1、前处理工艺
前处理的目的是 去除试样表面的氧化膜及油污,为阳极氧化处理准备洁净、平整和活化的表面。前处理工艺是 获得良好氧化膜的基本保证。选择前处理工艺需要考虑 零件的加工情况、合金成分、污染程度及产品的要求等,此外还应关注温度、时间和前处理材料种类等操作因素的影响。通常铝合金氧化前处理主要包括脱脂(除油)、碱蚀、出光和水洗等过程。其中,比较关键且较容易出问题的是 碱蚀步骤,该工序能去除铝合金表面氧化物及其它污物,不仅对铝合金表面有清洁作用,而且有活化作用。碱蚀过程中的温度、时间应严格控制,温度偏低会使铝材表面产生腐蚀不均匀现象,温度偏高会使铝材表面产生过度腐蚀现象;槽液表面油污需及时清理,检验时应确认水膜连续保证零件表面油污去除干净。采用丙酮溶液除油的效果要好于洗涤剂除油和碱性除油,为实现常温高效除油,在丙酮溶液中采用超声波清洗技术,超声波可以强化除油过程、缩短除油时间。
将传统的除油、碱蚀、出光三道工序变为一道工序并采用一种槽液,得到一种去除表面油污、自然氧化膜和残留的黑色挂灰,露出光洁基体的新工艺,该 表面处理工艺铝量损耗和槽液沉淀少,无需经常洗槽,少污染,有利于环保,节约资源和成本。使用三效合一处理剂(除油、碱蚀、出光同槽一次性处理),出光效果好,消除了有有害有害气体,简化前处理工序,缩短工序周期,降低成本。对ZL102铝合金进行硫酸阳极氧化处理,通过分析发现前处理工艺对阳极氧化膜的质量有较大的影响,通过改进前处理工艺,增加了氧化膜的厚度以及耐蚀性。水洗部分主要是 去除由前三步带入的大量杂质离子,保证工件表面的清洁度,提高氧化膜层的质量,避免杂质离子污染槽液,延长槽液使用时间。
2、阳极氧化工艺
铝合金阳极氧化主要是 指铝合金在相应的电解液和特定的工艺条件下,由于外加电流的作用下,在铝制品上形成一层氧化膜的过程。由此可知,在阳极氧化工艺部分影响阳极氧化膜性能的因素主要有电解液及添加剂,电源类型及优化设计,特定的工艺条件。
以硫酸溶液为主要槽液的硫酸阳极氧化工艺具有成本低、成分简单、工艺稳定、操作方便及适用性广的特点,但是 ,由于槽液组成单一、浓度偏高,对膜层溶解度偏大,需要低温环境和能耗较高等问题较为突出。以铬酸为主要槽液组成的铬酸阳极氧化工艺制备的阳极氧化膜具有膜层薄、耐腐蚀性好及油漆附着力优异等特点,但是 铬酸对环境污染大,不利于环境保护。
在膜层生成过程中,会产生反应热和焦耳热,当热量达到一定程度,出现火花现象,导致膜层电流集中处发生”烧蚀”,影响质量,因此,需要进行搅拌和增加散热来提高阳极氧化效率以及改善膜层性能。目前国内外搅拌和散热的措施较多,主要有高速泵加速循环槽液、压缩空气搅拌或槽液高速射流搅拌散热等方式。利用由振动发生、振动流动搅拌和陶瓷扩散通气管组成的”振动流动搅拌”系统,可以使氧化效率提高3~5倍。
此外,挂具的选择也至关重要,装挂夹具材料必须确保导电良好,一般选用硬铝合金棒,板材要保证有一定弹性和强度,拉钩宜选用铜或铜合金材料,已使用过的专用或通用工夹具如阳极氧化处理时再次使用,必须彻底退除其表面氧化膜,确保良好接触,工夹具既要保证足够导电接触面积,又要尽量减少夹具印痕,如果接触面太小,会导致烧损熔蚀阳极氧化零件。
采用了钩挂式和夹具式两种装挂方式, 氧化铝厂通过研究发现夹具式具有接触面积大,导电性能好的特点,但是 电流计算面积不准确,而且夹具处无法进行氧化,而使用钩挂方式,必须在每次氧化前后,对钩具进行处理,以使其导电良好。
目前,航空工业中用于铝合金防护的典型阳极氧化技术主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化和硼酸-硫酸阳极氧化,具有电解液成分简单,易于分析、调整,氧化膜厚度易于控制,工艺操作简单、方便等特点。阳极氧化膜表面多孔层的孔直径和密度有较大差异,其中硼酸毓酸氧化膜孔隙 较少且孔径较小。平行于试样表面的条形孔隙 ,这是 由于原始表面不平、孔隙 沿侧向生长所致。
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