鋁是比較年輕的金屬，有“20世紀(jì)的金屬”之稱。在全世界它的年產(chǎn)量僅次于鋼鐵，在金屬材料中名列第二。鋁和鋁合金之所以得到廣泛應(yīng)用在于它有許多特點(diǎn)。

    鋁的比重是2.702，與銅（比重8.9）和鐵（比重7.9）比較，約為它們的1/3.其制品重量輕，可用于汽車、飛機(jī)、鐵路車輛、船舶、高層建筑等方面。

    純鋁強(qiáng)度低，但在鋁中加入少量的銅、鎂、錳，鋅、硅等元素后形成鋁合金，顯微硬度可達(dá)400～600kg/mm2，特殊情況下可達(dá)1200～15Ookg/mm2，強(qiáng)度比碳鋼好，可與特殊鋼媲美。

    鋁及其合金在空氣中，會在表面自然生成一層極薄的厚達(dá)0.01～0.05μm的氧化膜。這層自然氧化膜雖然能阻止它們繼續(xù)遭到大氣腐蝕，但此膜疏松多孔，當(dāng)遇到工業(yè)性氣體時(shí)，抗蝕性能大大下降。不過，如經(jīng)電解氧化加工，使其表面生成硬而致密的氧化膜層，那末，很多物質(zhì)就對它不產(chǎn)生腐蝕作用，適合在工業(yè)地區(qū)和沿海地區(qū)使用。

    因鋁的延展性極其優(yōu)良，所以易于加工成型，經(jīng)人工氧化染色后，可以得到各種美麗顏色的鋁制品。隨著鋁及其合金表面防護(hù)裝飾性氧化工藝的廣泛應(yīng)用，近年來氧化新工藝、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，如仿禮花法，轉(zhuǎn)移印花法、滲透法、冰花圖案法等等，使鋁表面更加呈現(xiàn)出色彩繽紛，繁花似錦，見之令人暢心悅目。所以目前建筑行業(yè)上把其大量用于高級賓館的門、窗、柱、框架等制件上，既堅(jiān)實(shí)牢固，又美觀大方。

    由于鋁及其合金還有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性，對光、熱、電波的反射性好，沒有磁性，耐低溫和化學(xué)藥品，有吸音性……等等。故它的應(yīng)用越來越廣泛。

    為了保證鋁合金有足夠的強(qiáng)度和較高的耐蝕，必須經(jīng)過氧化處理。

    鋁和鋁合金的氧化處理分為化學(xué)氧化和電化學(xué)氧化。化學(xué)氧化不用外來電流僅把制件置入適當(dāng)?shù)娜芤簝?nèi)，使表面生成一層氧化膜。在電化學(xué)氧化中是把鋁及其合金作為陽極，故又稱陽極氧化。

    電化學(xué)氧化的方法較多，本章分別介紹硫酸、鉻酸陽極氧化，硬質(zhì)電化學(xué)氧化絕緣電體學(xué)氧化和瓷質(zhì)電化學(xué)氧化的故障及其處理方法。

    硫酸電化學(xué)氧化故障及其處理方法

    硫酸電化學(xué)氧化簡稱硫酸陽極化，生成的氧化膜色澤視鋁材的成分和氧化工藝的不同而異，一般有無色，微黃色、灰色等。氧化膜的厚度約在1～6μm之間。氧化膜可以染色，其防護(hù)性能良好，且具有一定的耐壓性能。本工藝的缺點(diǎn)是對于翻砂，鉚接、焊接等有孔隙類的零件，經(jīng)硫酸陽極化后，孔隙處容易泛白點(diǎn)，目前尚無辦法徹底消除此問題。

    一、硫酸電化學(xué)氧化工藝簡介

    1.硅酸電化學(xué)氧化液配方和操作條件

    硫酸電化學(xué)氧化液配方和操作條件如下：

    硫酸（比重1.84，CP）（g/l）160～180

    溫度（℃）15～25

    電壓（V）12～20

    陽極電流密度（A/dm2）1～1.5

    時(shí)間（min）35～45

    2.工藝過程

    零件上掛具→化學(xué)除油→熱水清洗→冷水清洗→出光→清水洗→硫酸陽極氧化→冷水洗→烘干→染色→100℃熱水封閉10min。

    a.操作注意事項(xiàng)

    （1）染色件陽極化時(shí)，濃度、溫度、電壓和電流密度避免用上限，時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長。

    （2）除了染黑色外，需染其他色澤時(shí)，零件的材料應(yīng)使用純鋁、防銹鋁LF2和硬鋁LY11、LY12。裝飾性要求高者最好應(yīng)使用高純鋁或高純鋁的鋁鎂合金。

    二、故障和處理方法

    故障現(xiàn)象1

    氧化膜薄或有紅色掛灰，抗腐蝕性能差。

    原因分析

    發(fā)生上述故障的原因是多方面的。

    （1）硫酸含量和操作條件不符工藝規(guī)范

    電化學(xué)氧化是鋁件表面失去電子成為鋁離子，然后與陽極上產(chǎn)生的新生氧結(jié)合生成氧化膜。氧化過程中在成膜的同時(shí)也存在著氧化膜的化學(xué)溶解。氧化膜的生成速度隨陽極電流密度、電壓的增大和溶液濃度、溫度的升高而加速，隨陽極化時(shí)間的延長而減慢。當(dāng)然，氧化膜的化學(xué)溶解速度也隨這些因素的增加而加快。氧化膜的生成與溶解是對立的統(tǒng)一體，是相互制約的。因而所定的工藝規(guī)范應(yīng)根據(jù)零件的要求，通過實(shí)踐總結(jié)出的最佳參數(shù)。

    如果電位密度小、電壓低、時(shí)間短，單位面積上溶解的鋁離子便少，生成的氧化膜就較薄。如果溶液的濃度低，溶液中的離子少，溶液的導(dǎo)電率小，要達(dá)到同樣的電流密度，濃度低的溶液其槽電壓比濃度高的槽電壓來得高，而硫酸電化學(xué)氧化一般是控制電壓的，所以當(dāng)溶液的濃度低時(shí)，在規(guī)定電壓下，電流密度就小，生成的氧化膜也就較薄。溶液的溫度低時(shí)，溶液的粘度大，離子運(yùn)動慢，溶液的導(dǎo)電率小，在規(guī)定的電壓下，電流密度就小，生成的氧化膜當(dāng)然就薄。反之，氧化膜厚，但氧化膜的溶解也加快，且會形成疏松粉末狀的氧化膜。

    （2）零件裝得太松，夾具與導(dǎo)電棒接觸不良

    若分析硫酸含量的檢查操作條件都符合工藝規(guī)范，就應(yīng)該檢查零件的裝夾情況。如零件裝夾太松，并且已經(jīng)位移，就會造成導(dǎo)電不良，以致氧化膜薄。

    （3）夾具上的舊氧化膜未除盡

    若硫酸含量和操作條件符合工藝規(guī)范，裝夾也正常，此時(shí)就應(yīng)仔細(xì)檢查夾具，如夾具上的舊氧化膜未除盡，則零件裝夾在有薄層氧化膜的夾具上導(dǎo)電不良，氧化膜生成速度變慢而使得氧化膜薄。

    （4）氧化液中含銅離子過高

    處理方法

    對于原因1，操作者必須嚴(yán)格控制工藝規(guī)范。

    對于原因2，解決方法是退除氧化膜，重新陽極化，不過此法對光潔度有一定影響。如果零件有精度要求，可在非工作面上邊裝夾，邊用夾具輕輕擦去零件上的氧化膜，使夾具裝夾在擦除氧化膜的部位，然后進(jìn)行補(bǔ)氧化。

    對于原因3，可將零件拆卸下來，退除凈夾具上的氧化膜和零件上的氧化膜，或用夾具擦去裝夾處的氧化膜，重新進(jìn)行氧化，使得到正常的氧化膜。

    對于原因4，只有更新電解液才能消除弊病。

    故障現(xiàn)象2

    氧化膜疏松有粉末狀。

    原因分析

    產(chǎn)生疏松氧化膜的原因有兩點(diǎn)：

    （1）工藝規(guī)范控制不當(dāng)

    前面已經(jīng)指出，在氧化過程中氧化膜的形成和溶解是同時(shí)進(jìn)行的，氧化膜的化學(xué)溶解會造成氧化膜的疏松，甚至產(chǎn)生疏松粉末狀氧化膜。氧化膜的溶解速度與溶液的溫度影響較大，它隨溶液溫度的升高而加速。另外氧化時(shí)間長，溶液濃度濃，也會產(chǎn)生疏松氧化膜。電流密度過大或電壓過高時(shí)，產(chǎn)生的焦耳熱使零件發(fā)熱，導(dǎo)致零件周圍的溶液溫度升高，加快氧化膜的化學(xué)溶解，造成氧化膜疏松，或產(chǎn)生粉末狀氧化膜。所以，嚴(yán)格控制工藝規(guī)范是防止氧化膜疏松的重要因素。

    （2）加硫酸后溶液不均勻

    同槽陽極化的零件，有的氧化膜太薄，有的氧化膜已經(jīng)疏松有粉末狀。這種故障一般出現(xiàn)在加硫酸后，這是硫酸在溶液中分布不均勻所引起的。

    處理方法

    嚴(yán)格按工藝規(guī)范操作。加硫酸后通入壓縮生氣的充分?jǐn)嚢?，并進(jìn)行通電處理故障即可消除。

    故障現(xiàn)象3

    氧化后染黑色產(chǎn)生發(fā)紅或發(fā)藍(lán)。

    原因分析

    氧化后染黑色出現(xiàn)發(fā)紅或發(fā)藍(lán)的原因有以下兩個(gè)方面：

    （1）氧化膜吸附性能不良

    用酸性黑ATT染料染黑色時(shí)，會出現(xiàn)發(fā)紅發(fā)藍(lán)的故障。酸性黑ATT染料是以70％的酸性藍(lán)黑10B和30%的酸性橙Ⅱ的分子結(jié)構(gòu)組成，所以當(dāng)氧化膜的孔隙小，吸收性能差時(shí)，分子小的酸性橙Ⅱ容易被氧化膜吸收，膜層中的酸性橙Ⅱ超過染料的比例，所以色澤發(fā)紅。遇到這種情況，可適當(dāng)延長陽極化時(shí)間，使氧化膜孔隙增大，以便分子大的酸性藍(lán)黑10B能順利被氧化膜吸收，膜層中的染料合乎比例，染出的色澤就黑了。

    對板材和擠壓零件，陽極化前應(yīng)將零件進(jìn)行堿腐蝕除去表面硬皮，才能得到均勻的黑色，否則會得到發(fā)紅或發(fā)花的黑色。

    含硅量高的零件，可在40～50ml/l硝酸和10ml/l左右的氫氟酸溶液中浸漬20s左右以溶解雜質(zhì)，使表面留下一薄層較純的鋁，改善氧化膜性能，使它具有好的吸附性能，得到均勻的黑色。

    （2）染色溶液的pH值不當(dāng)

    染色溶液的pH值對染色的影響比較大，因?yàn)楦鞣N染料的吸收性能有各自不同的pH值。例如pH接近7時(shí)，酸性藍(lán)黑10B的吸附性能好，而酸性橙Ⅱ的吸附性能比較差，所以色澤偏藍(lán)，pH4.5左右時(shí)，酸性藍(lán)黑10B的吸附能力差，酸性橙Ⅱ的吸附能力強(qiáng)，故色澤就偏紅。所以，在染色時(shí)pH應(yīng)避開7或4.5左右的值，—般控制在3.6左右或5～6比較好。

    故障現(xiàn)象4

    有時(shí)生產(chǎn)中出現(xiàn)零件局部無氧化膜。

    原因分析

    （1）裝夾位置不當(dāng)

    由于裝夾位置不當(dāng)，陽極化時(shí)氧氣跑不出來滯留在局部表面上，造成悶氣而無氧化膜。裝夾時(shí)應(yīng)注意選擇適當(dāng)位置，使零件的凹面向上或向上傾斜，這樣就可以避免無氧化膜的故障。

    （2）零件表面有附著物

    陽極化前零件表面如有膠紙等透明粘性物質(zhì)時(shí)，陽極化時(shí)又沒有脫落，在封閉時(shí)卻脫落了下來，結(jié)果在吸附物處就沒有氧化膜，操作者在前處理時(shí)應(yīng)注意除去這類物質(zhì)。

    （3）氧化液成分太稀

    溶液成分太稀，局部電流太小處就無氧化膜，分析并提高硫酸濃度，故障即消除。

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責(zé)任編輯：龐雪潔

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