LD31型材二次电解着色后表面局部小白点分析和生成条件探讨
吕 睿
（西飞器材厂）
自1987年投产以来，西飞牌铝型材以其优异的内在质量和外观，在市场上一直供不应求。然而，从1992年起，阳极氧化处理后的铝型材表面存在局部小白点缺陷，不仅影响美观，而且降低了型材的防护装饰性能。至今，已有数十吨型材报废回炉，造成人力物力的极大浪费，为了解决这一问题，我们进行了大量的模拟试验和测试工作，系统分析了白点产生的原因、生成条件和生成机理，为合理解决这一缺陷提供了依据。
1问题分析
阳极氧化处理后的铝型材表面上出现的白点，从批次和时间上找不出规律；从区域上看，则多出现在东部，其它区域也有，但相对要少些（如图1所示）。
通过对合金成分的分析，均在正常范围内，型材上出现的白点大小不等，其直径一般小于1mm，在放大镜下观察，多为鱼形眼状。
型材表面处理的工艺流程为：装料-除油—水洗—碱腐蚀—水洗一中和一水洗一阳极氧化一水洗—二次电解—水洗—电泳涂漆一水洗一干燥一卸料。
主要工艺参数为：(1)碱腐蚀：NaOH 70g/L，45±5℃，5min (2)阳极氧化：H2SO4180g/L，19±2℃，30 min，(3)二次电解着色：NiSO4•H2O 150g/L,H3BO3 40g/L,22±2℃，3～8min.
2 白点产生的模拟试验和测试
根据生产中出现白点的情况，在保证全部设备正常转动、工艺参数达标的情况下，进行了白点产生的模拟试验（见表1）。
表1 白点产生的模拟试验结果
序号 模拟方法 白点
l 不净型材进行表面处理 无
2 有挤压黄瓜刺的型材进行表面处理 无
3 表处返修料进行表面处理 无
4 酸雾试验 无
5 碱雾试验（阳极氧化处理之前） 有
6 碱雾试验（阳极氧化处理之后） 有
7 阳极氧化处理之后长时间水洗（>8min） 有
注：试验5 和试验6所得白点的大小不一，前者直径较后者大1～2倍
经过反复的模拟试验证实：（1）型材滞留在空气当中，若碱性腐蚀气体（碱雾）附着其上，在二次电解着色时，即出现白点。（2）部分型材在阳极氧化处理后，若水洗时间过长，在二次电解着色时，也会出现白点。(3)出现白点的型材，脱膜后重新进行表而处理，在排除上述两种因素后，白点消失。
为了进一步研究白点的生成机理，又将出现白点的型材送西安近代化学研究所，进行X射线电子能谱测试，从微观上找出白点与正常区的差别。
实验条件：用镁靶，功率250W，小面积分析束区为0.6 mm2，通过能力为17.9eV，真空度为（1×10-8～1×10-9）×9.8×104Pa。对样品分别进行全部谱分析和高分辨分析，不同部位的结果见表2～5。
由表2和表3可以看出；碱雾型材的白点区，Al含量相对高些，而正常区的S和N含量相对高些。由表4 和表5 可以看出：长时间用水清洗型材，正常区的S多N少，而白点区则是S少N多。凡出现白点的区域，S含量都相对地少。
表2碱雾正常区原子浓度
元素 浓度(%) 辨别指数
C1a 20.27 0.296
O1a. 50.21 0.711
S2p 3.20 0.666
Ca2p 0.00 1.833
Al2p 16.65 0.234
N1a 2.77 0.477
表3碱雾白点区原子浓度
元素 浓度(%) 辨别指数
C1a 19.22 0.296
O1a. 59.39 0.711
S2p 1.72 0.666
Ca2p 0.00 1.833
Al2p 18.26 0.234
N1a 1.41 0.477
表4水洗正常区原子浓度
元素 浓度(%) 辨别指数
C1a 14.73 0.296
O1a. 58.56 0.711
S2p 2.36 0.666
Ca2p 0.00 1.833
Al2p 23.56 0.234
N1a 0.78 0.477
表5水洗白点区原子浓度
元素 浓度(%) 辨别指数
C1a 20.30 0.296
O1a. 55.11 0.711
S2p 1.92 0.666
Ca2p 0.04 1.833
Al2p 21.58 0.234
N1a 1.05 0.477
注：在表2～表5中,Al的化学态为Al3+，N的化学态是以NH3、NH4+等-3价形式存在，S的化学态是以SO42-的+6价形式存在
3结论
1．碱雾附着在型材上时，降低了氧化膜上的SO42-浓度，进而降低了二次着色时该处的导电性。多余碱的腐蚀产物极有可能堵住氧化膜孔，二次电解着色处理时，金属无法沉积到孔底，从而出现白点。
2．氨气附着在型材上时，若阳极氧化处理后水洗时间过长，则局部的NH4+多于SO42-，当该处的NH4+浓度大于150ppm时，二次电解着色就会出现白点。
