光潔光亮度由上往下隨著雜質含量的增加而逐漸變差。在高純鋁鎂合金的牌號中,LT66的表面同樣可以達到無色透明的鏡面狀的光潔光亮度。LT66-1較次于LT66，LT66-2又次于LT66-1。如果要想生產表面光潔光度很高的或者須進行淺色處理的裝飾性鋁制件，最好選擇L03、LT66牌號的高純鋁和高純鋁鎂合金。高純鋁鎂合金的機械強度優于純鋁，便于機械加工。如果對表面裝飾要求不很高，就不一定選用價格較高、加工要求較嚴的鋁材，一般可選用LO、L00,L1、L2、L3或LT66-1、LT66-2，以及LT65、LT6 7等牌號的鋁材。對產品表面要求一般的，只要采用LF1、LF2、LF3、LF21等普通鋁合金即可。綜上所述，鋁材成分差別及雜質含量的大小將直接影響著陽極氧化膜的外觀質量。當鋁材的合金成分一定時，影響外觀質量的主要因素是有害雜質，如銅、硅、鉻、鐵、鋅、錳等金屬元素。這些金屬元素在鋁材中的含量越少，經陽極氧化后的光潔光亮度就越好，反之，經陽極氧化后的光潔光亮度就越差。

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