技术丨铝型材阳极氧化封孔工艺优化与维护-惠州富坤阳极氧化有限公司

铝材常温封孔质量的影响因素有：封孔液中的封孔物质镍盐、氟离子、封孔添加剂及其含量，这3个因素是决定铝材封孔质量效果的关键性因素；溶液的PH值、温度和封孔时间是影响铝型材封孔质量的重要条件因素；而提高槽液的洁净度、减小杂质的含量是铝材封孔质量的重要保证，经过试验表明，阳极氧化处理，保证铝材常温封孔质量适宜生产工艺条件很重要。

封孔工艺的优化

工艺流程一般工业上均采用如下的生产工艺流程：常温脱脂→水洗→碱蚀→水洗→水洗→出光→水洗→水洗→阳极氧化→二次水洗→封孔→二次水洗；

一、***浓度优化：生产实践表明，当其它工艺条件不变时，随着***浓度的增大，阳极氧化过程中***对氧化膜的溶解作用明显加强，氧化膜孔锥度加大，封孔变得困难，因而封孔时间需要适当延长。一般情况下，***浓度超过185g/L即对厚膜的染斑试验产生明显影响，但***溶度过低，阳极氧化膜着色性能不佳，故实际生产中，需要权衡控制在合理范围内。

二、镍离子溶度优化：封孔是通过镍离子进入氧化膜孔、水解沉淀得以实现的。镍氟体系常温快速封孔的机理是溶解一沉积反应，反应产物（塞孔物质）主要由Ni（OH）、A1OOH、AlF3组成，是金属盐的水解沉积、水化反应和形成化学转化膜三种作用的综合结果。镍离子填充速度直接影响封孔速度，其含量对封孔质量影响很大，镍离子溶度越高，封孔质量越好。

但是常温封孔对坯料挤压色差掩盖作用十分有限，含量过高氧化膜底色发青，色差明显。故镍离子浓度控制在1.0～1.3g/L为宜，实际生产中镍离子在0.9g/L以上即可保证封孔质量。

三、氟离子溶度优化：氟离子对氧化膜起电中和作用，膜表面电性转负，有利于镍离子向孔内扩散和水解。另一方面，氟离子半径小，可以吸附在膜孔内，与孔壁的氧化膜反应生成氟铝络合物，从而使孔内铝离子积累和PH升高，有利于Ni向膜孔内表面的迁移和水解，生产实践表明，氟离子浓度在0.3～0.6g/L为宜，过高易起粉，阳极氧化，过低则封孔不良。

同时在封孔过程中，氟离子消耗速度比镍离子快，故需经常补充，但不推荐单独添加氟化氨或NH4HF2，一则易造成槽液老化；二则易引起槽液PH起伏过大；三则添加物易与镍离子起络合反应造成实际补充到槽液中的游离态氟离子十分有限。

四、PH值优化：提高槽液PH值，能有效降低氟离子消耗，促进镍离子的吸收，封孔质量提高。但PH值太高时镍盐易水解，槽液浑浊严重，型材表面容易产生白灰，槽液PH值太低时，不足以造成镍盐水解，达不到封孔效果。依生产实践，新槽PH一般控制在5.8-6.2封孔效果比较好，老槽PH控制在6.0-6.5为宜。

五、封孔温度优化：温度太低时，F与氧化膜反应弱，不足以引起镍盐水解，影响封孔效果，常温封孔槽冬天一般也需要加温维持在一定温度。正常情况下，封孔温度越高，封孔时间可以适当缩短。老槽或者氟离子含量低于0.3g/L槽，往往需要加热到30℃以上才能正常封孔。依生产实践，当封孔温度低于25℃或高于35℃均会出现封孔不良。

六、封孔时间优化：封孔先做的部位是氧化膜膜口处，随时间增加，逐渐深入膜孔内部从而完成封孔，在整个封孔过程中，前半段时间封孔速度快，后半段时间封孔速度慢。

依生产实践，白料、喷砂料、色料封孔时间存在较大差异，不能一味根据膜厚高低按比例分配封孔时间，尤其是古铜料和黑料，虽然氧化膜膜底会沉积3-8UM着色微粒，但过短的封孔时间会造成脱色黏胶***。封孔时间稍长即容易起灰，需要车间操作者根据实际情况决定封孔时间。由于现代添加剂的发展，目前市场上已出现长时间（30分钟）封孔不起灰的封孔剂，这对自动化生产十分有利。

七、陈化过程优化：封孔过程中氧化膜根部未完全封闭，需要陈化一段时间。正常工艺条件下，封孔后自然陈化1-3天内即可达到***标准，但是自然封孔膜抗热裂性能不佳，部分厚膜料在外暴晒一段时间即会出现明显裂纹。采用热纯水陈化能显著提高氧化膜热裂性，热纯水电导率不大于50；温度60-80℃；时间1um/min；热水洗温度对表面质量影响比较明显，过高的陈化温度会起灰。

阳极氧化技术的应用

铝及铝合金虽具有许多优点，阳极氧化，但由于铝的电极电位较低，当在潮湿的气氛中与其他高电位金属接触时，极易产生接触腐蚀。同时，由于铝表面硬度不高，也不能防止磨损而造 成的***。如采用阳极氧化处理获得均匀致密的氧化物膜，其厚度一般为3～30μm，从而可显著地提高铝及铝合金制品的耐磨损性、耐腐蚀性，增加色泽外观。上述处理的铝及铝合金已成功地应用于飞机、火箭、建筑及装饰等要求耐磨损、耐腐蚀方面。

一、直流阳极氧化时间对膜层性能的影响

特定时间范围内，随氧化时间的延长，铝材阳极氧化，膜厚度增加很快，氧化时间gt;50min后，膜厚度几乎不再增长。氧化前，实验用工业纯铝L2基体的显微硬度约4615HV。经阳极氧化的试样表面显微硬度极度提高，但随氧化时间的增加，尤其是氧化时间20min后，膜硬度迅速下降。其原因是(i)氧化膜分为阻挡层和多孔层，阻挡层硬度很高，而多孔膜层硬度较低。在氧化初期，阻挡层硬度对膜层的硬度影响占优势，随着氧化时间的延长，多孔层增厚，阻挡层的影响减小，从而导致表面的显微硬度降低。(ii)在氧化膜的生长过程中，成膜反应和溶膜反应同时进行。当成膜速度大于溶膜速度时，一定时间内膜层厚度不断增加，随着氧化膜膜层向基体不断延伸的同时，多孔层的孔壁逐渐变薄，孔径逐渐增大，导致显微硬度随氧化时间的增加呈下降趋势。值得注意的是，封孔后，随氧化时间的延长，氧化膜的硬度下降趋势减缓。氧化时间为40min，能同时获得相对较好的膜厚度和膜硬度。

二、直流阳极氧化电压对膜层性能的影响

氧化膜厚度随着氧化电压的升高几乎呈线性增加。这是因为一定电压范围内，氧化电压越大，氧化膜的阻挡层越厚，而多孔层的产生和增长是建立在阻挡层不断向铝基体延伸的基础上的，阻挡层越厚，则产生的多孔层越厚膜层表面显微硬度亦随氧化电压的增加而增加。这是因为提高氧化电压，氧化膜的生长速度加快，成膜时间缩短。膜层发生化学溶解的时间减少，其厚度和硬度相应提高。值得注意的是氧化电压超过10V后，膜硬度增长趋势相对减缓。

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