鋁合金陽極氧化故障分析(一)

鋁的陽極氧化是以鋁或鋁合金作陽極，以鉛板作陰極在硫酸、草酸、鉻酸等水溶液中電解，使其表面生成氧化膜層。其中硫酸陽極氧化處理應用最為廣泛。鋁和鋁合金硫酸陽極氧化氧化膜層有較高的吸附能力，易進行封孑L或著色處理，更加提高其抗蝕性和外觀。陽極氧化膜層厚一般3～15μm，鋁合金硫酸陽極氧化工藝操作簡單，電解液穩定，成本也不高，是成熟的工藝方法，但在硫酸陽極化過程中往往免不了發生各種故障，影響氧化膜層質量。認真總結分析故障產生的原因並采取有效預防措施，對提高鋁合金硫酸陽極氧化質量有重要的現實意義。

(1)鋁合金制品經硫酸陽極氧化處理後，發生局部無氧化摸，呈現肉眼可見的黑斑或條紋，氧化膜有鼓瘤或孔穴現像。此類故障雖不多見但也有發生。上述故障原因，一般與鋁和鋁電鍍合金的成分、組織及相的均勻性等有關，或者與電解液中所溶解的某些金屬離子或懸浮雜質等有關。鋁和鋁合金的化學成分、組織和金屬相的均勻性會影響氧化膜的生成和性能。純鋁或鋁鎂合金的氧化膜容易生成，膜的質量也較佳。鋁表面處理而鋁硅合金或含銅量較高的鋁合金，氧化膜則較難生成，且生成的膜發暗、發灰，光澤陽極處理性不好。如果表面產生金屬相的不均勻、組織偏析、微雜質偏析或者熱處理不當所造成各部分組織不均勻等，則易產生選擇性氧化或選擇性溶解。若鋁合金中局部硅含量偏析，則往往造成局部無氧化膜或呈黑斑點條紋或局部選擇性溶解產生空穴等。另外，如果電解液中有懸浮雜質、塵埃或銅鐵等金屬雜質離子含量過高，往往會使氧化膜出現黑斑點或黑條紋，影響氧化膜的抗蝕防護性能。

(2) 同槽處理的陽極氧化零件，有的無氧化膜或膜層輕薄或不完整，有的在夾具和零件接觸處有燒損熔蝕現像。這類故障在硫酸陽極氧化工藝實踐中往往較多發生，嚴重影響鋁合金陽極氧化質量。由於鋁氧化膜的絕緣性較好，所以鋁合金制件在陽極氧化處理前必須牢固地裝掛在通用或專用夾具上，以保證良好的導電性。導電棒應選用銅或銅合金材料並要保證足夠接觸面積。夾具與零件接觸處，既要保證電流自由通過，又要盡可能減少夾具和零件間的接觸印痕。接觸面積過小，電流密度太大，會產生過熱易燒損零件和夾具。無氧化膜或膜層不完整等現像，主要是由於夾具和制件接觸不好，導電不良或者是由於夾具上氧化膜層未徹底清除所致。

(3) 鋁合金硫酸陽極氧化處理後，氧化膜呈疏松粉化甚至手一摸就掉，特別是填充封閉後，制件表面出現嚴硬陽處理重粉層，抗蝕性低劣。這一類故障多發生在夏季，尤其是沒有冷卻裝置的硫酸陽極化槽，往往處理1-2槽零件後，疏松粉化現像就會出現，明顯地影響氧化膜的質量。由於鋁合金陽極氧化膜電阻很大，在陽極氧化工藝過程中會產生大量焦耳熱，槽電壓越高產生熱量越大，從而導致電解液溫度不斷上升。所以在陽極氧化過程中，必須采用攪拌或冷卻裝置使電解液溫度保持在一定範圍。一般情況下，溫度應控制在13～26℃，氧化膜質量較佳。若電解液溫度超過30℃，氧化膜會產生疏松粉化，膜層質量低劣，嚴重時發生“燒焦”現像。另外，當電解液溫度恆定時，陽極電流密度也必須予以限制，因為陽極電流密度過高，溫升劇烈，氧化膜也易疏松呈粉狀或砂粒狀，對氧化膜質量十分不利。

(4) 偶然發生鋁合金硫酸陽極氧化後氧化膜暗淡無光，有時產生點狀腐蝕，嚴重時黑色點狀腐蝕顯著，導致零件報廢，引起較大損失。這類故障往往是偶然發生並有特殊原因造成的。在鋁合金陽極氧化過程中，中途斷電又重新給電，往往會使氧化膜暗淡無光，而中途停電發色處理零件在清洗槽停留過久，清洗水槽酸度過高，水質不淨，含懸浮物、泥砂等較多，往往會使鋁合金制件發生電化學腐蝕，發生點狀腐蝕黑斑等。有時向電解液中添加自來水，水經漂白粉處理且 Cl-含量超標或有時盛裝過HCl的容器未經徹底清洗又盛裝硫酸，都會使陽極氧化電解液中混人超量的Cl-，從而導致鋁合金零件陽極氧化產生點狀腐蝕使產品報廢等。

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