簡述鋁表面氧化處理工藝的缺陷和應(yīng)對方法

制品生產(chǎn)工藝的主要流程：噴砂處理一一表面清潔、除油一一氧化一一染色(需要染色時(shí)使用)一封孔一一烘干等。

   鋁型材噴砂是指為去除鋁型材表面的拉伸痕而采用的打砂工藝。氧化是指通過陽極氧化工藝對鋁型材的表面形成一層保護(hù)膜。染色是由于氧化膜是由大量垂直于金屬表面的六邊形晶胞組成，每個(gè)晶胞中心有一個(gè)膜孔，并具有極強(qiáng)的吸附力，當(dāng)氧化過的鋁制品浸入染料溶液時(shí)，染料分子通過擴(kuò)散作用進(jìn)入氧化膜的膜孔中，同時(shí)與氧化膜形成難以分離的共價(jià)鍵和離子鍵，即可形成染色。封孔是因?yàn)檫@種鍵結(jié)合是可逆的，在一定條件下會發(fā)生解吸附作用。

   所以，染色之后，必須經(jīng)過封孔處理，將染料固定在膜孔中。在氧化染色整個(gè)流程中，因?yàn)檠趸に囋蛟斐扇旧涣际潜容^普遍的。氧化膜的膜厚和孔隙均勻是否一致是染色時(shí)是否能夠獲得均勻一致顏色的前提和基礎(chǔ)，為獲得均勻一致的氧化膜，保證足夠的循環(huán)量、冷卻量，與保證良好的導(dǎo)電性是舉足輕重的，此外就是氧化工藝的穩(wěn)定性。陽極氧化作為染色的前工序，是染色的基礎(chǔ)。

   鋁表面氧化處理工藝缺陷及解決辦法

鋁及鋁制品的外觀缺陷往往是造成返工的重要原因，而在鋁制品的生產(chǎn)過程中，常常見到的缺陷有以下幾類：1．條紋狀缺陷，如黑色線條；2．表面斑點(diǎn)、腐蝕；3．表面油污、異色等。幾點(diǎn)缺陷成因。

   (鋁表面氧化處理一)斑點(diǎn)缺陷

   在氧化之前，如果在鋁材表面濺上酸、堿溶液，或者受到酸霧、堿霧的影響，則容易在其表面出現(xiàn)白色小點(diǎn)，如果腐蝕比較嚴(yán)重則出現(xiàn)圓形斑紋，如果其橫截面沒有晶體之間的腐蝕現(xiàn)象，則為堿腐蝕，如果晶體之間出現(xiàn)腐蝕則為酸腐蝕。所以控制的方法是盡量將鋁材放在干燥的環(huán)境當(dāng)中。

   (鋁表面氧化處理二)鋁材腐蝕

   氧化槽中存在少量的氯化物容易導(dǎo)致鋁材出現(xiàn)腐蝕，主要表現(xiàn)為斑點(diǎn)狀腐蝕造成該結(jié)果的過程主要是預(yù)處理過程，影響因素主要是溫度、堿洗時(shí)間、合金成分中Fe含量、Si含量、鋁制品擠壓狀態(tài)等，在較粗的擠壓條紋當(dāng)中，斑點(diǎn)腐蝕有一定的方向性，因?yàn)楫?dāng)應(yīng)力產(chǎn)生集中時(shí)，晶格發(fā)生了變化，離子優(yōu)先析出，為后續(xù)產(chǎn)生斑點(diǎn)創(chuàng)造了條件。

(鋁表面氧化處理三)表面油污、異色

   部分染色色調(diào)灰暗，彩度較差，可能是由于電解時(shí)候，著色液中溶入雜質(zhì)造成了污染。鋁離子的污染經(jīng)常會遇到，對基材有明顯的不利作用。電解著色時(shí)，如果大量溢出氣體應(yīng)當(dāng)設(shè)法調(diào)整消除。

   因此，在電解著色電壓低于陽極氧化電壓時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)問題，建議將電解著色電壓調(diào)高到陽極氧化電壓以上，則可以解決不正常的色調(diào)題。

   在今后還需加大鋁材生產(chǎn)工藝方面的研究力度，深入研究、協(xié)調(diào)控制、常規(guī)控制、工藝操作護(hù)理、自適應(yīng)控制、以及分析等方面的內(nèi)容，促進(jìn)鋁合金型材表面氧化工藝的自動化以及智能化發(fā)展，達(dá)到節(jié)能降耗以及提升產(chǎn)品質(zhì)量的目的，進(jìn)一步獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益。

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。

鋁材表面處理劑陽極氧化膜不均勻是什么原因

鋁材表面處理劑的溫度對膜厚均勻性有重要的影響，溫度高會使得陽極氧化膜的溶解速度加快，氧化膜較薄，反之，氧化膜較厚。鋁材表面處理劑陽極氧化反應(yīng)要在較低的溫度下進(jìn)行，生產(chǎn)中是通過用冷水與槽液熱交換來完成的，氧化槽上端的槽液通過熱交換器之后抽回氧化槽，抽回槽液與原槽液有溫差，由于氧化槽的體積比較大，槽液的循環(huán)不夠，抽回槽液的分配不均勻，會使得氧化槽液產(chǎn)生溫度差。

以臥式生產(chǎn)線為例，同根型材兩端膜厚不同，可能是因?yàn)椴垡簝啥擞袦囟炔?，同掛料上下膜厚不同，可能是因?yàn)椴垡荷舷掠袦囟炔睢?

同根鋁型材上的幾個(gè)面，甚至凹槽內(nèi)，膜是否均勻，與對應(yīng)的陰極面積有較大的關(guān)系。陰極面積大，使得分布于鋁型材各部位的電流密度均勻，因而膜厚也均勻。在臥式線生產(chǎn)中有時(shí)會出現(xiàn)同掛料每根型材相同部位膜厚偏低的現(xiàn)象，這很有可能是因?yàn)榕c該部位相對應(yīng)的陰極板出現(xiàn)了松動，甚至是脫落，使得陰極面積減少，導(dǎo)致膜厚偏低。  

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，還有其他的原因也會導(dǎo)致氧化膜膜厚的不均勻，例如夾具與型材接觸不良，接觸面積過小，會使得氧化膜不完整或無氧化膜。

另外硫酸濃度大范圍變動會使得不同槽料的鋁材表面處理劑陽極氧化膜膜厚不一樣，硫酸濃度大范圍改變會使得計(jì)算氧化膜厚度的經(jīng)驗(yàn)公式（δ=kIt）中的k不準(zhǔn)確，因此得到的氧化膜膜厚也就不一致。在生產(chǎn)中只要將上述問題一一解決，就能保證氧化膜膜厚均勻。  

如何提高氧化著色鋁材成品率

氧化成品率為一次生產(chǎn)成品率，即一次生產(chǎn)不返工的成品率，據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，返工型材成本是不返工型材成本的3倍，而且還無法保證型材的表面質(zhì)量。當(dāng)然氧化產(chǎn)品的質(zhì)量是從熔鑄車間開始的，由于篇幅限制，下面就淺談一下氧化生產(chǎn)過程中注意的一些細(xì)節(jié)問題?！　?

掛料桿與導(dǎo)電梁之間固定用螺絲要經(jīng)常緊固，每次綁料前都要首先檢查掛料桿固定是否松動，如稍有松動，就應(yīng)及時(shí)緊固。另受腐蝕，掛料桿會變小，需及時(shí)更換，因?yàn)槠鋵?dǎo)電面積變小了，容易引起發(fā)熱，同時(shí)要綁緊，防止型材掉入槽中引起碰極，短路損壞電源?！?

同時(shí)掉入槽中的型材需及時(shí)清理出來，如堿洗槽里落入一根型材，就會很快腐蝕，實(shí)驗(yàn)證明，其耗堿量相當(dāng)于堿洗50—100根型材的耗堿量。落入著色槽或封孔槽內(nèi)，由于腐蝕作用，槽內(nèi)會積累大量的鋁離子，影響槽液的使用壽命?！　?

綁料用的鋁絲采用兩種規(guī)格為好，大料選用粗鋁絲，中、小料則用較細(xì)鋁絲，可采用2mm與3mm，或2.2mm與3.2mm兩種規(guī)格，鋁絲退火硬度取1/2~3/4為好。目前很多企業(yè)已改用夾具?！　?

吊入氧化槽前要認(rèn)真緊固每根型材；對返工料氧化前緊料時(shí)，要先用老虎鉗拍打型材端部使其移位后才緊料，使接觸處無膜，保證良好導(dǎo)電?！　?

型材料掛放入氧化槽和著色槽導(dǎo)電座上時(shí)要注意好對中，不然易出現(xiàn)陰陽面色差?！　?

氧化結(jié)束斷電后及時(shí)吊起，停留在氧化槽內(nèi)數(shù)分鐘會影響封孔，也會使著色速度加快；氧化后吊起在空中傾斜停留太久，瀉酸液的一端因氧化膜擴(kuò)孔原因使著色較深，易出現(xiàn)兩頭色差?！?