硬質(zhì)氧化處理各種特性及技術(shù)說明

硬質(zhì)氧化膜的生成機(jī)理，與普通硫酸陽極氧化相同，但為了獲得厚而硬的膜層，需要采用攝氏0度左右的電解液，和高電壓和大電流的方法，使膜的生成速度遠(yuǎn)大于溶解速度，使膜層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，構(gòu)成了硬質(zhì)氧化膜生長過程的新特點。硬質(zhì)氧化膜也是雙層結(jié)構(gòu)，其區(qū)別在于比普通氧化膜的阻擋層厚度大10倍，孔壁也如此，這是硬度高的基本原因之一。然而孔隙率比普通氧化膜少7～8倍。只有2%～6%，硬質(zhì)膜基組雜亂無章互相干擾，出現(xiàn)一種特殊的棱柱狀。導(dǎo)致膜內(nèi)應(yīng)力大，甚至引起開裂，合金元素和電解分解產(chǎn)物在膜壁中的殘留。引起氧化膜的色澤深暗及合金成分不同的顏色不同。合金成分和雜質(zhì)，對硬質(zhì)氧化有較大的影響，它影響氧化膜的均勻性和完整性，鋁銅。鋁猛合金，作硬質(zhì)氧化比較因難。

硬質(zhì)氧化處理各種特性及技術(shù)說明：

1.特性：硬質(zhì)氧化是一種電化學(xué)處理方式，在純鋁或鋁合金材料上面形成一極硬、耐高溫、耐磨、有高電阻性、耐腐蝕的硬氧化膜。此一極高之表面硬度，配合鋁合金本身輕、機(jī)械加工容易、低成本的特性，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)及軍事用途上，此值我國工業(yè)升級之際，更是精密工業(yè)不可或缺的一環(huán)。

2.硬度：指膜層之硬度，膜層厚度（Thickness）指Build up和Penetration兩部份。T=1/2Build up 1/2Penetration 。硬度為之低標(biāo)準(zhǔn)為B.S.5599規(guī)定HRC36以上（約HV350）接近底材部份可超過HRC60(HV700)以上。

3.耐磨性：以Taber Abraser CS-17 1000g 負(fù)載，鋁合金硬化處理之耐磨性遠(yuǎn)優(yōu)于硬鉻電鍍及其它之硬化鋼。

4．尺寸要求：膜層厚度一般為50±5μm ,元件單面尺寸約增加25μm，對于較精 公差及特殊厚度要求，需于圖面上特別注明。

5．抗蝕性：經(jīng)封孔，鹽霧試驗（ASTM117規(guī)格）超過5000小時無腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。

6.合金材料適合性：適用于所有鋁合金，包括1000純鋁系（1050、1100）、2000鋁銅系（2014）、3000鋁錳系、5000鋁鎂系。6000鋁鎂矽系（6061、6063）7000鋁鋅系（7050）及鑄造鋁合金514.2、A514.2、518.2、ADC.5 ADC.6 等。

7.耐電壓（Breakdown Voltage）：達(dá)1500VDC以上。

8.高度電阻性：于20度C 為4Ⅹ10.15歐姆cm2/cm,可作為良好之絕緣體。

9.耐熱性：膜層熔點達(dá)2050度C，短時間可保護(hù)鋁材在高溫中免受損害。

10.低摩擦系數(shù)：磨光后的表面，摩控系數(shù)可低至0.095，因此各種及民用裝備滑軌，均應(yīng)用此技術(shù)。

11.氧化膜的結(jié)合力：硬質(zhì)氧化膜的形式是有一半的膜在鋁的內(nèi)部一半長出來，與鋁基體金屬的結(jié)合力很強(qiáng)，很難用機(jī)械方法將它們分離，即使膜層隨基體彎曲直至破損，膜層與基體金屬仍保持良好的結(jié)合。

12.氧化膜結(jié)構(gòu)的多孔性：氧化膜具有多孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，可使膜層對各種有機(jī)物、樹脂、無機(jī)物、染料及油漆等表現(xiàn)出良好的吸附能力，可作為涂鍍層的底層，也可將氧化膜染成各種不同的顏色（硬質(zhì)氧化膜，只可染黑色）提高金屬的裝飾效果。

制作硬質(zhì)氧化注意事項：

1.制品上所有棱角應(yīng)倒成直徑不小于0.5mm的圓弧,不允許有銳角及毛刺以避免電流集中造成局部過熱、變脆、斷裂.

2.不要求厚膜部位用 Vinyl perchloride adhesive 等加以保護(hù),螺紋孔,定位銷孔用塑料或膠皮堵塞.

3.制品經(jīng)硬質(zhì)氧化后,尺寸增加約為膜厚的一半(單邊)所以對尺寸要求嚴(yán)格的制品,應(yīng)根據(jù)膜厚確定其陽極氧化前的尺寸余量 .

4.氧化膜與基體結(jié)合牢固，但膜層有脆性，并隨厚度增加和增大，所以不宜用于承受沖擊，彎曲或變形的零件。達(dá)到一定厚度的硬質(zhì)膜會使鋁合金的疲勞強(qiáng)度有較大的降低，尤其是高強(qiáng)度鋁合金，故對承受疲勞荷重零件，進(jìn)行硬質(zhì)氧化應(yīng)十分慎重。

直流陽極氧化時間與電壓對膜層性能的影響

一、直流陽極氧化時間對膜層性能的影響

特定時間范圍內(nèi),隨氧化時間的延長,膜厚度增加很快,氧化時間>50min后,膜厚度幾乎不再增長。氧化前,實驗用工業(yè)純鋁L2基體的顯微硬度約4615HV。經(jīng)陽極氧化的試樣表面顯微硬度極度提高,但隨氧化時間的增加,尤其是氧化時間20min后,膜硬度迅速下降。其原因是(i)氧化膜分為阻擋層和多孔層,阻擋層硬度很高,而多孔膜層硬度較低。在氧化初期,阻擋層硬度對膜層的硬度影響占優(yōu)勢,隨著氧化時間的延長,多孔層增厚,阻擋層的影響減小,從而導(dǎo)致表面的顯微硬度降低。(ii)在氧化膜的生長過程中,成膜反應(yīng)和溶膜反應(yīng)同時進(jìn)行。當(dāng)成膜速度大于溶膜速度時,一定時間內(nèi)膜層厚度不斷增加,隨著氧化膜膜層向基體不斷延伸的同時,多孔層的孔壁逐漸變薄,孔徑逐漸增大,導(dǎo)致顯微硬度隨氧化時間的增加呈下降趨勢。值得注意的是,封孔后,隨氧化時間的延長,氧化膜的硬度下降趨勢減緩。氧化時間為40min,能同時獲得相對較好的膜厚度和膜硬度。

二、直流陽極氧化電壓對膜層性能的影響

氧化膜厚度隨著氧化電壓的升高幾乎呈線性增加。這是因為一定電壓范圍內(nèi),氧化電壓越大,氧化膜的阻擋層越厚,而多孔層的產(chǎn)生和增長是建立在阻擋層不斷向鋁基體延伸的基礎(chǔ)上的,阻擋層越厚,則產(chǎn)生的多孔層越厚膜層表面顯微硬度亦隨氧化電壓的增加而增加。這是因為提高氧化電壓,氧化膜的生長速度加快,成膜時間縮短。膜層發(fā)生化學(xué)溶解的時間減少,其厚度和硬度相應(yīng)提高。值得注意的是氧化電壓超過10V后,膜硬度增長趨勢相對減緩。

如何提高氧化著色鋁材成品率

氧化成品率為一次生產(chǎn)成品率，即一次生產(chǎn)不返工的成品率，據(jù)生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，返工型材成本是不返工型材成本的3倍，而且還無法保證型材的表面質(zhì)量。當(dāng)然氧化產(chǎn)品的質(zhì)量是從熔鑄車間開始的，由于篇幅限制，下面就淺談一下氧化生產(chǎn)過程中注意的一些細(xì)節(jié)問題?！　?

掛料桿與導(dǎo)電梁之間固定用螺絲要經(jīng)常緊固，每次綁料前都要首先檢查掛料桿固定是否松動，如稍有松動，就應(yīng)及時緊固。另受腐蝕，掛料桿會變小，需及時更換，因為其導(dǎo)電面積變小了，容易引起發(fā)熱，同時要綁緊，防止型材掉入槽中引起碰極，短路損壞電源?！?

同時掉入槽中的型材需及時清理出來，如堿洗槽里落入一根型材，就會很快腐蝕，實驗證明，其耗堿量相當(dāng)于堿洗50—100根型材的耗堿量。落入著色槽或封孔槽內(nèi)，由于腐蝕作用，槽內(nèi)會積累大量的鋁離子，影響槽液的使用壽命?！　?

綁料用的鋁絲采用兩種規(guī)格為好，大料選用粗鋁絲，中、小料則用較細(xì)鋁絲，可采用2mm與3mm，或2.2mm與3.2mm兩種規(guī)格，鋁絲退火硬度取1/2~3/4為好。目前很多企業(yè)已改用夾具?！　?

吊入氧化槽前要認(rèn)真緊固每根型材；對返工料氧化前緊料時，要先用老虎鉗拍打型材端部使其移位后才緊料，使接觸處無膜，保證良好導(dǎo)電?！　?

型材料掛放入氧化槽和著色槽導(dǎo)電座上時要注意好對中，不然易出現(xiàn)陰陽面色差?！　?

氧化結(jié)束斷電后及時吊起，停留在氧化槽內(nèi)數(shù)分鐘會影響封孔，也會使著色速度加快；氧化后吊起在空中傾斜停留太久，瀉酸液的一端因氧化膜擴(kuò)孔原因使著色較深，易出現(xiàn)兩頭色差?！?