阳极氧化,氧化铝厂,金属表面处理_青县百亿铝制品厂
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2018-12-24 17:21:43
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铝合金与纯铝的阳极氧化特性的差异实际上反映了合金元素与杂质元素的巨大作用,同时也反映了组织结构和表面状态的巨大影响。

铝合金阳极氧化可以有不同的目的:以提高铝基体耐蚀性为主的保护性阳极氧化;以外观为主要目的之装饰性阳极氧化;以工程应用表面耐磨为目的硬质阳极氧化;有时还要求阳极氧化膜的着色性或保持原表面的光亮程度。一种合金不可能适合所有的阳极氧化类型;任何一种阳极氧化也不会适合所有合金。

各个铝合金系的阳极氧化特性是不同的。这是由于合金元素在阳极氧化中起的作用不同引起的,而且这种作用往往是通过其金属间化合物在阳极氧化中的不同化学行为体现的。表2所示为铝合金中常见的金属间化合物。这些金属间化合物大体分为三类:第I类金属间化合物在阳极氧化中不发生变化并掺杂到氧化膜中;第II类金属间化合物在阳极氧化中以比铝慢或相似的速度氧化并掺杂(或溶解)到氧化膜中;第III类金属间化合物在阳极氧化中以比铝快的速度氧化并掺杂(或溶解)到氧化膜中。

对于无色透明的阳极氧化膜而言,光学透明度和结构均匀性是最基本的要求,因此了解金属间化合物相在阳极氧化过程中的化学行为就更加重要了。在铝合金阳极氧化过程中,第I类金属间化合物质点本身不变化而加人到氧化膜中,膜中的第二相金属间化合物成为光吸收或光反射中心,必然会降低膜的透明度甚至使膜变灰。

组织结构对阳极氧化的影响

就铝合金本身而言,除了化学成分之外,对于阳极氧化质量影响较大的就是组织结构。而组织结构是由加工过程决定的,因此从铸造到加工成型整个生产工艺必须考虑最终产品表面的质量要求。

1、熔铸和均匀化过程中的冶金学变化

1.1熔铸

铝在铸造过程中形成枝晶结构,枝晶大小取决于凝固速度。冷却太快形成细的柱状晶,靠近铸锭表面通常有一层柱状晶边沿区域,从结晶器壁向铸锭内部生长粗的枝晶。在挤压时铸锭的粗枝晶会在型材上留下条纹。这就是说由于凝固速度不同造成的结构差异,不可能在随后加工中完全消除。因此铸造过程应该充分考虑铸锭横断面上的结构均匀性,为此,热顶铸造及电磁铸造应运而生。

1.2铸锭均匀化

共晶相质点位于树枝状晶的晶间,这些第二相质点的分散性与晶粒尺寸直接相关,晶粒细产生细的质点。在熔铸的凝固期间溶质元素的偏析引起合金化元素聚集。均匀化处理导致更加均匀一致的组织结构,从而导致最终产品的性能一致性。

2、加工成型过程中的冶金学变化

较大的初生相质点通常是硬而脆的颗粒,通过冷或热成形加工被破碎,破碎的质点碎片重新分布。在破碎中,质点的厚度一般不变,而碎片的长度减少到厚度的两倍。由此可以看出,细晶胞结构的意义在于初生相质点本身相应细。?庸こ尚偷慕峁?斐筛?泳?鹊姆植。初生相质点位于晶:途Ы,并延伸为线。变形率愈高,线靠得更紧密,而每一条线的质点数较少。在挤压时坯料表面与挤压筒间的摩察使金属变形呈复杂的流动状态,挤压材的表面大量来自于铸锭内部的金属,在某些位置(取决于模具的尺寸和形状)明显偏析的材料会流到挤压材的表面,从而在阳极氧化后产生条纹。以挤压为例,许多挤压参数在挤压过程中有待控制,以得到最佳表面质量。这些参数包括压余长度、坯料温度、挤压筒温度、挤压速度、模具设计和挤压后的冷却强度等。

3、表面状态对阳极氧化的影响

阳极氧化膜的外观与氧化之前的表面状态息息相关,而化学预处理(尤其是碱洗和化学抛光)决定着表面状态。当然,化学预处理后的表面状态本质上还是取决于基体的显微结构,金属间化合物的类型、大小和分布,以及晶粒尺寸及其取向。而这些又与合金成分及加工工艺有关。

3.1碱腐蚀

在建筑用铝板和铝型材的阳极氧化中,碱腐蚀是最基本和最重要的预处理手段。碱腐蚀得到无光缎面的细致腐蚀表面,这是高比例漫反射的结果。表3为铝合金中金属间化合物颗粒在碱腐蚀时的电化学特性。不同的金属间化合物,甚至粒度不同的同一化合物也会有完全不同的电化学特性。铝合金中由于金属间化合物第二相的存在形成表面腐蚀坑的机理有两种:第二相作为阴极(如从Fe)使得颗粒周围的铝基体优先溶解;第二相金属间化合物颗粒相对于铝基体是阳极(如MgzSi)而优先溶解。

铝合金中第二相金属间化合物的存在,不论其相对于铝基体是阴极还是阳极,在碱腐蚀时表面都会形成腐蚀坑,从而产生无光的漫散射表面。前者由于第二相周围的铝的局部溶解形成腐蚀坑;后者由于中间化合物的直接溶解而形成腐蚀坑。因此我们可以预计,化学或电解抛光的光亮效果很难在多相铝合金的阳极氧化后体现。

3.2光亮化预处理

光亮化表面处理的铝基体纯度应达到99.85%以上,因此需要注意生产的全过程,从氧化铝原料的质量、重熔铝锭的冶金过程,直到加工成型的所有工序如熔铸、挤压(或轧制)等。工业用光亮表面的铝合金虽已开发出来,但是不能不承认在化学抛光过程中,表面光亮度还是随铝纯度的提高而增加。


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