鋁合金陽極氧化常見故障及分析

1、鋁合金制品經(jīng)硫酸陽極氧化處理后，發(fā)生局部無氧化摸，呈現(xiàn)肉眼可見的黑斑或條紋，氧化膜有鼓瘤或孔穴現(xiàn)象。此類故障雖不多見但也有發(fā)生。    

上述故障原因，一般與鋁和鋁合金的成分、組織及相的均勻性等有關(guān)，或者與電解液中所溶解的某些金屬離子或懸浮雜質(zhì)等有關(guān)。鋁和鋁合金的化學(xué)成分、組織和金屬相的均勻性會(huì)影響氧化膜的生成和性能。純鋁或鋁鎂合金的氧化膜容易生成，膜的質(zhì)量也較佳。而鋁硅合金或含銅量較高的鋁合金，氧化膜則較難生成，且生成的膜發(fā)暗、發(fā)灰，光澤性不好。如果表面產(chǎn)生金屬相的不均勻、組織偏析、微雜質(zhì)偏析或者熱處理不當(dāng)所造成各部分組織不均勻等，則易產(chǎn)生選擇性氧化或選擇性溶解。若鋁合金中局部硅含量偏析，則往往造成局部無氧化膜或呈黑斑點(diǎn)條紋或局部選擇性溶解產(chǎn)生空穴等。另外辰鍍電源認(rèn)為，如果電解液中有懸浮雜質(zhì)、塵埃或銅鐵等金屬雜質(zhì)離子含量過高，往往會(huì)使氧化膜出現(xiàn)黑斑點(diǎn)或黑條紋，影響氧化膜的抗蝕防護(hù)性能。

2、同槽處理的陽極氧化零件，有的無氧化膜或膜層輕薄或不完整，有的在夾具和零件接觸處有燒損熔蝕現(xiàn)象。這類故障在流酸陽極氧化工藝實(shí)踐中往往較多發(fā)生，嚴(yán)重影響鋁合金陽極氧化質(zhì)量。    

由于鋁氧化膜的絕緣性較好，所以鋁合金制件在陽極氧化處理前必須牢固地裝掛在通用或夾具上，以保證良好的導(dǎo)電性。導(dǎo)電物件應(yīng)選用銅或銅合金材料并要保證足夠接觸面積。夾具與零件接觸處，既要保證電流自由通過，又要盡可能減少夾具和零件間的接觸印痕。接觸面積過小，電流密度太大，會(huì)產(chǎn)生過熱易燒損零件和夾具。無氧化膜或膜層不完整等現(xiàn)象，主要是由于夾具和制件接觸不好，導(dǎo)電不良或者是由于夾具上氧化膜層未徹底清除所致。

直流陽極氧化時(shí)間與電壓對膜層性能的影響

一、直流陽極氧化時(shí)間對膜層性能的影響

特定時(shí)間范圍內(nèi),隨氧化時(shí)間的延長,膜厚度增加很快,氧化時(shí)間>50min后,膜厚度幾乎不再增長。氧化前,實(shí)驗(yàn)用工業(yè)純鋁L2基體的顯微硬度約4615HV。經(jīng)陽極氧化的試樣表面顯微硬度極度提高,但隨氧化時(shí)間的增加,尤其是氧化時(shí)間20min后,膜硬度迅速下降。其原因是(i)氧化膜分為阻擋層和多孔層,阻擋層硬度很高,而多孔膜層硬度較低。在氧化初期,阻擋層硬度對膜層的硬度影響占優(yōu)勢,隨著氧化時(shí)間的延長,多孔層增厚,阻擋層的影響減小,從而導(dǎo)致表面的顯微硬度降低。(ii)在氧化膜的生長過程中,成膜反應(yīng)和溶膜反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)成膜速度大于溶膜速度時(shí),一定時(shí)間內(nèi)膜層厚度不斷增加,隨著氧化膜膜層向基體不斷延伸的同時(shí),多孔層的孔壁逐漸變薄,孔徑逐漸增大,導(dǎo)致顯微硬度隨氧化時(shí)間的增加呈下降趨勢。值得注意的是,封孔后,隨氧化時(shí)間的延長,氧化膜的硬度下降趨勢減緩。氧化時(shí)間為40min,能同時(shí)獲得相對較好的膜厚度和膜硬度。

二、直流陽極氧化電壓對膜層性能的影響

氧化膜厚度隨著氧化電壓的升高幾乎呈線性增加。這是因?yàn)橐欢妷悍秶鷥?nèi),氧化電壓越大,氧化膜的阻擋層越厚,而多孔層的產(chǎn)生和增長是建立在阻擋層不斷向鋁基體延伸的基礎(chǔ)上的,阻擋層越厚,則產(chǎn)生的多孔層越厚膜層表面顯微硬度亦隨氧化電壓的增加而增加。這是因?yàn)樘岣哐趸妷?氧化膜的生長速度加快,成膜時(shí)間縮短。膜層發(fā)生化學(xué)溶解的時(shí)間減少,其厚度和硬度相應(yīng)提高。值得注意的是氧化電壓超過10V后,膜硬度增長趨勢相對減緩。

陽極氧化的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

陽極氧化膜的結(jié)構(gòu)陽極氧化膜由兩層組成,外層稱為多孔層，較厚、疏松多孔、電阻低。內(nèi)層稱為阻擋層(亦稱活性層)，較薄、致密、電阻高。多孔的外層是在具有介電性質(zhì)的致密的內(nèi)層上成長起來的。

(1)阻擋層阻擋層是由無水的AI2O3所組成,薄而致密,具有高的硬度和阻止電流通過的作用。(2)多孔的外層氧化膜多孔的外層主要是由非晶型的AI2O3及少量的r-AI2O3.H2O還含有電解液的陰離子。

氧化膜的孔徑在100nm~200nm之間，氧化膜厚度10微米左右，孔隙率20%左右，孔距300~500nm之間。氧化膜的截面圖表明氧化膜孔基本上是管狀結(jié)構(gòu)，氧化膜發(fā)生溶膜反應(yīng)基本上是在孔的底部發(fā)生的。

氧化膜的絕大部分優(yōu)良特性,如抗蝕、耐磨、吸附、絕緣等性能都是由多孔外層的厚度及孔隙率所決定的,然而這兩者卻與陽極氧化條件密切相關(guān),因此可通過改變陽極化條件來獲得滿足不同使用要求的膜層。膜厚是陽極氧化制品一個(gè)很主要的性能指針,其值的大小直接影響著膜層耐蝕、耐磨、絕緣及化學(xué)著色能力。

陽極氧化膜的性質(zhì)與應(yīng)用陽極氧化膜具有較高的硬度和耐磨性、極強(qiáng)的附著能力、較強(qiáng)的吸附能力、良好的抗蝕性和電絕緣性及高的熱絕緣性。由于這些特異的性能,使之在各方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。

主要用途有：（1）提高零件的耐磨、耐蝕性、耐氣候腐蝕。（2）氧化生成的透明膜，可以著色制成各種彩色膜。（3）作為電容器介質(zhì)膜。（4）提高與有機(jī)涂層的結(jié)合力。作涂裝底層。（5）作電鍍、搪瓷的底層。（6）正在開發(fā)的其它用途，太陽能吸收板、超高硬質(zhì)膜、干潤滑膜、觸媒膜、納米線、在多孔膜中沉積磁性合金作記憶元件。

硬質(zhì)陽極氧化處理-惠州富坤陽極氧化有限公司

硬質(zhì)氧化全稱硬質(zhì)陽極氧化處理。鋁合金的硬質(zhì)陽極氧化處理主要目的是，提高鋁及鋁合金的各種性能，包括耐蝕性、耐磨性、耐候性、絕緣性及吸附性等。它既適用于變形鋁合金，也可能用于壓鑄造鋁合金零部件。

硬質(zhì)陽極氧化電解方法很多，例如：硫酸、草酸、丙二醇、磺基水楊酸及其它的無機(jī)鹽和有機(jī)酸等。所用電源可分為直流、交流，交直流疊加，脈沖及疊加脈沖電源等幾種，廣泛應(yīng)用的有下列幾種硬質(zhì)陽極氧化。（1）硫酸硬質(zhì)陽極氧化法；（2）草酸硬質(zhì)陽極氧化法。（3）混酸型硬質(zhì)陽極氧化其中，硫酸法是得到較廣泛應(yīng)用的一種硬質(zhì)氧化法