外观设计师分享：一份价值100万的阳极表面处理技术资料（一）

发布时间：2022-03-28 作者：admin 0

分享：一份价值100万的阳极表面处理技术资料（一）

摘要： 产品外观设计的铝制品表面的自然氧化铝既软又薄，耐蚀性差，不能成为有效防护层更不适合着色，人工制氧化膜主要是应用化学氧化和阳极氧化。

化学氧化就是铝制品在弱碱性或弱酸性溶液中，部分基体金属发生反应，使其表面的自然氧化膜增厚或产生其他一些钝化膜的处理过程，常用的化学氧化膜有铬酸膜和磷酸膜，它们既薄吸附性又好，可进行着色和封孔处理，表-3介绍了铝制品化学氧化工艺。
化学氧化膜与阳极氧化膜相比，膜薄得多，抗蚀性和硬度比较低，而且不易着色，着色后的耐光性差，所以金属铝着色与配色仅介绍阳极化处理。

铝制品化学氧化工艺：

序号	溶液组成	用量 g/L	温度/度	时间min	应用范围、膜色	备注
1	碳酸钠铬酸钠氢氧化钠	45 14 2	85-100	10-20	纯铝、Al—Mg、Al—Mn合金、灰色	膜层较疏松
2	磷酸铬酐氟化钠硼酸	55 15 3 1	室温	10-15	各种铝合金、浅绿色	膜层较1的好
3	重铬酸钠铬酐氟化钠	3.5-4 3-3.5 0.8	室温	2-3	各种铝合金、深黄或棕色	溶液pH=1.5 膜层较1的好
4	碳酸钠铬酸钠	32 15	90-100	3-5	纯铝及含Mg、Mn和Si的合金、也可用于含Cu量少的合金、灰色	可做油漆底层
5	碳酸钠铬酸钠硅酸钠	47 14 0.06-1	90-100	10-15	纯铝、Al—Mn（淡透明银色）、Al—Mg—Si硬状态、硬的Al—Si和Al—Mg合金，鲜明金属色	空隙少，不能很好的着色，不宜做油漆底层
6	铬酸钠氢氧化胺	0.1 29.6	70-80	20-50	各种铝合金、灰色有斑点	膜层似搪瓷
7	碳酸钠重铬酸钾	20.4 5	90-100	10-18	各种铝合金、灰色	可在酸溶液中发白

（一）阳极氧化处理的一般概念
1、阳极氧化膜生成的一般原理
以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢、铝等。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。
2、阳极氧化电解溶液的选择
阳极氧化膜生长的一个先决条件是，电解液对氧化膜应有溶解作用。但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。适用于阳极氧化处理的酸性电解液见表-4。
氧化处理的酸性电解液

酸类	电离常数	形成电压	基膜颜色
硫酸	2×10-2（第二次电离的H+）	12-20	透明、无色
铬酸		30-40	不透明、带白色
磺基水杨酸		40-70	透明带灰色
氨基磺酸		30-40	带灰色
磷酸	1.1×10-2（第一次） 7.5×10-8（第二次） 4.8×10-13（第三次）	30-40	透明带白色
焦磷酸	1.4×10-1（第一次） 1.1×10-2（第二次） 2.9×10-7（第三次） 3.6×10-4（第四次）	70-100	带白色
磷钼酸		100以上	阻挡层
硼酸	6.4×10-10	0-600	阻挡层
草酸	6.5×10-2（第一次） 6.1×10-5（第二次）	40-60	带黄色
丙二酸	1.61×10-3（第一次） 2.1×10-6（第二次）	80-110	带褐色
丁二酸	6.6×10-5（第一次） 2.8×10-6（第二次）	120以上	白色到黄色
顺式丁烯二酸	1.5×10-5（第一次） 2.6×10-7（第二次）	150-225	灰黄色
柠檬酸	8.4×10-1（第一次） 1.8×10-5（第二次） 4.0×10-6（第三次）	120以上	黄褐色
酒石酸	1.1×10-3（第一次） 6.9×10-5（第二次）	120以上	黄褐色
苯二酸	1.26×10-3（第一次） 3.1×10-6（第二次）	100以上	阻挡层
亚甲基丁二酸		麻蚀，40	干涉膜
乙醇酸（羟基醋酸）	1.54×10-4	麻蚀
苹果酸（羟基丁二酸）	4×10-4（第一次） 9×10-6（第二次）	麻蚀，40	干涉膜

3、阳极氧化的种类
阳极氧化按电流形式分为：直流电阳极氧化，交流电阳极氧化，脉冲电流阳极氧化。按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。按膜层性子分有：普通膜、硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。产品外观设计的铝及铝合金常用阳极氧化方法和工艺条件见表-5。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。

铝及铝合金常用阳极氧化方法

系列	名称	电解液组成	电流密度 A/dm2	电压 V	温度 /度	时间 min	颜色	膜厚 μm	备注
硫酸	Alumilite（美）	硫酸，10%-20%	DC1-2	10-20	20-30	10-30	透明	5-30	易着色，耐蚀
	硫酸交流法	硫酸，12%-15%	AC3-4.5	17-28	13-25	20-40	透明	10-25	作油漆底层
	硫酸硬质膜	硫酸，10%-20%	DC2-4.5	23-10	0±2	60以上	灰色	34-150	耐磨隔热
草酸	英美法	草酸，5%-10%	DC1-1.5	50-65	30	10-30	半透明	15
	氧化铝膜（日）	草酸，5%-10%	AC1-2	80-120	20-29	20-60	黄褐色	6-18	日用品装饰，耐蚀，耐磨
	氧化铝膜（日）	草酸，5%-10%	DC0.5-1	25-30	20-29	20-60	半透明	6-18	日用品装饰，耐蚀，耐磨
	Eloxal Gxh（德）	草酸，3%-5%	DC1-2	40-60	18-20	40-60	黄色	10-20	用于纯铝耐磨
	Eloxal Gxh（德）		DC1-2	30-45	35	20-30	几乎无色	6-10	膜薄、软，易着色
	Eloxal Wx（德）		AC2-3	40-60	25-35	40-60	淡黄色	10-20	适用于铝线
	Eloxal WGx（德）		AC2-3	30-60	20-30	15-30	淡黄色	6-20	Al—Mn合金
	Eloxal WGx（德）		DC1-2	40-60	20-30	15-30	淡黄色	6-20	Al—Mn合金
	硬质厚膜	草酸	AC1-20	80-200	3-5	60以上	黄褐色	约20以上	较硫酸膜厚约在600μm下高耐磨
	硬质厚膜	草酸	DC1-20	40-60	3-5	60以上	黄褐色	约20以上	较硫酸膜厚约在600μm下高耐磨

4、阳极氧化膜结构、性质
阳极氧化膜由两层组成，多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上上成长起来的，后者称为阻挡层（也称活性层）。用电子显微镜观察研究，膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状孔，它们贯穿膜外层直至氧化膜与金属界面的阻挡层。以各孔隙为主轴周围是致密的氧化铝构成一个蜂窝六棱体，称为晶胞，整个膜层是又无数个这样的晶胞组成。阻挡层是又无水的氧化铝所组成，薄而致密，具有高的硬度和阻止电流通过的作用。阻挡层厚约0.03-0.05μm，为总膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外层主要是又非晶型的氧化铝及小量的水合氧化铝所组成，此外还含有电解液的阳离子。当电解液为硫酸时，膜层中硫酸盐含量在正常情况下为13%-17%。氧化膜的大部分优良特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所觉决定的，它们都与阳极氧化条件密切相关。

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