鋁材表面處理工藝條件與陽極氧化膜質(zhì)量有何關(guān)系？

陽極氧化工藝條件的掌握與氧化膜質(zhì)量關(guān)系密切，這是因為工藝條件是根據(jù)不同的工藝配方，經(jīng)過一系列實驗而得出的，進行陽極氧化之前，對所指定的工藝條件均應(yīng)做到心中有數(shù)，操作時應(yīng)嚴格按照工藝要求做。其中最基本，也是對質(zhì)量影響最敏感的因素有:溶液溫度、電壓和電流密度的控制范圍，陽極氧化時間、溶液攪拌方法、槽液體積電流密度和槽液體積與陽極氧化面積之比等等。在執(zhí)行這些工藝條件的過程中若有偏差，則陽極氧化膜的質(zhì)量將會受到明顯的影響，當偏差過大時，還可能引起制件報廢，造成經(jīng)濟損失。

各項工藝條件超越控制范圍時，對陽極氧化膜質(zhì)量關(guān)系的影響程度，不同的癥狀現(xiàn)象以及糾正方法等有關(guān)技術(shù)，在以下各問答題中分別進行探討。

陽極氧化時電壓如何控制？

電壓的調(diào)節(jié)要隨溶液溫度而定。溶液溫度較低時要采用規(guī)定上限的電壓，這是因為溶液溫度較低時所獲得的氧化膜致密，氧化膜電阻大，要加厚氧化膜必然要采取較高電壓，否則難以獲得正常的氧化膜質(zhì)量。溶液溫度較高時則相反，要降低電壓，否則會出現(xiàn)因所生成的氧化膜疏松而引起膜層溶液過快，難以獲得理想的氧化膜厚度。

例如：在無冷卻裝置的單位，夏季溶液溫度會接近極限溫度，如仍需繼續(xù)工作的，則電壓不可超過12V。而冬季溶液溫度低于極限溫度下限，此時電壓要升至高位值，如18V。

陽極氧化是放熱反應(yīng)，當工作量較飽滿時，溶液的溫度會逐漸上升，故要隨時測試，作為提供調(diào)節(jié)電壓的依據(jù)。若溫度繼續(xù)升高，此時電壓將至規(guī)范以下也難以保證質(zhì)量。此時應(yīng)停止生產(chǎn)。采取相應(yīng)措施予以降溫，待符合工藝要求時再進行加工。

陽極氧化時電流密度如何控制？

在正常的溫度條件下（20℃左右），除特種的工藝配方之外，一般鋁及其合金陽極氧化的電流密度控制在1～1.5A/dm2之間。

根據(jù)溶液的溫度、溶液濃度、制件形狀及其他有關(guān)工藝條件進行選擇。

在可能條件下，適當提高電流密度有利于加速膜的生成速度，縮短陽極氧化時間，增加膜層的孔隙率，提高著色效果。但當繼續(xù)升高電流密度時，陽極氧化過程中會增加受到焦耳熱的影響，膜孔內(nèi)熱效應(yīng)加大，局部溫升顯著，從而加快的氧化膜的溶解速度，成膜速度下降，遇到復(fù)雜件還會造成電流分布不均，影響著色效果。在制件表面還可能出現(xiàn)容易擦去的疏松氧化膜、或膜層發(fā)脆、開裂，或出現(xiàn)白色痕跡，嚴重時還可能引起燒蝕制件。

選擇合適的電流密度在一定范圍內(nèi)可加速膜的生長速度，但當超過一定值后，成膜速度反而降低。

根據(jù)上述規(guī)律，為保證產(chǎn)品質(zhì)量及提高生產(chǎn)效率，可采取以下的方法。

在冷卻條件好、溶液能滿足強烈攪拌時，可采用電流密度的上限，以提高工作效率。

在既無冷卻裝置、又無強烈攪拌的條件下，雖然當時溶液的溫度適中，電流密度仍要適當控制，以防陽極氧化過程中因升溫過快而出現(xiàn)質(zhì)量問題，嚴重時還可能引起制件燒蝕。此時最有效的方法是降低體積電流密度。

陽極氧化制件表面積的正確估算，也是合理控制電流密度的重要條件，應(yīng)予以重視。

陽極氧化件深凹部位的表面應(yīng)與其它表面配送相同電流密度。

影響陽極氧化膜質(zhì)量的幾大主要因素

①電流密度：在一定限度內(nèi)，電流密度升高，膜生長速度升高，氧化時間縮短，生成膜的孔隙多，易于著色，且硬度和耐磨性升高；電流密度過高，則會因焦耳熱的影響，使零件表面過熱和局部溶液溫度升高，膜的溶解速度升高，且有燒毀零件的可能；電流密度過低，則膜生長速度緩慢，但生成的膜較致密，硬度和耐磨性降低。

鋁氧化，用于防護，裝飾及純裝飾加工時，多使用允許濃度的上限，即20%濃度的硫酸做電解液。

②氧化時間：氧化時間的選擇，取決于電解液濃度，溫度，陽極電流密度和所需要的膜厚。相同條件下,當電流密度恒定時,膜的生長速度與氧化時間成正比；但當膜生長到一定厚度時,由于膜電阻升高,影響導(dǎo)電能力,而且由于溫升,膜的溶解速度增大，所以膜的生長速度會逐漸降低，到最后不再增加。

③硫酸濃度：通常采用15%～20%。濃度升高，膜的溶解速度加大，膜的生長速度降低，膜的孔隙率高，吸附力強，富有彈性，染色性好（易于染深色），但硬度，耐磨性略差；而降低硫酸濃度，則氧化膜生長速度加快，膜的孔隙少，硬度高，耐磨性好。

④電解液溫度：電解液溫度對氧化膜質(zhì)量影響很大。溫度升高，膜的溶解速度加大，膜厚降低。當溫度為22～30℃時，所得到的膜是柔軟的，吸附能力好，但耐磨性相當差；當溫度大于30℃時，膜就變得疏松且不均勻，有時甚至不連續(xù)，且硬度低，因而失去使用價值；當溫度在10～20℃之間時，所生成的氧化膜多孔，吸附能力強，并富有彈性，適宜染色，但膜的硬度低，耐磨性差；當溫度低于10℃，氧化膜的厚度增大，硬度高，耐磨性好，但孔隙率較低。因此，生產(chǎn)時必須嚴格控制電解液的溫度。要制取厚而硬的氧化膜時，必須降低操作溫度，在氧化過程中采用壓縮空氣攪拌和比較低的溫度，通常在零度左右進行硬質(zhì)氧化。

⑤攪拌和移動：可促使電解液對流,強化冷卻效果，保證溶液溫度的均勻性，不會造成因金屬局部升溫而導(dǎo)致氧化膜的質(zhì)量下降。

⑥電解液中的雜質(zhì)：在鋁陽極氧化所用電解液中可能存在的雜質(zhì)有Clˉ,Fˉ,NO3ˉ,Cu2+,Al3+,Fe2+等。其中Clˉ,Fˉ,NO3ˉ使膜的孔隙率增加,表面粗糙和疏松。若其含量超過極限值,甚至?xí)怪萍l(fā)生腐蝕穿孔（Clˉ應(yīng)小于0.05g/L,Fˉ應(yīng)小于0.01g/L）；當電解液中Al3+含量超過一定值時，往往使工件表面出現(xiàn)白點或斑狀白塊,并使膜的吸附性能下降,染色困難（Al3+應(yīng)小于20g/L）；當Cu2+含量達0.02g/L時，氧化膜上會出現(xiàn)暗色條紋或黑色斑點；Si2+常以懸浮狀態(tài)存在于電解液中,使電解液微量混濁,以褐色粉狀物吸附于膜上。

⑦鋁合金成分：一般來說,鋁金屬中的其它元素使膜的質(zhì)量下降，且得到的氧化膜沒有純鋁上得到的厚,硬度也低，不同成分的鋁合金,在進行陽極氧化處理時要注意不能同槽進行。