表面处理阳极工艺介绍

MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)DepartmentMPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department阳极1.阳极简介及工艺流程。2.主要工艺参数。3.品质要求。5.工艺问题分析。4.阳极设备及挂具。MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department阳极氧化简介1.阳极氧化：铝及其合金等工件做阳极，铅或石墨等耐腐蚀导电材料做阴极，在一定浓度（如硫酸、草酸、铬酸等）的导电溶液中，通过外加电压、电流作用，使其表面生成一层一定厚度（8-12um),具有良好的力学性能、硬度、耐腐蚀、耐磨性、绝缘性、吸附性等特性的氧化铝膜。MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department阳极线工艺流程脱脂预浸化抛剥黑膜退遮蔽脱脂剥黑膜阳极氧化酸洗染色封孔烘干MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department阳极前预处理阶段1.通过脱脂、化抛、剥黑膜等处理，去除其表面的油污、脏物、氧化皮、重金属杂质等，使铝基体裸露出来，为阳极氧化创造良好的环境。脱脂预浸化抛剥黑膜退遮蔽脱脂剥膜黑MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department脱脂（也称除油）1.为什么进行脱脂处理？在机械冷加工过程中使用的切削油，冷却液，磨削用的油膏等附着在工件表面，造成阳极氧化槽液的污染，也造成氧化膜成长不均，疏松，质量大大下降。同时会影响后面的染色不均，染不上色等等问题。2.脏污来源分析？加工类型加工方式粘附的污垢机械冷加工切削加工金属屑、粉粒（尘）、润滑冷却液粗磨磨料粉尘、磨屑、润滑冷却液精磨、研磨、抛光磨料粉尘、油膏冷轧加工氧化皮、粉尘、润滑油冷压加工（拔丝、拉伸、冲压）油脂MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department脱脂操作条件：1.脱脂槽液浓度55±5g/L。2.温度：55±5℃。3.时间：1.5±0.5min。4.药品R105：硼砂(Na2B2O4，25%)、焦磷酸钠(Na3PO4，45%)。（注：硼砂、焦磷酸钠既是助洗剂，也作为缓蚀剂，可抑制金属表面被腐蚀。）步骤：1.脱脂。（时间3min）2.水洗。（时间30±5s）3.水洗。（时间30±5s）（注意：脱脂后要用水将工件表面清洗干净，否则残留的油污会影响阳极氧化膜的质量。）脱脂原理1.皂化作用：皂化反应是皂化油与除油液中的碱性物质发生化学反应而生成肥皂和甘油的过程。(RCOO)3C3H5+3NaOH→3RCOONa+C3H5(OH)3若R=17，即为硬脂酸钠(肥皂)，硬脂酸钠能溶于水，是一种表面活性剂，对油脂溶解起促进作用。2.乳化作用：矿物油或其他不可皂化油是不能用碱皂化的，但它们在表面活性剂的作用下能被乳化而形成乳浊液而除去。乳化是使两种互不相溶液体中的一种呈极细小的液滴分散在另一种液体中形成乳浊液的过程3.易溶原理：油污易融进有机溶剂里达到除油效果。MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department1.脱脂方式有哪些？重点分析水机乳化清洗剂除油：乳化是使两种互不相溶液体中的一种呈极细小的液滴分散在另一种液体中形成乳浊液的过程水基乳化剂是一种混合物。包含：表面活性剂、助洗剂、缓蚀剂。2.表面活性剂（1）阴离子表面活性剂：在水中电离出带负电的活性基团。常见有（油酸钠C17H33COONa、十二烷基磺酸C12H25SO3Na、十二烷基本磺酸钠C12H25——SO3Na）（2）阳离子表面活性剂：铵盐、季铵盐，去污较差，但杀菌强，高效抗静电剂。（3）两性表面活性剂。（4非离子型表面活性剂：不电离、稳定性好，在金属表面不吸附，容易清洗，残留液少，水洗性好，最理想的金属工件清洗剂。MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department化抛操作条件：1.槽比重1.68-1.74（磷酸浓度85﹪）。2.温度：82±5℃。3.时间：50-100S。4.化抛后光泽管控：55—70。步骤：1.预浸。（处理时间10s，常温，槽液为旧的化抛槽液）2.磷酸化抛。（注意控制温度82±5℃）3.热水洗。（时间15±5s）4.水洗。（时间30±5s）5.水洗。（时间30±5s）化抛原理：AL2O3+2H3PO4=2ALPO4+3H2O2AL+2H3PO4=2ALPO4+3H2作用：用磷酸进一步去除铝及其合金表面的污物，并将铝合金表面自然氧化膜去掉，使铝基体裸露出来，方便后来的阳极氧化。同时，化抛还有整平的作用，可以使喷砂过来的工件表面进一步整平，是表面纹理更好。MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department铝的抛光处理化抛又名化学抛光，通过化学处理，出去产品表面的杂质、自然氧化膜、脏污，同时可以使一定粗糙度的表面变得更加光滑平整，获得一定的光泽度。机械抛光包括磨光、抛光、镜面抛光以及滚光、刷光等机械操作。电化学抛光又称电解抛光，是一种常用的获得光亮平整的方法，尤其适合铝合金零部件的镜面抛光。抛光处理机械抛光化学抛光电化学抛光MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department关于化抛的应用MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department剥黑膜操作条件：1.HNO3浓度（体积比25%—35%）。注：硝酸浓度在80%一下，不和铝发生反应。2.时间：60s3.温度：常温步骤：1.剥黑膜（1min）。2.水洗（30±5S)3.水洗（30±5S）4.光泽抽测（光泽度管控55—70）1.作用原理在磷酸化抛后，会使工件表面残留一层黑灰色的膜（铜、镍、锰、铁、硅等不溶于磷酸的金属）之后用硝酸处理：3A+8HNO3=3A(NO3)2+2NO+4H2O(A代表铜、镍、锰)加入铬酸处理。除去反应过程中产生的NO气体。工艺：1.硝酸(200-350mL/L)、铬酐(5-15g/L)1-3min2.硝酸(300mL/L)、氢氟酸(100mL/L)5-15s3.铬酐(100mL/L)、硫酸(10mL/L)1min.6232722326CrOHNOHNOOCrMPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department退遮蔽操作条件：1.退遮蔽清洗剂：S-02(脱漆剂）。2.温度：80±2℃。3.时间：17.5±2.5min。4.PH值：1-3。5.超音波开启。步骤：1.去遮蔽（17.5±2.5min）。2.热水洗（15±5S，温度70±5℃）。3.水洗（30±5S）。4.水洗（30±5S）。作用去除logo，iphone上面覆盖的油墨层，方便后面的阳极氧化。使用药品：S-02除油除蜡剂，成分：三乙醇胺（调整PH值）、乙二醇单丁醚、醋酸、柠檬酸（10%）注意：去遮蔽后要先用热水清洗，MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department阳极前预处理问题点分析（1）脱脂未脱干净，工件表面仍有油污，会造成阳极氧化时氧化膜酥松，质量下降，致使后面染不上色或造成大块白斑。（2）脱脂后水洗不足，工件上有残留液，也会造成氧化膜质量下降，染不上色，块状白斑出现。（3）化抛后光泽度无法达到管控要求，原因：化抛槽液的浓度太低或者槽液已经变质。（更换槽液）（4）剥黑膜后水洗一定要将残留的酸液清洗干净，否则残留的NO3-会污染阳极槽液，使氧化膜变得疏松。MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department阳极氧化操作条件：（一阳）1.硫酸（H2SO4）浓度：200±5g/L2.温度：19±1℃3.时间：30min4.电压：15V5.电流密度：1A/dm2步骤：1.氧化前水洗。2.阳极氧化（30min）。3.水洗（30±5S)4水洗（30±5S）5水洗（30±5S）阳极氧化原理铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下,由于外加电流的作用下,在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程.阳极氧化如果没有特别指明，通常是指硫酸阳极氧化。1水电解：2.阴极：3.阳极：注意：这个反应很快，在通电几秒钟就可以生成一层很薄无孔、致密的、附着力很强且具有高绝缘性的氧化膜（膜厚约0.01—0.1um），持续通电，膜层不断增厚。这一过程伴随着膜的溶解，使铝表面形成大量的小孔：Al2O3＋3H2SO4→Al2(SO4)3＋3H2O3.OHHOH通电222eHHHOOH2e32][32OALOALMPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department氧化膜的成长示意图电流密度一定，电压随时间的关系阳极氧化膜的生长过程铝及铝合金在阳极氧化过程中，氧化膜的电化学生成和化学溶解是同时发生的，（1）开始阶段，膜的生成速率溶解速率，膜层不断变厚；（2）慢慢的，由于生成的氧化膜具有绝缘性，电阻增大，电流密度减小，膜的生成速率减慢，当生成速率=溶解速率时，膜层不在增厚。ABC鋁基件阻擋層多孔層Al2O3.H2OMPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department分析致密的无空层A区、多孔层C区的形成：图二中A区：在通电后几秒中，就会在铝表面生成一层致密无孔的氧化膜，也称之为阻挡层；特点：坚硬，牢固。图二中C区：氧化膜孔隙的形成可通过电渗现象来解释（图一）。部分孔壁水化氧化膜带负电，新鲜的酸溶液从孔中心直人孔底，在孔底处因酸溶液的溶解而形成富Al3＋的液体，带正电。在电场作用下发生电渗流，使富Al3＋液体只能沿孔壁向外流动，而新鲜溶液又从中心向底部补充，使孔内液体不断更新，结果孔底继续溶解而加深。沿孔壁向外流动的高Al3＋液体对膜已失去溶解能力，因此随氧化时间的延续，使孔不断加深，逐渐形成多孔层。图二图一新鲜的酸溶液富Al3＋的液体负电图二中B区膜孔的出现阳极电压达到最大值后开始有所下降，这时由于阻挡层膨胀而变得凹凸不平，凹处电阻较小而电流较大，在电场作用下发生电化学溶解，以及溶液侵蚀的化学溶解，凹处不断加深而出现孔穴，这时电阻减小而电压下降。MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department氧化膜的孔隙作用1.多孔膜：具有良好的吸附性，阳极后可染成各种颜色，获得良好的装饰性外观。2.多孔膜的厚度可达0.5-250um，孔隙率12%—30%，面密度大约（4—5）*108个/mm2。注：从上面的数据中可以得出结论（1）与其它酸相比，采用硫酸阳极时，膜孔隙数多，吸附性好；（2）当条件一定时，电压越低，生成的膜的孔隙数越多，吸附性越好。从电子显徽镜观察证实，阳极氧化膜由阻挡层和多孔层所组成。阻挡层是薄而无孔的，而多孔层则由许多六棱柱体的氧化物单元所组成，形似蜂窝状结构。每个单元的中心有一小孔直通铝表面的阻挡层，孔壁为较致密的氧化物。氧化物单元又称膜胞，图26—3所示是铝在4％磷酸中120V电压下形成的氧化膜结构模型。电解液硫酸15%（质量分数）10℃草酸25℃铬酸50℃磷酸25℃电压/V152030204060204060204060孔隙数108个/cm27725182773571165822881421887242MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department阳极后处理通过染色，封孔等工艺，获得良好的外观及质量。染色前处理染色封孔烘干MPCT(MetalPlasticConnectionTechnology)Department染色前处理操