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阳极氧化对铝材的影响

更新时间:2018-12-05


在铝板的生产过程中,阳极氧化是一道非常重要的工序,今天,我们就来了解一下阳极氧化对铝材的影响。

一、阳极氧化的原理      

  阳极氧化处理是利用电化学的方法,在适当的电解液中,以合金零件为阳极,不锈钢、铬、或导电性电解液本身为阴极,在一定电压电流等条件下,使阳极发生氧化,从而使工件表面获得阳极氧化膜的过程。按其电解液的种类及膜层性质可分为硫酸(可以着色)、铬酸、(不需着色)、混酸、硬质(不能着色)和瓷质阳极氧化;根据各种阳极氧化膜的染色性能,只有硫酸阳极氧化获得的氧化膜最适宜染色;其他如草酸、瓷质阳极氧化膜(微弧氧化)虽能上色,但干扰色严重;铬酸阳极氧化膜或硬质氧化膜均不能上色;综合所述,要达到阳极氧化上色的目的,仅有硫酸阳极氧化可行。   


二、硫酸阳极氧化对铝合金材质的限制     

  1、合金元素的存在会使氧化膜质量下降,同样条件下,在纯铝上获得的氧化膜最厚,硬度最高,抗蚀性最佳,均匀度最好。铝合金材料,要想获得好的氧化效果,要确保铝的含量,通常情况下,以不低于95%为佳。     

  2、在合金中,铜会使氧化膜泛红色,破坏电解液质量,增加氧化缺陷;硅会使氧化膜变灰,特别是当含量超过4.5%时,影响更明显;铁因本身特点,在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。

 


三、铝合金基础知识  

  工业中使用的铝合金有两大类,即变形铝合金和铸造铝合金。 

  1、变形铝合金  不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态,因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。按照铝合金系,从强度最低1xxx系纯铝到强度最高7xxx系铝锌镁合金。      

  1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。   
      2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”,由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解,因此难以生成致密的阳极氧化膜,在保护性阳极氧化时,其耐腐蚀性更差,因此此系列的铝合金不易阳极氧化。      

  3xxx系铝合金又称“铝锰合金”,不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降,但是由于Al-Mn金属间化合物质点,会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。 

  4xxx系铝合金又称“铝硅合金”,由于此合金含有硅成分,会使阳极氧化膜呈灰色,硅含量越高,颜色越深。因此也不易阳极氧化。      

  5xxx系铝合金又称“铝美合金”,是一种用途较广的铝合金系,耐蚀性也好,可焊性也好。此系列铝合金可以阳极氧化,如果镁含量偏高时,其光亮度不够。典型的铝合金牌号:5052。        

  6xxx系铝合金又称“铝镁硅合金”,在工程应用尤为重要,主要用于挤压型材,此系列合金可以做阳极氧化,典型的牌号:6063,6463(主要适用于光亮阳极氧化)。强度高的6061和6082合金的阳极氧化膜不能超过10μm,否则会使阳极氧化膜呈现浅灰色或黄灰色,其耐腐蚀性也明显低于6063和6463。 

  2、铸造铝合金      

  铸造铝合金和压铸件一般含有较高的硅含量,阳极氧化膜都是呈深色的,不可能得到无色透明的氧化膜,随着硅含量的增加,阳极氧化膜的颜色从浅灰色到深灰色直至黑灰色。因此铸造铝合金不适合于阳极氧化。 常用压铸铝合金的主要分类及成分构成:     

  常用的压铸铝合金,主要可以分为三大类;一是铝硅合金,主要包含YL102(ADC1、A413.0等)、YL104(ADC3、A360);二是铝硅铜合金,主要包含YL112(A380、ADC10)、YL113(A383、ADC12)、YL117(B390、ADC14);三是铝镁合金,主要包含302(5180、ADC5、ADC6)。      

  对于铝硅合金、铝硅铜合金,顾名思义,其成分除铝之外,硅与铜是主要构成;通常情况下,硅含量在6-12%之间,主要起到提高合金液流动性的作用;铜含量仅次之,主要起到增强强度及拉伸力的作用;铁含量通常在0.7-1.2%之间,在此比例之内,工件的脱模效果最佳;通过其成分构成可以看出,此类合金是不可能氧化上色的,即使采用脱硅氧化,也难以达到理想效果。而铝硅合金或含铜量较高的铝合金,氧化膜则较难生成,且生成的膜发暗、发灰,光泽性不好。  

对于铝镁合金的氧化膜容易生成,膜的质量也较佳,是可以氧化上色的,这是区别与其它合金的一个重要特点;但比较而言,也存在部分缺点。     

1、阳极氧化膜具备双重性,且孔隙较大、分布不均,难以达到最佳防腐效果;   

  2、镁有产生硬化及脆性、降低伸长率、增大热裂的倾向,如ADC5、ADC6等,在生产中,因其凝固范围宽、收缩倾向大,经常产生缩松和裂纹,铸造性能极差,因此,在其使用范围上有较大局限性,结构稍复杂的工件,根本不宜生产; 

  3、市场上常用的铝镁合金,因其成分复杂,铝纯度过低,硫酸阳极氧化时,难以产生透明防护膜,多呈乳白色,上色状态也差,按正常工艺难以达到理想效果。     

  综合所述,可以看出,常用压铸铝合金是不宜采取硫酸阳极氧化的;但是,并非所有压铸铝合金都不能达到氧化上色的目的,如铝锰钴合金DM32、铝锰镁合金DM6等,压铸性能与氧化性能俱佳,只是因为进入国内时间短,未得到普及罢了。 四、不同含量的铝合金氧化后的颜色      

  如果从氧化后要求氧化膜无色透明来看,5和6系列的铝合金是比较好的,并且也可以氧化后着色。如果只是要求能阳极氧化,形成一层致密的阳极氧化膜,对于颜色没有要求的话,大部分铝合金是可以氧化的。在选取氧化工艺前,应对铝或铝合金材质有所了解,因为,材料质量的优劣、所含成份的不同,是会直接影响到铝制品阳极氧化后的质量的。比如,铝材表面如有气泡、划痕、起皮、粗糙等缺陷,经阳极氧化后,所有疵病依然会显露出来。而合金成份,对阳极氧化后的表面外观,也产生直接的影响。   

  前述已经提到铝合金中含有铜、硅、铁等杂质对氧化膜表面外观的影响。其影响性能如下:铜会使氧化膜泛红色,破坏电解液质量,增加氧化缺陷;硅会使氧化膜变灰,特别是当含量超过4.5%时,影响更明显;铁因本身特点,在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。  

  另外还有合金中其他杂质成分对氧化膜外观的影响:1~2%锰的铝合金,氧化后呈棕蓝色,随铝材中含锰量的增加,氧化后的表面色泽从棕蓝色到深棕色转化。含硅0.6~1.5%的铝合金,氧化后呈灰色,含硅3~6%时,呈白灰色。含锌的呈乳浊色,含铬的呈金黄至灰色的不均匀色调,含镍的呈淡黄色。一般而言,只有含镁和含钛量大于5%的铝含金,经氧化后可以得到无色透明且光亮、光洁的外观。  另外需说明的是:有些型材外观做出不同的颜色,这些颜色不是氧化上去的,而是铝材经过阳极氧化后,染色或者电解着色形成的。染色基本什么颜色都有,而电解着色就比较少了,可以做,黑色,古铜色,香槟色,金黄色,仿不锈钢色。 
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