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深圳阳极氧化工艺参数的影响

来源:壹展铝染料4053 次浏览 发布时间:2021-07-24

一、硫酸浓度

       改变硫酸浓度对氧化膜的阻挡层厚度、电解液的导电性和对氧化膜的溶解作用、氧化膜的耐蚀性和耐磨性以及后道处理的封孔质量都将产生一定的影响。硫酸浓度高,对氧化膜的溶解作用大,形成的阻挡层则薄,维持一定的电流密度所需的电压降低:反之,阻挡层则厚,所需的电压升高。硫酸浓度对电解液导电性的影响,导电性最好的硫酸浓度约为375g/l,但通常不采用这么高的浓度,极大多数工业化生产阳极氧化电解液采用较低的浓度,一般在150-220g/L.
       一般来说,随着硫酸浓度增加,膜的耐蚀性和耐磨性均下降。耐蚀性近似线性递减,耐磨性从15%硫酸浓度为界,大于这个浓度后,随着浓度的增加,下降幅度增加。但如果硫酸浓度太低,电解所需的电压则很高,电能消耗大,且得到的氧化膜发灰,亮度下降,着色性能也较差。
       硫酸浓度对封孔也有较大影响。对建筑用6063铝合金型材,采用一般阳极氧化工艺条件和冷封孔常用工艺。NI2+: 1-1.5g/L, F-:0.3-0.5g/L、PH=5.8-6.5、温度:27-30度、时间:15-18min。当硫酸浓度超过220g/L时,冷封孔质量不合格,表面出现粉霜。另外六三浓度高,对氧化膜的溶解作用大,氧化膜模孔锥度大、外层孔径增大,使封孔困难。

二、槽液温度
在阳极氧化过程中,部分电能会转化为热量,因此必须对槽液进行冷却降温,以维持一个适宜的温度范围。槽液温度对膜质量的影响,随着温度的升高,膜质量与金属损失比明显减少,而膜的外层硬度较低,对15μm以上的厚膜特别容易出现这种情况,在大气条件下这种膜会出现“粉化”现象。

一般来说,如果其他阳极氧化工艺条件恒定,槽液温度变化会产生下列影响。

①槽液温度在一定范围内提高,获得的氧化膜重量减少,膜变软但较光亮。

②槽内温度较高,生成的氧化膜孔径和孔锥度趋于增大,会造成氧化膜封孔困难,也易起封孔‘’粉霜‘’。

③较高的槽液温度生成的氧化膜容易染色,但难保持颜色深浅的一致性,一般染色膜的氧化温度为20-35度。

④降低槽液温度,得到的氧化膜硬度高、耐磨性好。

槽液温度是阳极氧一个重要工艺参数,为确保氧化膜的质量和性能要求恒定,一般需严格控制在选定温度+-(1-2度)范围内,控制和冷却槽液温度有下列四种方法。

a、品冷冻机中的致冷剂与安装在氧化槽内的蛇形管连通直接冷却。

b、用蛇形管间接冷却装置,即冷冻机冷却冷水池中的水,再用水泵将冷水打入氧化槽中蛇形管内冷却槽液

c、冷冻机中的致冷剂借助热交换器冷却槽液循环系统中的槽液

d、用槽液循环系统间接冷却装置,即冷冻机冷却冷水池中的水,再用冷水借助热交换器冷却槽液循环系统中的槽液

三、氧化气压
        阳极氧化的氧化电压决定氧化膜的孔径大小,低压生成的膜孔径小、孔数多,而高压使膜孔径大,但孔数少。在一定范围内高压有利于生成致密、均匀的膜。有些工厂阳极氧化只控制电压和氧化时间,这样特别对厚膜处理,产品的膜厚有时相差较多,原因在于膜厚的增加在一定时间内, 只与单位面积上通过的电量[也就是电流密度与时间乘积,库仑(C)]成正比,与恒定电压下的氧化时间没有直接的关系。在恒定电压下,电流密度会随着氧化时间的延长而下降,下降情况视合金不同有差异,电流密度也随槽液温度和浓度而变化。维持一定电流密度所需的电压越高,则氧化过程中释放的热量就越多,为稳定膜性能需要带走热量越困难。电压和电流密度之间关系不是单一的关系,可能会受槽液浓度、温度、铝含量、搅拌和合金种类等影响。

四、氧化电流密度
氧化电流密度与生产效率有直接的关系,当采用较高氧化电流密度时,得到预定厚度氧化膜所需时间可以缩短,生产效率高,但电器的电容量要大,此外氧化电流密度过高,使膜厚波动大,还易引起工件“烧伤”。

电流密度的选择主要根据对氧化膜的质量要求和下列几点确定。

①电流密度低(约 1A/dm2),处理表面光亮,但氧化效率低。

②电流密度高,膜生成快。归易产生软质。其至烧伤。

③电流密度越大、在膜与槽液界面上产生的热量就越多,槽液更需要搅拌。如果槽液足够的搅拌和冷却能力,那么采用较大的电流密度阳极氧化, 有利于提高膜的耐磨性。

④阳极氧化设定的总电流不允许超过电源的最大电流。

五、槽液搅拌

       为了使阳极氧化槽液温度和浓度均匀。特别是当采用较大电流密度时,及时将氧化膜附近的大量热量带走,一般在阳极氧化过程中都对槽液进行搅拌。两种方式,一是用无油空气搅拌、每平方来液面搅拌空气量0. 22~0.45m2 /min,空气压按每米液深(0.15-0.5)x10'Pa考虑,搅拌不宜过于强烈,以免处理工件电接点松动,造成烧伤。二是用酸泵循环搅拌,将槽液从槽中部抽出或靠液面溢流,再从槽底部的钻孔管打回槽内。后种方式与槽液冷却组成一个系统,一般工厂都配置,但往往配置的循环量不够,普通阳极氧化为达到槽液温差在士1C内要求,循环量需每小时3~4倍槽液体积。阴极板上套气袋会使槽液的流动性减弱,当循环量不足时,同时配置轻微空气搅拌也是一种较好的选择。

六、氧化时间
        
阳极氧化时间的选择,必须根据硫酸浓度、槽液温度、电流密度、氧化铝工件对氧化膜厚度和性能的要求来决定。当采用恒电流密度氧化时,在一定时间内,氧化膜厚度的增长与时间成正比。随着氧化时间的延长,氧化膜逐渐增厚,虽然氧化膜的生成能力在恒定电流密度下基本不变,但硫酸溶液对氧化膜的溶解能力在逐渐提高,产生这种现象的原因在于氧化期间膜孔中的酸液温度逐渐升高。当酸液对氧化膜的溶解速度达到膜的生成速度时,氧化膜厚度就不再增长,此时的厚度称为极限氧化膜厚度。极限氧化膜厚度的大小与氧化的工艺条件和合金种类有关。一般来说,电流密度小,硫酸浓度和槽液温度高,极限氧化膜厚度就薄。要提高极限氧化膜厚度,应适当提高电流密度和降低硫酸浓度、槽液温度。

以上讨论了阳极氧化工艺参数的影响,这些工艺参数互相联系,又互相影响.

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