铝件硫酸阳极氧化故障处理

奚 兵

（常州市荆川里小区12丙201，江苏常州213015）

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铝件硫酸阳极氧化故障处理

奚 兵

（常州市荆川里小区12丙201，江苏常州213015）

0 前言

硫酸阳极氧化可以获得多孔、无色透明的阳极氧化膜。该膜不仅具有良好的耐蚀性和耐磨性，还具有吸附色料、涂料的性能。阳极氧化膜的质量主要取决于铝件成分、膜厚、电解液温度、电流密度、用水水质，以及阳极氧化后的填充封闭等。本文介绍了硫酸阳极氧化膜常见质量问题的产生原因和解决方法。

1 阳极氧化膜疏松或粉化

1.1 产生原因

（1）电解液温度过高。

（2）阳极氧化处理时间过长。

（3）电流密度过大。

1.2 解决方法

（1）调整电解液温度。电解液温度一般控制在18～20℃。若温度升高，氧化膜的溶解速率加快，使得膜层孔多、疏松、粉化且吸附力差。

（2）缩短处理时间。通常阳极氧化处理时间为30～60 min。若处理时间延长，膜层增厚，易龟裂或疏松。

（3）调整电流密度。开始氧化时，应先用较小的电流密度（约2 A／dm2）氧化30 s，然后逐步（阶梯式）升至正常工艺参数。电流密度过大，膜孔内热效应加大，加速膜的溶解。氧化过程中，电流密度应控制在（±0.05）A／dm2的波动范围内。

2 氧化膜呈彩虹色

2.1 产生原因

（1）阳极氧化处理时间过短。（2）电流密度太小。

（3）工件氧化时导电不好。

2.2 解决方法

（1）延长处理时间。适当延长处理时间，一般控制在30～60 min，可满足要求。

（2）提高电流密度。适当提高电流密度，加快膜的生长速率。当电流密度达到一定值时，成膜速率反而下降。

（3）检查夹具。通用夹具应有一定的弹性，夹具接触点部位不应有氧化膜存在，每使用一次应退膜一次，保证工件与夹具的接触良好。而夹具挂钩与氧化槽导电棒接触处最好用紫铜片。

3 氧化膜有黑斑或条纹

3.1 产生原因

（1）电解液中Cu2+、Fe3+等杂质过多。

（2）氧化膜不连续而脱落（油未除尽）。

（3）工件氧化后未能清洗干净就封闭。

3.2 解决方法

（1）去除杂质。电解液中的主要杂质为Al3+、Cu2+、Fe3+、Cl-、F-、NO-3等。当Cu2+的质量浓度达到0.02 g／L时，膜上就会出现暗色条纹或黑斑。去除过量的Cu2+，可用直流电电解，电流密度0.1～0.2 A／dm2，使金属铜在阴极上析出。

（2）彻底除油。碱洗后的工件一定要用热水清洗，并在硝酸（1∶1）溶液中充分漂洗中和，方可洗尽表面上残存的碱类油脂，否则氧化膜不可能在该处生成，而变得不连续，甚至脱落。

（3）加强清洗。将氧化后的工件充分清洗干净，再进行填充封闭处理。

4 氧化膜粗糙或局部腐蚀

4.1 产生原因

（1）电压和电流密度过高。

（2）电解液中Cl-过多。

4.2 解决方法

（1）降低电压。阳极氧化初期，电压对于氧化膜的生成有很大影响。若一开始电压过高，就会使工件棱角击穿，且使电流密度增大，造成膜层溶解。操作时应将电压从0 V逐步升高，严禁一步到位，同时保持氧化过程中的电压波动在1～2 V。

（2）分析Cl-。电解液中Cl-应控制在0.05 g／L以下，当其质量浓度超过允许值时，会产生膜层穿孔而造成局部腐蚀。因此，配制电解液用水及清洗工件用水必须是去离子水或蒸馏水。

5 氧化膜发暗或灰色

5.1 产生原因

（1）工件在氧化槽中不通电的时间较长。

（2）氧化过程中有断电又通电的现象。

5.2 解决方法

（1）带电下槽。尽可能缩短工件在溶液中的停留时间（指不通电的情况）。工件因不导电而表面未生成氧化膜发暗。发灰是受酸浸蚀留下的硅化合物（指含硅铝件）。

（2）检查电机。日常应注意所用电源电机（直流整流器）是否在良好状态，且加强保养和维修工作，以保持正常运转，防止运行中发生断电现象。

6 工件局部不易生成氧化膜

6.1 产生原因

（1）轧制板材铝件表面有致密的焦糊物未能去除掉。

（2）工件碱洗后在硝酸中漂洗不彻底。

（3）碱洗液中积累过多的铝杂质。

6.2 解决方法

（1）打磨表面。工件在氧化前用细砂纸将表面致密的焦糊物打磨掉，然后进入氧化。

（2）硝酸中和。工件经碱洗后应在硝酸（1∶1）溶液中充分漂洗出光，以中和碱液且使工件表面光洁。

（3）更换碱液。由于旧碱液中大量Al3+导致溶液黏度增大，这种状态的碱液很难将工件表面的油污洗脱下来，部分油脂阻挡了氧化膜的生成。

7 工件孔眼及周围较难生成氧化膜

7.1 产生原因

（1）工件除油后清洗不干净，孔内残留碱液。

（2）工件的孔眼周围存在黄油。

7.2 解决方法

（1）用热水洗。工件经碱洗后，采用热胀冷缩清洗法，能有效地将工件孔眼中的碱液去除。

（2）汽油洗刷。黄油主要来自机械攻螺孔时所用的润滑油。对此，必须在工件碱洗之前，先用有机溶剂或汽油刷洗一遍，然后进行碱洗处理。另外，在碱液中应加入适量的乳化剂，有助于去除黄油。

8 氧化膜色泽不均匀

8.1 产生原因

（1）工件在氧化槽内摆动幅度过大。

（2）包铝件在加工时部分包铝层被切削掉。

8.2 解决方法

（1）停止摆动。大面积工件在氧化时的摆动幅度要小，否则，工件边沿和中心部位与溶液的接触、更新、交换有很大区别，导致生成的氧化膜色彩不一致。可以静置氧化，但必须注意溶液温度不能过低，否则容易出现地图状花斑。

（2）说明原委。由于外层包铝属优质铝被切削掉，而被包的内层是杂铝，两者的材质差异较大，所以经氧化后便出现了不同颜色。这一现象应与客户说清楚，以免引起误解，即使进行返修也得不到好的要求，甚至更差。

9 填充封闭后氧化膜色淡发白

9.1 产生原因

（1）氧化膜太薄。

（2）填充封闭处理时间短。

（3）填充封闭温度低。

9.2 解决方法

（1）增厚膜层。延长氧化时间，以满足膜层厚度要求（一般为5～20μm）。

（2）延长时间。填充时间不少于12～15 min，即可满足产品要求。时间过长，容易出现粉化。

（3）采用高温。氧化膜填充封闭在115～120℃下进行，水蒸气压力控制在71～101 k Pa，要严格防止水蒸气在表面冷凝。采用重铬酸盐填充是各种封闭法中氧化膜性能较好的一种方法。具体工艺配方为：重铬酸钾50～70 g／L，在90～95℃下封闭30 min，p H值6～7。

10 结语

铝及铝合金硫酸阳极氧化生产中，操作者可根据上述所列的氧化膜缺陷及其原因进行调整，一般都能得到满意的效果。

TQ 153 文献标志码：B 文章编号：1000-4742（2015）06-0046-02

2013-12-16