1、東莞市卓富鋁包裝制品有限公司,一、鋁的概念 鋁是有色金 中使用量最大，使用面最廣的金屬材料。我國是第一大產(chǎn)鋁國，第二大鋁消費國。年消費是由1991年的86萬噸至2000年得53萬噸至01年的370萬噸至今以每年10%的左右的增長率增加。 鋁及合金有以下特點：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個不穩(wěn)定電子，電極電位很負，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+6HCl3H2+2AlCl3 2) Al+2NaOHNaAlO2+H2O,(1) AL在堿性溶液中的腐蝕,時間/min,溫度/。C,（2）AL在酸溶液中的

2、腐蝕,酸濃度/%,H3PO4,H2SO4,(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蝕 如存在電極電位較正的金屬離子時如Fe2+、Cu2+、Ni2+等也會加速點蝕，電位差越大、點蝕越嚴重。如專對陽極氧化膜鹽霧副食的CASS試驗，既是乙酸銅利用銅離子加速腐蝕作用進行快速測試 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)點后的兩位常見有1052、1060等 (2) 2xxx系合金。是Al-Cu系可熱處理強化合金，主要含Cu、Mg、Mn、Cr等 銅含量210%，其中含4%6%Cu時強度最高。2x

3、xx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，熱處理不可強化合金，Mg含量不超過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強度較高，耐蝕性好，一般做工業(yè)結(jié)構(gòu)件；6463陽極氧化后可保持光亮外觀，建筑、汽車及各種器具的裝飾件，常見還有6005、6003 (

4、7)7xxx系合金。為Al-Zn、Al-Zn-Mg等高強合金，常用于航天。,1.3、鋁合金表面處理技術(shù)及陽極氧化簡介 為克服鋁合金表面的性能缺點，擴大應(yīng)用范圍，延長使用壽命，通常需要對表面進行相應(yīng)的處理以增高強度、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極氧化，硬質(zhì)陽極氧化和微

5、弧氧化。,1.3.1、鋁陽極氧化膜的特性 （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，普通陽極氧化膜可達HV300，而硬質(zhì)膜則可達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） 有機涂層和電鍍層附著性?？捎行岣弑砻鎸拥母街湍臀g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30200V/um，室溫體積電阻率為：109/cm3，250時可達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

6、微孔中沉積功能性微粒，得到功能性材料。,1.3.2、鋁合金陽極工藝路線 1、建筑鋁型材： 封孔 脫脂堿洗出光陽極氧化 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 2、工業(yè)用鋁合金部件： 草酸法 脫脂 堿洗 出光 陽極氧化 硫酸法（染色） 封孔 硬度陽極氧化法,3、裝飾用鋁合金部件，（如汽車裝飾部件、手機、MP3、照相機不見等）,機械處理（如拋光、法線、噴沙,脫脂,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0.0050.

7、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0.54um,耐磨性低,受到嚴重磨擦和浸蝕時會迅速破壞,因此常作涂裝底層,因其導(dǎo)電,也可用于電鍍涂裝底層.其特點對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) 3.56g/L PH 1.5 鉻酸鈉(Na2CrO4 ) 33.5g/L 溫度 2530C 氟化鈉(NaF) 0.8g/L 時間 3min,二.鋁合金陽極氧化及前后處理 我們公司鋁合金表面陽極氧化處理及前后加械處理工藝流程如下:,清洗,鋁素材,發(fā)線,拋光,清洗,噴砂

8、,陽極 氧化,印刷,高光掃紋,激光雕刻,出貨,2.1拋光 鋁材拋光可分粗拋和精拋,一般粗拋作為克服缺陷和初步光亮使用、大多使用麻布輪或棉輪等. 2.1.2拋光操作要求 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 拋光應(yīng)分多步操作，不能一次切屑量太大或壓力太大、時間過長等以免燒焦工件 磨輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi).過高時拋光輪消耗快,使用壽命短,過低則影響工作效率,一般鋁制品拋光選擇1014m/s,鋁制品拋光輪徑與轉(zhuǎn)速對照表,2.1.21常見問題及解決辦法 拋光中最常見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

9、間太長,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 過拋 此種不良大多為操作不熟練造成轉(zhuǎn)角或突起部位過度拋損 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 噴砂的目的是用來克服和掩蓋鋁合金在機械加工過程中產(chǎn)生的一些缺陷以及滿足客戶對產(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砂材擊打到產(chǎn)品表面以達到需要的效果。 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

10、擇砂材時需考慮生產(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 砂材的型號通常以砂材的粒徑作參數(shù)，常用有100、120、150、180等，標(biāo)號越高，砂材的粒徑越小，對應(yīng)的標(biāo)號即為砂材的目數(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 噴砂常見的缺陷及對應(yīng)措施,噴砂不良原因及對策,2。3 拉絲 拉絲是運用砂帶、砂輪等在工件表面通過對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

11、強、耐磨。 （2）、合理調(diào)整輪帶運轉(zhuǎn)速度及工件與輪帶的接觸時間，以免燒焦工件造成暗斑、水印等不良。 （3）、輪帶運轉(zhuǎn)需穩(wěn)定，以免造成錯紋，亂紋等不良。 (4)、熟練作業(yè)方法，合理掌握壓著力度，以免過度損傷工件。,2。4 清洗 清洗的目的是通過化學(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溶劑等通過對產(chǎn)品的浸漬或漬淋的方式除去表面的油污等，注意對于鋁材應(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。有機溶劑：三氯乙烯，白電油等。 2、酸洗：常用方式為H3PO4+H2SO4

12、的二酸體系，必要時為防止過腐蝕或點蝕可適量添加HNO3進行抑制。 3、堿洗：常用1020NaoH溶液加溫腐蝕，對于尺寸要求較嚴格的工件應(yīng)掌握好時間，以免過腐蝕，此外對槽液要監(jiān)控AL3+含量，過高或過低均會加速過腐蝕的形成，通常為510g/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。,陽極氧化工藝及原理,2.5 陽極氧化工藝及原理 2.5.1 陽極氧化的原理 將鋁及鋁合金置于適當(dāng)?shù)碾娊庖褐凶鳛殛枠O進行通電處理，此處理過程稱為陽極氧化。陽極氧化可使鋁合金表面生成幾個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。 常見的有： a、H2SO4

13、 、( CH2COOH )2、CrO3的普通陽極氧化。比較起來因為H2SO4的陽極氧化膜無色透明，所以較為常用，而其它兩種酸的氧化膜因為略顯黃色而不常作為著色膜。 b、硬質(zhì)陽極氧化，通過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)陽極氧化。主要特點是低溫氧化、成膜速度慢、能耗大，但膜層耐磨。 c、微弧氧化，通過高壓放電產(chǎn)生電弧，在鋁表面強制生成氧化膜。,氧化膜形成原理,以下重點介紹H2SO4陽極氧化的原理： a、陽極氧化產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)： 2Al+3H2O Al2O3+6H+6e 陽極反應(yīng) 6H2O+6e 3H2+6OH- 陰極反應(yīng) 陽極同時發(fā)生反應(yīng)：4OH-4e O2+

14、2H2O 以及：AL2O3+6H+2Al3+3H2O 整個氧化過程是一個膜的生成與溶解此消彼長的平衡過程。 b、氧化膜的生成過程 在鋁合金通電的瞬時，由于外加電壓的作應(yīng)，合金表面生成一層致密無孔非晶態(tài)氧化物,我們稱為阻擋層，一般厚度10100um,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，阻擋層表面因電場的分布不均產(chǎn)生“電場抑制”作用而逐漸形成凹坑或微孔。,氧化膜形成過程,第二階段在電場的作用下阻擋層經(jīng)慢慢的局部溶解，這時Al3+離子在電壓作用下穿過阻擋層向孔底移動，也可以看作孔底氧化膜不斷溶解使得微孔向縱深發(fā)展。此時阻擋層厚度不變，多孔層厚度不斷增長。同時O2-離子在孔

15、底向氧化膜/鋁界面反向移動，并與界面上的Al3+生成新的氧化物。 整個過程中孔底的Al3+由于濃度差的原因不斷向外擴散也是微孔可以不斷加深的主要動力。 膜層的增長在Al2O3溶解速度與Al2O3生成速度平衡時達到動態(tài)平衡。 2.5.2、陽極氧化膜的組成及形貌。（略）,2.5.3、硫酸陽極氧化的工藝,1、硫酸陽極氧化的工藝配方及作業(yè)條件：,2、陽極氧化工藝參數(shù)的影響,2、陽極氧化工藝參數(shù)的影響 1）H2SO4濃度。改變H2SO4濃度對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。,2）槽液溫度 陽極氧化過程中，部分電能會轉(zhuǎn)化為熱能，槽液溫度會不

16、斷上升，而隨著溫度的上升，膜層損失會增加而且成膜質(zhì)量變差，膜耐磨性下降，尤其對15um以上膜層，甚至在空氣中就會出現(xiàn)“粉化”現(xiàn)象，因此過程中需要對槽液降溫，以維持適宜的溫度。 一般來說： 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，氧化膜易染色。但對于保持顏色深淺一致時較難，所以一般染色膜的氧化溫度為2025 降低溫度，得到的氧化膜硬度高，耐磨性好，在氧化過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1822,3）氧化電壓 陽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，但過高則易燒傷工件。一般電流密度控制在1.21.8A/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