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氧化工艺流程
发布时间:2021-06-15 16:43:13浏览次数:

氧化工艺流程

氧化工艺流程(图2)


一、表面预处理 无论采用何种方法加工的铝材及制品,表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷,如灰尘、(天然的或高温下形成的薄膜) 、残留油污、标志、人工搬运手印(主要成分是脂肪酸和含氮的化合物) 、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属、轻微的划擦伤等。因此在氧化处理之前,用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗,使其裸露纯净的金属基体,以利氧化着色顺利进行,从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。
(一)脱脂
铝及铝合金表面脱脂有脱脂、脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂。乳化溶液 松油水 89% 常温 适当 水清洗 溶液组成以体积记是利用油脂易溶于的特点进行脱脂,常用的溶剂有汽油、乙醇、异戊脂等。有机溶剂仅用于小批量小型的或极污秽的制品脱脂处理。是一些在很低的浓度下,能显着降低的物质。常用于脱脂的有肥皂等。碱性脱脂溶液的配方非常多,传统工艺采用、氢氧化钠和,其中和有缓蚀、润湿、稳定作用,溶液加热和搅拌有助于获得最好的脱脂效果。油脂在酸的存在下也能进行生成甘油和相应的高级脂肪酸。电解脱脂可用电流、电流或交流电。在碱性溶液中电流脱脂,最好为钢板。其在铝及铝合金中不常用。乳化脱脂所用的溶液为互不溶解的水与有机溶剂组成的两相或多相溶液,并添加有降低及对各相均有亲和力的去污剂。
(二)碱蚀剂
碱蚀剂是铝制品在添加或不添加其他物质的氢氧化钠溶液中进行表面清洗的过程,通常也称为碱腐蚀或碱洗。其作用是作为制品经某些脱脂方法脱脂后的补充处理,以便进一步清理表面附着的油污赃物;清除制品表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤。从而使制品露出纯净的金属基体,利于膜的生成并获得较高质量的膜层。此外,通过改变溶液的组成、温度、处理时间及其他操作条件,可得到平滑或缎面无光或光泽等不同状态的蚀洗表面。蚀洗溶液的基本组成是氢氧化钠,另外还添加调节剂( NaF 、),结垢抑制剂、(盐、庚酸盐、盐等)、多价(多)、去污剂。
(三)中和和水清洗
铝制品蚀洗后表面附着的灰色或黑色挂灰在冷的或热的清水洗中都不溶解,但却能溶于酸性溶液中,所以经热碱溶液蚀洗的制品都得进行旨在除去挂灰和残留碱液,以露出光亮基本金属表面的酸浸清洗,这种过程称为中和、光泽或出光处理。其工艺过程是制品在 300-400g/L 硝酸(1420kg/ 立方米)溶液中,室温下浸洗,浸洗时间随金属组成的不同而有差异,一般浸洗时间 3-5分钟。含硅或锰的铝合金制品上的挂灰,可用硝酸和体积比为 3:1的混合液,于室温下处理 5-15秒。中和处理还可以在含硝酸 300-400g/L 和氧化铬 5-15g/L 的溶液或氧化铬 100g/L 加硫酸(1840kg/ 立方米) 10ml/L 溶液中于室温下进行。各道工序间的水清洗,目的在于彻底除去制品表面的残留液和可溶于水的反应产物,使下道工序槽液免遭污染,确保处理效率和质量。清洗大多采用一次冷水清洗。但碱蚀后的制品普遍采用热水紧接着是冷水的二重清洗。热水的温度为 40-60度。中和处理后的制品经水清洗就可以进行氧化处理,所以这道清洗应特别认真,以防止清洁的表面受污染。否则前几道工序的有效处理可能会因最后的清洗不当而前功尽弃。经中和、水清洗后的制品应与上进行氧化处理。在空气中停留的时间不宜过长,如停留 30-40 分钟,制品就需要重新蚀洗和中和。
二、
铝制品表面的自然既软又薄,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。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膜的处理过程,常用的化学氧化膜有膜和磷酸膜,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。


铝表面阳极氧化处理方法(三)

(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中,利用电解作用,使其表面形成薄膜的过程,称为铝及铝合金的阳极氧化处理。其装置中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,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中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。 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。按分有:硫酸、、、混合酸和以磺基为主溶液的自然着色阳极氧化。按膜层性子分有:普通、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。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。 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,为总膜后的 %% 。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。当电解液为硫酸时,膜层中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所觉决定的,它们都与阳极氧化条件密切相关。
(二)直流电硫酸阳极氧化
1、氧化膜成长机理
在硫酸电解液中阳极氧化,作为阳极的铝制品,在阳极化初始的短暂时间内,其表面受到均匀氧化,生成极薄而有非常致密的膜,由于硫酸溶液的作用,膜的最弱点 (如晶界,杂质密集点,缺陷或结构变形处) 发生局部溶解,而出现大量孔隙,即原生氧化中心,使基体金属能与进入孔隙的电解液接触,电流也因此得以继续传导,新生成的氧离子则用来氧化新的金属,并以孔底为中心而展开,最后汇合,在旧膜与金属之间形成一层新膜,使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”似的。随着氧化时间的延长,膜的不断溶解或修补,得以向纵深发展,从而使制品表面生成又薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。其内层 (阻挡层、介电层、活性层) 厚度至氧化结束基本都不变,位置却不断向深处推移;而外早一定的氧化时间内随时间而增厚。

铝表面阳极氧化处理方法(四) (三)其他阳极氧化
1、阳极氧化
对硫酸阳极氧化影响的大部分因素也适用于阳极氧化,草酸阳极氧化可采用直流电、交流电或者交直流电迭加。用交流电氧化比直流电在相同条件下获得膜层软、弹性较小;用直流电氧化易出现孔蚀,采用交流电氧化则可防止,随着交流成分的增加,膜的抗蚀性提高,但颜色加深,着色性比硫酸膜差。电解液中游离草酸浓度为 3%-10% ,一般为 3%-5% ,在氧化过程中每 A?h 约消耗,同时每 A?h 有的铝溶于电解液生成草酸铝,需要消耗 5倍于铝量的草酸。溶液中的铝离子浓度控制在 20g/L 以下,当含 30g/L 铝时,溶液则失效。草酸电解液对十分敏感,阳极氧化纯铝或铝合金时,的含量分别不应超过,溶液最好用配制。电解液温度升高,膜层减薄。为得到厚的膜,则应提高溶液的 pH 值。直流电阳极氧化用铅、或不锈钢做阴极,其与阳极的面积比为 (1:2)(- 1:
1)之间。草酸是弱酸,溶解能力低,时,必须冷却制品及电解液。草酸膜层的厚度及颜色依合金成分而不同,纯铝的膜厚呈淡黄或银白色,合金则膜薄色深如黄色、黄铜色。氧化后膜层经清洗,若不染色可用× 10的4次方 Pa 压力的蒸汽封孔 30-60 分钟。
2、阳极氧化
铬酸阳极氧化工艺见表 -4。氧化过程中应经常进行浓度分析,适时添加。电解的阴极材料可用铅、铁、不锈钢,最好的阳阴面积比为( 5:1)-(10:1)。当溶液中离子多时,可用电解的方法使其氧化成离子。溶液中的含量超过 %,阳极氧化效果不好,硫多时可加入或者使其生成沉淀。溶液中含量不应超过 L。溶液中铬含量超过 70g/L 时就应稀释或更换溶液。铬酸阳极氧化有电压周期变化的阳极氧化方法或恒电压阳极氧化法(快速铬酸法)两种。
3、硬质(厚膜)阳极氧化
硬质阳极氧化是铝及铝合金表面生成厚而坚硬氧化膜的一种工艺方法。硬质膜的最大厚度可达250 μm ,纯铝上形成的膜层微硬度为 MPa ,合金的一般为 4000-6000MPa ,与硬铬镀层的相差无几,它们在低符合时耐磨性极佳,硬质膜的约为 20% 左右,比常规硫酸膜低。

4、瓷质阳极氧化
瓷质及铝合金在草酸、和的钛盐、锆盐或钍盐溶液中阳极氧化,溶液中盐类金属的氢氧化物进入氧化膜孔隙中,从而使制品表面显示出与不透明而致密的或具有特殊光泽的类似塑料外观的处理过程。瓷质阳极氧化处理与常规硫酸阳极氧化基本一致,不同的是瓷质阳极氧化是在高的(115-125V )和较高的溶液温度( 50-60 度)、电解液经常搅拌、经常调节 pH 值使之处于范围内的条件进行。

流程大致是这样的 .
阳极前处理 :脱脂 --盐蚀 --化抛 --中和
阳极中处理 :氧化
阳极后处理 :染色 --封孔 .

氧化工艺流程(图3)