硫酸阳极氧化

硫酸阳极氧化（包括硬质阳极氧化）是目前普遍采用的铝表面处理方法，近年来为了 改善氧化膜质量、提高成膜速度、扩大操作温度范围、降低能耗，国内外同行做了 很多研究。其中包括改善槽液配方；在硫酸溶液中引入各类有机酸（草酸、磺基水杨酸、乳酸、 苹果酸、酒石酸）、多元醇（甘油）、磺化芳香族等添加剂，不仅提高了操作温度，加 快成膜速率，膜层的均匀性、孔隙率均有所改善，而且通过电源输出波形改变（如脉 冲叠加直流，可以换向的波形，用交流电调制直流）使原来较难加工的铝铜金（如2 XXX系含高铜、硅和铜含量均高的铸铝件）都可进行加工。但有关合理选择阴极材 料及最佳阴阳极面积之比和阴阳板之间距离的影响研究较少，本文就此进行了阐述。1阴极材料的选择AAC（Aluminum Anodizers Council Issued）介绍了用轧制铝6063一T6（固溶化热 处理及人工时效）或1100（或1350）替代常规用的铅板。2XX X、4XXX和7XXX系列铝合金因其导电性相对较低，在酸中溶解性 较高，不宜作为阴极材料。试验表明，6063作为阴板在槽液中腐蚀量为1.0mm/a。 根据有关金属的导电性数据：铜100. 0%，铝60. 0%，铅7. 8%，钛4. 0%可知， 用铅作阴极材料不但污染槽液和环境，而且导电性仅为铝的8% 10%，而铝的导 电性是铜的50% 一，60%，这样有相当部分的电能不是消耗在阳极氧化上，而是 产生热量使溶液升温。所以，在设计挂具时一般选用铜挂钩、铝排。为了延长挂具 使用寿命，可以在触点上使用钛合金，以避免退除氧化膜的麻烦（铝夹具）。但实践 表明，钛的导电性比铝要差得多，从而使膜层生长速度变慢。而铝合金触点不易产生烧蚀，合格率更高。Sanford工艺对采用不同挂具材料是 严格区别的，一般推荐的阴：阳之比为1： 3；但为了获得均一的膜厚，特别是零件 上有盲孔和缝隙时，将比例扩大到1： 5,效果更佳。如何测算最佳阴板面积呢？ 例：15 000 A电源按电流密度1. 6 A/dm计算，满载荷可加工9 375 dm工件，这 样阴板面积需要9 375 dm ：3=3 125 dm。将阴板分别置于二边，每面需要1 563 dm 阴板面积。可采用平板或凹形板（增加面积），根据电工计算出所需导电杆截面积， 为了不使阴极导电杆发热，可以增加系数，按15 000 A推荐导电杆的截面积为50 mmX 100mm。导电杆与阴极板之间采用搭接焊接四周有条件可以在搭接处用铝螺丝或 铝铆钉（4只）先拧死或铆死，然后在4边铝焊，为了防止气液相交界处及焊接过的热 影响区产生腐蚀，需用绝缘漆涂覆在导电杆和阴极板焊接处，阴板上涂覆层一定要 涂到液面以下，既可防止气液相交界处的腐蚀，也能降低该处的电流密度，使离液 面最近的零件不因电流密度过大而烧坏或膜厚过厚。阴极板下端原则上要求离槽底100 mm以上，并要比挂具最下面零件略高些，以 保证下面工件膜不会过厚（特别对于硬质阳极氧化更应注意）。一般阴、阳极之间最 小距离为25 em，根据零件尺寸进行调整。应注意一些厚的零件因过分接近阴极板， 使厚薄差异过大，在硬质阳极氧化时更明显，色泽也不均匀。对硫酸阳极氧化槽中阴极的改进于2 m以上的大槽，还需在导电杆上焊上起重用的 圆环置吊钩，以防阴板连体而无法搬动。1.镀槽（钢板3 5 mm,内衬软PVC 5 nun） 2.聚四氧乙烯 （雄3 mm）,束管换热器或襄乙烯（巾4 mm）束管换热器3.空气 搅拌管（ 20 - 25 nun,cj 3 x 25 mm 孔向上）4.隔离板（PVC 5 mm,焊接在两侧与中间操作区，槽液从下面进入，上面涌出）5.涂 绝缘漆至液面下6.阴极导电杆搭接四周（先用铝螺栓连接更 好）7.阴极连体起吊圈8.阴极导电杆（截面积满足最大电流 需要）9.阳极（紫铜挂钩.铝挂排，尼龙粉绝缘或绿勾胶绝缘非导 电部分）10.外衬（50 mm厚矿渣棉或玻璃棉或25 nun厚聚氨酯 泡沫软塑料11.外包PVC（硬）3mni空气搅拌管一般放在底部，由于槽底沉积了不 少黑色沉淀物，在操作时往往会使槽液混浊不清, 影响氧化膜质量。建议将空气搅拌管安装在二侧, 离缸底1/3位置，出气孔垂直向上，内侧再焊上遮 挡板，下边离缸底15 20 cm,上边低于液面510 cm。这样，冷却循环成磁力线发射状（见图1）,既 冷却充分，又可避免槽底沉淀大量泛出。为了节能，进槽压缩空气除满足无水、无油外, 最好经过预冷却,尤其硬质阳极氧化操作时更为必 要。有条件利用冷却蛇形管冷冻水循环，无条件用 自来水循环冷却蛇形管（自来水仍然可用），这样 可以节省能源2小结以10 000 A 10 V电源满载为100 kW计算，改 进阴板材料可以减少1 2 V损失。电能节约 10-30 kW,即节能10% -30%,再加上减少热能 浪费，冷冻机功耗降低。加强压缩空气冷却也同样 可以降低制冷功耗，具有较好的经济和社会效益。编辑:詹小玲