機械加工廠與你分享鋁及鋁合金氧化工藝故障分析與處理。

      1．局部出現黑斑或條紋，以及鼓瘤或孔穴現象鋁合金制品經陽極氧化處理后，發生局部無氧化膜，呈現肉眼可見的黑斑或條紋，氧化膜有鼓瘤或孔穴現象。此類故障雖不多見但也有發生。其原因通常與鋁和鋁合金的成分組織及相的均勻性等有關，或與氧化溶液中所溶解的某些金屬離子或懸浮雜質等有關。鋁和鋁合金的化學成分組織和金屬相的均勻性會影響氧化膜的生成和性能。 純鋁或鋁鎂合金的氧化膜容易生成高質量的膜層。而鋁硅合金或含銅高強鋁合金，生成的氧化膜發暗發灰，光澤性不好。如果表面相結構不均勻組織偏析雜質偏析或熱處理不當所造成的組織不均勻等，則易產生選擇性氧化或選擇性溶解，造成氧化膜質量較差。如鋁合金材料中局部硅含量偏析，則往往造成局部無氧化膜或呈黑斑點條紋或局部選擇性溶解產生空穴等。 另外，如果電解液中有懸浮雜質塵埃顆粒或銅鐵等金屬雜質離子含量過高，往往會使氧化膜出現黑斑點或黑條紋，影響陽極氧化膜的抗腐蝕防護性能。2．氧化膜不完整，局部無膜或燒損同槽處理的陽極氧化零件，有的部位無氧化膜或膜層輕薄或不完整，而在夾具和零件接觸處則出現有燒損熔蝕現象。機械加工廠這類故障在硫酸陽極氧化工藝實踐中往往較多發生，嚴重影響著鋁合金零件的陽極氧化質量。 造成這種故障的原因有①裝夾位置不當。由于裝夾位置不當，陽極化時氧氣跑不出來滯留在局部表面上，造成悶氣而無氧化膜。裝夾時應注意選擇適當位置，使零件的凹面向上或向上傾斜，這樣就可以避免無氧化膜的故障。②零件表面有附著物。 陽極化前零件表面如有膠紙等透明黏性物質時，陽極氧化時又沒有脫落，在膜層封閉時卻脫落了下來，結果在吸附物處就沒有氧化膜，操在前處理時就應注意除去這類物質。③氧化溶液成分太稀。氧化溶液成分太稀，造成氧化零件局部電流太小處就無氧化膜生成，可以分析并鼴高硫酸濃度，消除此故障。 由于鋁氧化膜的絕緣性較好，所以鋁合金制件在陽極氧化處理前必須牢固跑裝掛在通用或專用夾具上，以保證良好的導電性。導電棒應選用銅或銅合金材料并要保證足夠接觸面積。夾具與零件接觸處，既要保證電流自由通過，又要盡可能減少夾具和零件間的接觸印痕。 接觸面積過小，電流密度太大，會產生過熱易燒損零件和夾具。機械加工廠在鋁合金陽極氧化過程中，氧化膜的形成和溶解是同時進行的，氧化膜的化學溶解會造成氧化膜的疏松，甚至產生疏松粉末狀氧化膜。氧化膜的溶解速度乏氧化溶液的溫度影響較大，并隨溶液溫度的升高而加速。 所以這類故障多發生在夏季，尤其是沒有冷卻裝置的硫酸陽極化槽，往往處理1槽～2槽零件后，疏松粉化現象就會出現，明顯地影響氧化膜的質量。由于鋁合金陽極氧化膜電阻很大，在陽極氧化工藝過程中會產生大量焦耳熱，槽電壓越高產生熱量越大，從而導致電解液溫度不斷上升。所以在陽極氧化過程中，必須采用攪拌或冷卻裝置使電解液溫度保持在定范圍。般情況下，溫度應控制在13℃～26℃，氧化膜質量較佳。 若電解液溫度超過30℃，氧化膜會產生疏松粉化，膜層質量低劣，嚴重時發生“燒焦”現象。另外，當電解液溫度恒定時，陽極電流密度也必須予以限制，因為陽極電流密度過高，溫升劇烈，氧化膜也易疏松呈粉狀或砂粒狀，對氧化膜質量分不利。另外陽極氧化長，溶液濃度濃，也會產生疏松的陽極氧化膜。 電流密度過大或電壓過高時，產生的焦耳熱使鋁合金零件發熱，導致零件周圍的溶液溫度升高，從而加快氧化膜的化學溶解，造成氧化膜疏松或產生粉末狀氧化膜。所以，嚴格控制工藝規范是防止陽極氧化膜疏松的重要因素。鋁合金陽極氧化過程中水洗等工序有可能給氧化溶液帶來氯離子，還有硫酸中也有可能含有氯離子，這些就可能導致氧化溶液中氯離子含量升高，從而引起氧化膜層的疏松。當往氧化槽補加硫酸后由于溶液攪拌不均勻cnc數控機床加工價格也會造成同槽陽極氧化的零件，有的氧化膜太薄，有的氧化膜疏松并有粉狀掛灰現象，排除上述故障的措施是嚴格工藝規范操作，電解液溫度太高應設法降低溫度，進行攪拌或開動冷卻設備，并控制溫度差在(20±2)℃內。 如果是氧化處理太久造成的就應當縮短陽極氧化；如果是電流密度太高，就要降低電流密度。在溶液中補加硫酸后應通入壓縮空氣充分攪拌，并進行通電處理；當溶液．中氯離子含量過高時，可通過稀釋溶液或者部分更換溶液的方法進行故障處理。機械加工廠這類故障往往是偶然發生并有特殊原因造成的。 在鋁合金陽極氧化過程中，中途斷電又重新給電，往往形成雙層氧化膜會使氧化膜暗淡無光；而中途停電零件在清洗槽停留過久，清洗水槽酸度過高，水質不凈，含懸浮物較多，往往會使鋁合金零件發生點狀腐蝕黑斑等故障。硫酸溶液內溶存的鋁離子增加也會導致氧化膜的透明性變差，通常硫酸液中含鋁量以l09/L左右為宜。在鋁氧化溶液中混入過量的Cl離子，也會導致鋁合金零件陽極氧化產生點狀腐蝕等故障。 硫酸含量和操作條件不符工藝規范。如果陽極氧化電流密度小電壓低氧化短，則鋁合金表面生成的氧化膜就較薄。如果溶液的濃度低，溶液中的離子少，溶液的導電率小，要達到同樣的電流密度，濃度低的溶液其槽電壓比濃度高的槽電壓來得高，而硫酸陽極氧化般是控制電壓的，所以當溶液的濃度低時，在規定電壓下，電流密度就小，生成的氧化膜也就較薄。 溶液的溫度低時，溶液的黏度大，離子運動慢，溶液的導電率小，在規定的電壓下，電流密度就小，生成的氧化膜當然就薄。反之，氧化膜厚，但氧化膜的溶解也加快，且會形成疏松粉末狀的氧化膜。零件裝得太松，夾具與導電棒接觸不良。 檢查鋁合金零件的裝夾情況就會就會發現，零件裝夾太松，導電不良，也會引起陽極氧化膜層變薄。另外夾具上的舊氧化膜未除盡，零件裝夾在有薄層氧化膜的夾具上也會引起導電不良，氧化膜生成速度變慢而使得氧化膜變薄。陽極氧化溶液中含銅鐵離子過高。 因為陽極氧化過程包括了鋁合金表面溶解和氧化膜生成，如些高強鋁合金材料中就有銅錳鐵硅等元素，在陽極氧化過程中，銅鐵等離子溶解進入溶液是可能的，隨著陽極氧化溶液使用精密機械加工企業的增長，溶液中的銅離子含量就會增高，從而影響氧化膜的厚度或者出現表面掛灰。機械加工廠排除這種故障的措施是嚴格控制氧化工藝規范；注意掛具表面殘余氧化膜的退除，保證掛具與零件的接觸。對鍍液中的銅鐵離子雜質含量過高的問題，可以通過增加陰極面積小電流電解處理或者更新氧化溶液來解決。6．零件與夾具接觸處燒傷零件局部地方有電擊燒傷發生這種故障的原因是鋁合金零件與陰極接觸發生短路，零件彼此間接觸發生短路造成的。 所以需要加強陽極氧化零件與夾具的接觸檢查，夾具使用前須加以清洗，定要與零件夾緊，保證零件的導電良好。放置零件于氧化槽內時，注意與陰極之距離，避免發生接觸。另外要防止零件彼此之間接觸發生短路，加大零件間距離。 7．氧化膜有黑斑（黑條紋）或網狀泡沫狀花紋發生這種故障的原因主要有零件經化學除油后，遺漏出光工序即進行氧化，使遺留在零件上的水玻璃形成了硅酸所致；熱處理時化學除油液未凈；零件表面有油漬或其他污染物；氧化溶液中有懸浮的雜質；氧化后零件未洗干凈就進行封孔清理；溶液表面有懸浮雜質含銅和鐵雜質太多等。排除此類故障是要徹底進行前處理；加強氧化零件的清洗，氧化后要立即清洗干凈，避免處理液或雜質殘留于氧化膜表面；除去或更新部分氧化溶液降低溶液中雜質的污染。8．氧化零件經熱水填充處理易沾手印水印，經重鉻酸鉀填充后氧化膜色淡發白發生這種故障的原因有填充封閉溶液溫度過低，填充短；溶液pH值不當；封閉液中氫氧化鋁太多SO42含量過高；陽極氧化溫度過高導致氧化膜太薄膜孔呈開口狀等。排除此類故障主要針對調整封閉填充溶液的pH值，嚴格控制溶液成分和工藝條件；檢查和糾正封閉溶液中SO42含量和氫氧化鋁濃度；控制陽極氧化工藝條件，增加氧化等措施。 氧化膜層吸附性能不良。用酸性黑ATT染料染黑色氧化膜時，出現了發紅發藍的故障。酸性黑ATT染料是以70%的酸性藍黑l0B和30%的酸性橙Ⅱ的分子結構組成，所以當陽極氧化膜的孔隙小，吸收性能差時，分子小的酸性橙Ⅱ容易被氧化膜吸收，膜層中的酸性橙Ⅱ超過染料的比例，所以色澤就發紅。 板材和擠壓零件表面狀態的影響。陽極氧化前應將零件進行堿腐蝕除鼠標模具加工去表面硬皮，才能得到均勻的黑色，否則也會得到發紅或發花的黑色。對含硅量高的鋁合金零件，可在40mL/L～50mL/L硝酸和10mL/L左右的氫氟酸溶液中浸漬20s左右以溶解雜質，使表面留下薄層較純的鋁，以改善陽極氧化膜性能，使它具有好的吸附性能，得到均勻的黑色。染色溶液的pH值不當。 染色溶液的pH值對氧化膜染色的影響較大，因為各種染料的吸收性能均有各自不同的pH值。如pH值接近7時，酸性藍黑lOB的吸附性能好，而酸性橙Ⅱ的吸附性能比較差，所以色澤偏藍，在pH=5左右時，酸性藍黑lOB的吸附能力差，酸性橙Ⅱ的吸附能力強，故色澤就偏紅。機械加工廠排除這種故障的方法有加強氧化前的處理；適當延長陽極氧化，使氧化膜孔隙增大，以便分子大的酸性藍黑10B能順利被氧化膜吸收；控制染色溶液的pH值，避開7或5左右的值，般控制在6左右或5～6較好。

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