铝合金阳极氧化工艺的改进
铝合金阳极氧化工艺的改进
王 贤 胡丙群
（许继电气股份有限公司工艺研究所 许昌 461000)
摘要： 叙述了铝合金普通硫酸氧化工艺改为宽温硫酸氧化工艺的溶液配制方法、操作条件。通过对氧化结果分析，说明宽温快速氧化工艺，扩宽了氧化温度，操作温度可达30°C以上。提高了氧化速度，提高了生产效率，并可获得高质量的氧化膜。
1前言
我公司继电器产品用铝铭牌的生产，采用的是LF2合金铝板，落料冲孔后应用化学精饰、阳极氧化工艺进行表面处理，然后用丝网印刷工艺进行图形文字符号的印刷，从而得到成品铭牌。其中阳极氧化处理的目的在于提高零件表面的孔隙率、硬度、耐磨性、抗腐蚀性和绝缘性等理化、机械性能，因此阳极氧化工艺是生产铝铭牌的关键工序。生产中一直采用的是硫酸阳极氧化工艺，其所得氧化膜层较厚，无色透明，且电解液成分简单，操作方便。但在生产中电解液的操作温度要求在23℃以下，当溶液的温度高于25℃时，氧化膜即变的疏松，厚度小而脆，硬度较低，耐磨性差。为了控制电解液的温度，生产中采用一台冷水机组对电解液进行降温，以保证氧化膜的质量。由于长期使用，冷水机老化损坏，无法修复，而没有冷却设备将无法正常生产，重新购置一台冷水机组要花费大量的资金。为了节约成本，我们选择CK-LY型宽温快速阳极氧化添加剂对原硫酸阳极氧化工艺进行改进。
CK-LY型宽温快速阳极氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐，前者能提高电解液的工作温度，降低阳极氧化膜的再溶解能力，在较高温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用：后者能增强电解液的导电性，提高电流密度，加快成膜速度。该添加剂溶于硫酸电解液，对电解液中的金属离子有络合作用，使溶液中铝离子的容忍量提高，氧化液的寿命延长。
2 阳极氧化溶液的配方和配制
2.1溶液配方
硫酸 150～200 g／L(最佳值160 g/L)
CK-LY添加剂 20～35 g/L(最佳值30 g/L)
铝离子 0.5～20 g/L (最佳值5 g/L)
2.2溶液的维护与调整
宽温快速阳极氧化液比较稳定，当氧化成膜速度较低时，则需补充添加剂。长期使用经常出现氧化故障时，应分析溶液中硫酸、铝离子等的含量，根据分析结果补充添加剂和硫酸或重新配制溶液。
3工艺试验情况
采用宽温快速阳极氧化工艺进行氧化试验，并与普通硫酸阳极氧化工艺进行工艺过程比较：采用金相显微镜对两种工艺所得氧化膜的厚度、孔隙率进行观察比较。并对氧化膜的性能进行盐雾和湿热试验，具体情况如下：
3.1试验材料与设备
半成品铝铭牌数件，可控硅整流电源一台，铅板阴极二个，0~100°C温度计二支，时钟一块。
3.2试验工艺
1)化学除油
CK-SO1 除油剂5%
θ 室温
t 5～15min
2)碱处理
氢氧化钠 50～80 g／L
θ 50～60℃
t 1～10 min
3)精饰处理
NaOH 80 g／L
LXJ-01 精饰剂 80 g／L
θ 50～60℃
t 1～10 min
4)漂光处理
HNO3:H2O 1:1 (体积比）
将表面一层黑膜除尽为止
5)阳极氧化
硫酸 90 mL/L
添加剂 25 g／L
θ 室温( 15～25℃)
JA 1.5 A/ dm2
t 20 min
6)封闭处理
GKC-F 8 g/L（要求用蒸馏水或去离子水配制）
pH值 5.5～6.5
（若需调整pH值，可用氨水或醋酸进行调整）
θ 室温
t 3～6 min
3.3工艺试验过程
铝铭牌经过除油、碱处理、精饰处理、漂光处理后，分别用两种氧化工艺进行氧化处理，在氧化过程中每隔5 min用温度计测量一次电解液的温度。试验过程中发现，应用宽温快速氧化工艺进行氧化处理，连续氧化四槽，溶液的温度还不到30℃，可以继续进行氧化操作。而普通硫酸氧化工艺，氧化处理一槽，时间不到40 min，溶液的温度即超出工艺范围，无法进行第二次氧化操作。
3.4试验结果分析
用金相法对阳极氧化膜的质量进行分析，结果表明宽温快速阳极氧化工艺，氧化时间20 min，所得氧化膜色泽均匀透明，厚度和孔隙率均符合工艺要求；经盐雾试验48 h，湿热试验6d，氧化膜无腐蚀现象。
4结论
试验结果表明，宽温快速阳极氧化新工艺，扩宽了工作温度，操作温度可达30°C以上，而普通硫酸氧化工艺21℃以上就必须开冷水机；提高了氧化速度，减少了氧化时间，并可获得高质量的氧化膜。
CK-LY添加剂可在原普通硫酸电解液中直接添加25 g/L，即可以达到扩宽氧化温度10～35℃，提高氧化速度20%以上，将氧化时间由原来的20～40 min，缩短至15～20 min，不会造成原工作液的废弃，达到了降低成本，提高产量，同时保证质量的目的。解决了生产中无降温设备的问题，生产应用一年多来，一直比较稳定。
