一、鋁的概念
鋁是有色金屬中使用量最大，使用面最廣的金屬材料。我國(guó)是第一大產(chǎn)鋁國(guó)，第二大鋁消費(fèi)國(guó)。年消費(fèi)是由1991年的86萬(wàn)噸至2000年得53萬(wàn)噸至01年的370萬(wàn)噸至今以每年10%的左右的增長(zhǎng)率增加。
鋁及合金有以下特點(diǎn)：密度低、延展性好、導(dǎo)電性好、環(huán)保、耐蝕、易表面處理
1.1、鋁的化學(xué)特性 
鋁原子外圍為3個(gè)不穩(wěn)定電子，電極電位很負(fù)，是唯一的兩性金屬，既可和酸反應(yīng)顯堿性，又可和堿反應(yīng)呈酸性：
1)2Al+6HCl→3H2+2AlCl3
2) Al+2NaOH→NaAlO2+H2O
(1) AL在堿性溶液中的腐蝕

（2）AL在酸溶液中的腐蝕

(3)  Al在中性鹽溶液中的腐蝕
鹵素離子如F-、cl-等易穿透表面氧化膜形成點(diǎn)蝕
如存在電極電位較正的金屬離子時(shí)如Fe2+、Cu2+、Ni2+等也會(huì)加速點(diǎn)蝕，電位差越大、點(diǎn)蝕越嚴(yán)重。如專對(duì)陽(yáng)極氧化膜鹽霧腐蝕的CASS試驗(yàn)，既是乙酸銅利用銅離子加速腐蝕作用進(jìn)行快速測(cè)試
1.2、鋁合金
鋁合金分類：  
（1）1xxx是純鋁。含鋁量不小于99.00%，最后兩位數(shù)表示最低鋁百分含量中小數(shù)點(diǎn)后的兩位常見(jiàn)有1052、1060等
 (2) 2xxx系合金。是Al-Cu系可熱處理強(qiáng)化合金，主要含Cu、Mg、Mn、Cr等
     銅含量2~10%，其中含4%~6%Cu時(shí)強(qiáng)度最高。2xxx系合金具有很好的沖壓性、焊接性和耐蝕性

(3)3xxx系合金。為Al-Mn系合金，成形、可焊性、耐蝕性好
(4)4xxx系合金。AL-Si系，硅含量4%-10%，強(qiáng)度硬度高，適合做活塞或高溫工作零件
(5)5xxx系合金。為Al-Mg系，熱處理不可強(qiáng)化合金，Mg含量不超過(guò)5.5%，可添加Mn、Cr、Ti、等作板、薄板、管、線、棒及異形物。
(6)6xxx系合金。是Al-Mg-Si系鋁合金。其中6063常做擠壓的建筑鋁合金型材，也用于車輛、家具、支架等；6061強(qiáng)度較高，耐蝕性好，一般做工業(yè)結(jié)構(gòu)件；6463陽(yáng)極氧化后可保持光亮外觀，建筑、汽車及各種器具的裝飾件，常見(jiàn)還有6005、6003
(7)7xxx系合金。為Al-Zn、Al-Zn-Mg等高強(qiáng)合金，常用于航天。

1.3、鋁合金表面處理技術(shù)及陽(yáng)極氧化簡(jiǎn)介
        為克服鋁合金表面的性能缺點(diǎn)，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，延長(zhǎng)使用壽命，通常需要對(duì)表面進(jìn)行相應(yīng)的處理以增高強(qiáng)度、耐磨性、電絕緣、耐腐蝕性等，亦可以用鋁氧化膜的多孔性引入新的特殊功能，如裝飾及光電性，電磁性。
        鋁合金表面處理技術(shù)有：表面機(jī)械預(yù)處理（如拋光、、發(fā)線、掃紋等）、化學(xué)預(yù)處理或化學(xué)處理（化學(xué)轉(zhuǎn)化膜或化學(xué)鍍等）、電化學(xué)處理（陽(yáng)極氧化或電鍍等）、物理處理（噴涂、塘瓷琺瑯化或其他物理表面改性技術(shù)等）。
         陽(yáng)極氧化是目前鋁表面處理中應(yīng)用最廣與最成功的技術(shù)，目前通用分類為普通陽(yáng)極氧化，硬質(zhì)陽(yáng)極氧化和微弧氧化。

1.3.1、鋁陽(yáng)極氧化膜的特性
    （1） 耐蝕性。膜厚及封孔質(zhì)量直接影響使用性能。
    （2） 硬度和耐磨性。基體硬度為HV100，普通陽(yáng)極氧化膜可達(dá)HV300，而硬質(zhì)膜則可達(dá)HV500，硬度和耐磨性是一致的。
    （3） 裝飾性。既保持金屬的光澤和質(zhì)感，又可以染色成豐富多彩的彩色。
    （4） 有機(jī)涂層和電鍍層附著性。可有效提高表面層的附著力和耐蝕性。
    （5） 電絕緣性。鋁是良導(dǎo)電體，而氧化膜則是高電阻的絕緣膜。絕緣擊穿電壓可達(dá)30~200V/um，室溫體積電阻率為：109?/cm3，250℃時(shí)可達(dá)1013?/cm3
    （6） 透明性。鋁純度越高，氧化膜透明度越高。
　 （7）功能性。利用氧化膜的多孔性，可在微孔中沉積功能性微粒，得到功能性材料。

1.3.2、鋁合金陽(yáng)極工藝路線
      1、建筑鋁型材：     
                                                   封孔
脫脂 堿洗 出光 陽(yáng)極氧化   電解著色   電泳            固化成膜
                                                   靜電噴涂      固化成膜
              脫脂    酸洗      化學(xué)轉(zhuǎn)化   封孔
      2、工業(yè)用鋁合金部件：
                                                草酸法         
脫脂     堿洗       出光    陽(yáng)極氧化  硫酸法（染色）   封孔
                                                硬質(zhì)陽(yáng)極氧化法

 3、裝飾用鋁合金部件，（如汽車裝飾部件、手機(jī)、MP3、照相機(jī)不見(jiàn)等）
機(jī)械處理（如拋光、法線、噴沙     

1、3、2鋁合金的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜
化學(xué)氧化指鋁在不通電的條件下，適當(dāng)?shù)臏囟确秶?，浸入處理溶液中〈或刷涂、噴淋〉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面生成與基體有一定結(jié)合力的，不溶性的氧化膜的工藝。
鋁天然氧化膜厚度為0.005~0.015um,厚度太薄容易磨傷,擦傷。耐蝕性差,化學(xué)氧化膜厚度通常為0.5~4um,耐磨性低,受到嚴(yán)重磨擦和浸蝕時(shí)會(huì)迅速破壞,因此常作涂裝底層,因其導(dǎo)電,也可用于電鍍涂裝底層.其特點(diǎn)對(duì)鋁工件疲勞性影響小,操作方便,能耗低，可處理復(fù)雜零件.
常用的化學(xué)轉(zhuǎn)化法有水氧化法、鉻酸鹽法、磷酸—鉻酸鹽法等
常用配方(鉻酸鹽法):
鉻酸酐(CrO3)            3.5~6g/L      PH           1.5
鉻酸鈉(Na2CrO4 )      3~3.5g/L    溫度         25~30°C
氟化鈉(NaF)               0.8g/L       時(shí)間         3min
二.鋁合金陽(yáng)極氧化及前后處理
我們公司鋁合金表面陽(yáng)極氧化處理及前后加械處理工藝流程如下:
2.1拋光
鋁材拋光可分粗拋和精拋,一般粗拋?zhàn)鳛榭朔毕莺统醪焦饬潦褂谩⒋蠖嗍褂寐椴驾喕蛎掭喌?
2.1.2拋光操作要求
①根據(jù)工件材料的軟硬程度、表面狀況和質(zhì)量要求等因素選擇合適的拋光輪和拋光膏
②拋光應(yīng)分多步操作，不能一次切屑量太大或壓力太大、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等以免燒焦工件
③磨輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi).過(guò)高時(shí)拋光輪消耗快,使用壽命短,過(guò)低則影響工作效率,一般鋁制品拋光選擇10~14m/s
鋁制品拋光輪徑與轉(zhuǎn)速對(duì)照表
輪徑 200 250 300 350 400
允許轉(zhuǎn)速 1900 1530 1260 1090 960

2.1.21常見(jiàn)問(wèn)題及解決辦法
①拋光中最常見(jiàn)為工作表面留下暗斑紋,通常稱為”燒焦印”也有人稱”水印”
造成此種不良主要是拋光壓力太大或接觸時(shí)間太長(zhǎng),不良品可用稀堿輕微浸蝕或溫和酸（如10%H2SO4)浸蝕后重新拋光
②過(guò)拋
此種不良大多為操作不熟練造成轉(zhuǎn)角或突起部位過(guò)度拋損
③成品堿蝕或出光后表面發(fā)霧或有乳白色的斑紋，此不良同①所列

2。2 噴砂：
2。2。1、噴砂的目的及原理
噴砂的目的是用來(lái)克服和掩蓋鋁合金在機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的一些缺陷以及滿足客戶對(duì)產(chǎn)品外觀的一些特殊要求。
噴砂的原理是利用壓縮空氣的高速射出帶動(dòng)砂材擊打到產(chǎn)品表面以達(dá)到需要的效果。
2。2。2、砂材、噴槍
2。2。2.1常用的砂材有玻璃砂、金剛砂、鋼珠、碳化硅等。選擇砂材的原則：
a、砂材硬度需大于待噴砂工件硬度。
b、砂材需與工件要求的砂面效果相配套選用。
c、選擇砂材時(shí)需考慮生產(chǎn)安排便利、工件尺寸的要求等影響因素。
2。2。2.2  砂材的型號(hào)
砂材的型號(hào)通常以砂材的粒徑作參數(shù)，常用有100＃、120＃、150＃、180＃等，標(biāo)號(hào)越高，砂材的粒徑越小，對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)即為砂材的目數(shù)。
2。2。2.3  噴槍
噴槍要求耐磨，內(nèi)徑光滑。常用有合金剛，硬度較好的如BN3.
2。2。3   噴砂常見(jiàn)的缺陷及對(duì)應(yīng)措施

2。3 拉絲
拉絲是運(yùn)用砂帶、砂輪等在工件表面通過(guò)對(duì)基體的磨削形成所需的裝飾紋的工序。其原理和作業(yè)注意事項(xiàng)基本與拋光類的。主要應(yīng)注意的是：
（1）、砂帶或尼龍輪等的適用性：要求砂帶附著性好、耐用、紋理規(guī)則、易排屑，而尼龍輪或鋼絲輪要求韌性好、回彈性強(qiáng)、耐磨。
（2）、合理調(diào)整輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度及工件與輪帶的接觸時(shí)間，以免燒焦工件造成暗斑、水印等不良。
（3）、輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)需穩(wěn)定，以免造成錯(cuò)紋，亂紋等不良。
  (4)、熟練作業(yè)方法，合理掌握壓著力度，以免過(guò)度損傷工件。
2。4  清洗
清洗的目的是通過(guò)化學(xué)溶劑，或酸堿浸蝕等去除工件表面的油污，輕微刮擦痕跡等。以為下工序提供合格的中間品。典型的清洗方式如下：
1、脫脂除油：利用表面活性劑溶液或有機(jī)溶劑等通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的浸漬或漬淋的方式除去表面的油污等，注意對(duì)于鋁材應(yīng)選用中性的表面活性劑。常用的表面活性劑：多聚磷酸鈉，硅酸鈉等的復(fù)配產(chǎn)品。有機(jī)溶劑：三氯乙烯，白電油等。
2、酸洗：常用方式為H3PO4+H2SO4的二酸體系，必要時(shí)為防止過(guò)腐蝕或點(diǎn)蝕可適量添加HNO3進(jìn)行抑制。
3、堿洗：常用10～20％NaoH溶液加溫腐蝕，對(duì)于尺寸要求較嚴(yán)格的工件應(yīng)掌握好時(shí)間，以免過(guò)腐蝕，此外對(duì)槽液要監(jiān)控AL3+含量，過(guò)高或過(guò)低均會(huì)加速過(guò)腐蝕的形成，通常為5～10g/l。堿蝕完畢后應(yīng)用稀HNO3溶液中和殘存堿液再以多次水洗的方式干凈其表面。

2.5 陽(yáng)極氧化工藝及原理
 2.5.1 陽(yáng)極氧化的原理
   將鋁及鋁合金置于適當(dāng)?shù)碾娊庖褐凶鳛殛?yáng)極進(jìn)行通電處理，此處理過(guò)程稱為陽(yáng)極氧化。陽(yáng)極氧化可使鋁合金表面生成幾個(gè)到幾百微米的氧化膜，而且采用不同的電解液和工藝條件可以得到不同性質(zhì)的氧化膜。

常見(jiàn)的有：
a、H2SO4 、( CH2COOH )2、CrO3的普通陽(yáng)極氧化。比較起來(lái)因?yàn)镠2SO4的陽(yáng)極氧化膜無(wú)色透明，所以較為常用，而其它兩種酸的氧化膜因?yàn)槁燥@黃色而不常作為著色膜。
b、硬質(zhì)陽(yáng)極氧化，通過(guò)低溫和特殊溶液使氧化膜的膜致密、耐磨，因常呈現(xiàn)為瓷質(zhì)或釉質(zhì)，又稱瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化。主要特點(diǎn)是低溫氧化、成膜速度慢、能耗大，但膜層耐磨。
c、微弧氧化，通過(guò)高壓放電產(chǎn)生電弧，在鋁表面強(qiáng)制生成氧化膜。
以下重點(diǎn)介紹H2SO4陽(yáng)極氧化的原理：
a、陽(yáng)極氧化產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)：
2Al+3H2O→ Al2O3+6H++6e   陽(yáng)極反應(yīng)
6H2O+6e→ 3H2↑+6OH-      陰極反應(yīng)
     陽(yáng)極同時(shí)發(fā)生反應(yīng)：4OH--4e→ O2+2H2O
                        以及：AL2O3+6H+→2Al3++3H2O
     整個(gè)氧化過(guò)程是一個(gè)膜的生成與溶解此消彼長(zhǎng)的平衡過(guò)程。
b、氧化膜的生成過(guò)程
在鋁合金通電的瞬時(shí)，由于外加電壓的作應(yīng)，合金表面生成一層致密無(wú)孔非晶態(tài)氧化物,我們稱為阻擋層，一般厚度10~100um,厚度與初始電壓成正比。此后隨表面電阻的增加，電流下降逐漸平穩(wěn)后，阻擋層表面因電場(chǎng)的分布不均產(chǎn)生“電場(chǎng)抑制”作用而逐漸形成凹坑或微孔。

 第二階段在電場(chǎng)的作用下阻擋層經(jīng)慢慢的局部溶解，這時(shí)Al3+離子在電壓作用下穿過(guò)阻擋層向孔底移動(dòng)，也可以看作孔底氧化膜不斷溶解使得微孔向縱深發(fā)展。此時(shí)阻擋層厚度不變，多孔層厚度不斷增長(zhǎng)。同時(shí)O2-離子在孔底向氧化膜/鋁界面反向移動(dòng)，并與界面上的Al3+生成新的氧化物。
整個(gè)過(guò)程中孔底的Al3+由于濃度差的原因不斷向外擴(kuò)散也是微孔可以不斷加深的主要?jiǎng)恿Α?
膜層的增長(zhǎng)在Al2O3溶解速度與Al2O3生成速度平衡時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

2.5.2、陽(yáng)極氧化膜的組成及形貌。（略）

2.5.3、硫酸陽(yáng)極氧化的工藝

1、硫酸陽(yáng)極氧化的工藝配方及作業(yè)條件：
工藝參數(shù)  一般使用條件  最佳使用條件  20~50min
游離硫酸g/l 150~200  160~180  150~160
鋁離子g/l  5~20  1~5  5~15
溫度℃  15~23  19~21  17~19
電流密度A/dm2  1.0~1.4  1.3~1.4  1.5~1.6
時(shí) 間  視膜厚，粗略為1um/2min  25~30min  55~65min

2、陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)的影響

 2、陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)的影響
      1）H2SO4濃度。改變H2SO4濃度對(duì)氧化膜的阻擋層厚度，溶 液的導(dǎo)電性、氧化膜的耐蝕性和耐磨性以及后處理的封孔質(zhì)量都將產(chǎn)生一定的影響。
H2SO4濃度  阻擋層厚度  維持電壓  耐蝕、耐磨性  氣化膜質(zhì)量
    膜層發(fā)灰，疏松，膜孔外層孔徑大，封孔困難

2）槽液溫度
         陽(yáng)極氧化過(guò)程中，部分電能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，槽液溫度會(huì)不斷上升，而隨著溫度的上升，膜層損失會(huì)增加而且成膜質(zhì)量變差，膜耐磨性下降，尤其對(duì)15um以上膜層，甚至在空氣中就會(huì)出現(xiàn)“粉化”現(xiàn)象，因此過(guò)程中需要對(duì)槽液降溫，以維持適宜的溫度。

 一般來(lái)說(shuō)：
槽溫在一定范圍內(nèi)提高，獲得氧化膜重量減小，膜變軟但較光亮。
槽液溫度高，生成的氧化膜外層膜孔徑和度變大，造成封孔困難，也易產(chǎn)生封孔“粉霜”。
槽溫較高時(shí)，氧化膜易染色。但對(duì)于保持顏色深淺一致時(shí)較難，所以一般染色膜的氧化溫度為20~25℃
降低溫度，得到的氧化膜硬度高，耐磨性好，在氧化過(guò)程中維持電流密度所需電壓較高，能耗大，所以一般普通氧化選擇18~22℃

3）氧化電壓
   陽(yáng)極氧化電壓決定氧化膜的孔徑大小，低壓生成的膜孔徑小，孔數(shù)多，而高壓生成的膜孔徑大，孔數(shù)小，一定范圍內(nèi)高壓有利于生成致密，均勻的膜。

4）電流密度
   電流密度大，成膜快，生產(chǎn)效率高，但過(guò)高則易燒傷工件。一般電流密度控制在1.2~1.8A/dm2范圍內(nèi)
電流密度低，生產(chǎn)效率低，但處理面光亮（約1A/dm2）
電流密度高，成膜快，但易產(chǎn)生軟膜，甚至燒傷
如果冷凍能力足夠，攪拌良好，則采用較大電流氧化，有利于提  高膜的耐磨性。

5）攪拌
   足夠的攪拌可保持槽液溫度的均勻和恒定，對(duì)于控制膜厚，膜層質(zhì)量，著色均勻性均有好處。
6）鋁離子和其它雜質(zhì)的影響
鋁離子。Al3+離子含量升高會(huì)使電流密度下降。鋁含量較高會(huì)使染色困難，而一定的鋁含量對(duì)氧化膜厚度，耐蝕性，耐磨性有很大好處。一般來(lái)說(shuō)鋁含量1~10g/L會(huì)產(chǎn)生有利影響，超過(guò)10g/L造成不利影響。我國(guó)大多廠家選擇控制為12~18g/L
其他陽(yáng)離子雜質(zhì)
鐵含量超過(guò)25~50mg/g時(shí)會(huì)導(dǎo)致光亮度下降，膜層松軟等。
銅、鎳總量超過(guò)100mg/g時(shí)，將使氧化膜原有的耐蝕性降低，易產(chǎn)生鹽霧試驗(yàn)不合格。