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鋁及鋁合金電解著色!

1. 目 的: 規範陽極氧化工藝作業標準2. 適用範圍: 適用於陽極氧化工藝作業3.內 容: 工藝順序: 機械拋光 --------上掛-------化學除油--------熱水清洗---------清洗-------三道--硫酸中和------- 清水----三道------化學拋光---------清水-----三道-----出光------清洗-----陽極氧化-------清洗-------封閉染色-------清洗--------幹燥-------檢查3.1 操作內容:3.1.1 機械拋光:噴砂、研磨、滾磨,機械加工處理工件表面較大缺陷或整平工作3.1.2上 掛:用具有彈性的夾具夾緊工件,保證電流流通,因為陽極氧化時夾具與工件表面都會很快生成氧化膜,在此過程中夾具與工件稍有松動即會變更觸點位置,阻礙電流流通,避免因接觸不良產生熱量而燒毀工件。只有這樣才能使陽極氧化過程正常進行。(鋁質掛具使用後需退膜才可再次使用,最好使用鈦質掛具,不用退膜可長期使用。)3.1.3化學除油:堿洗脫脂清除表面有機油脂和無機碳化物,清潔作用。工藝要求:氫氧化鈉:50~70g/L 添加適量的表面活性劑溫度:50~70℃時間:0.5~2min堿洗時間應視工件表面油汙除凈為止 3.1.4熱水清洗:熱水清洗的作用主要是脫脂和清洗堿液。堿洗後的沖洗最好先用熱水沖洗,有利於洗凈工件表面上的堿性物質。有盲孔、狹縫的工件要加強對該部位的沖洗,並甩凈其中的殘留溶液,為後序清水作準備。3.1.5硫酸中和:酸洗本身的作用是腐蝕、溶解金屬表層、與表面疏松的氧化物發生還原反應,同時它還具有強脫脂和酸堿中和作用 工藝要求:10-20℅的硫酸 常溫 2-10S3.1.6化學拋光:在特定的溶劑中,利用化學浸蝕的作用,使產品達到整平、光亮的效果。工藝要求:硫酸:10-15℅、 時間: 3-7分鐘磷酸:70-80℅、 溫度:90-110度硝酸:5-6℅3.1.7出 光:硝酸出光清除表面的氧化皮或不溶物,使表面露出結晶層。工藝要求:硝酸:200~300ml/L 溫度:室溫 時間:視黑膜退凈為止(正常5-10S)若處理雜鋁、鑄鋁還應在此配方的基礎上添加50ml/L氫氟酸,以加速除去堿洗時粘附在鋁件表面的不溶物。 3.1.8清 洗:以上清洗作用,清洗產品表面因前工序所攜帶的酸堿跟隨離子,避免帶入後工序槽中破壞槽液成分平衡,導致不良現象產生,在酸洗後最好是用超聲波清洗,特是在鈍化後的清洗,超聲波清洗時要註意壹個頻率的問題,鋁材是比較柔軟的材料,頻率過大或次數過多都很容易被打傷,如有打傷在鈍化後非常明顯,須機械加工才能掩蓋其缺陷。3.1.9氧 化:經前處理後要立即轉入氧化工序,以防因工件在大氣中擱置過久而又生成自然氧化膜而影響氧化層的質量。再度浸泡在清水中雖優於曝露在大氣中,但也不宜浸泡過久。氧化過程中溶液的溫度是至關重要的工藝條件,溶液溫度過高,成膜速度加快,氧化膜容易出現粉化;溶液溫度過低,成膜速度緩慢,所生成的膜色調偏淡,附著力差。 ---在氧化染色整個流程中,因為氧化工藝原因造成染色不良是比較普遍的。氧化膜的膜厚和孔隙均勻壹致是染色時獲得均勻壹致顏色的前提和基礎,為獲得均勻壹致的氧化膜,保證足夠的循環量,冷卻量,保證良好的導電性是舉足輕重的,在同壹型號鉛材為求得表面基本壹致的色彩,應在同壹溶液溫度下處理同樣時間硫酸陽極氧化的工藝成分及要求:硫酸:18-20g/L溫度:13-26℃電壓:12-24V電流:0.8-2.5A/dm2時間:30-50min 3.2.氧化染色原理陽極氧化膜是由大量垂直於金屬表面的六邊形晶胞組成,每個晶胞中心有壹個膜孔,並具有極強的吸附力,當氧化過的鋁制品浸入染料溶液中,染料分子通過擴散作用進入氧化膜的膜孔中,同時與氧化膜形成難以分離的***價鍵和離子鍵。這種鍵結合是可逆的,在壹定條件下會發生解吸附作用。因此,染色之後,必須經過封孔處理,將染料固定在膜孔中,同進增加氧化膜的耐蝕、耐磨等性能。3.2.1染色前的水洗

陽極氧化之後,氧化膜的膜孔中殘留有硫酸溶液,因此,染色之前必須將鋁制品徹底清洗幹凈。避免給染色槽帶人雜質離子,尤其是磷酸根離子、氟離子等,在染色槽之前設立純水清洗,並且要對水質進行監控是十分必要的。清洗三道:最後壹道清水水質要求:純凈水或去離子水 PH值:7-8 時間:1-2分鐘 溫度:常溫 3.2.2 染色槽的配制

在染色所用的染料中,大多數是有機染料,有機染料容易發黴。為有效地防止槽液發黴,配制槽液前,可以用漂白粉,苯酚壹類的藥物將槽體消毒。配制槽液時,加人防黴劑可以有效地延長染色液的使用時間。槽液配好之後要存放數小時,才能投入使用,為保證ph值穩定,可以加入醋酸——醋酸鈉緩3.2.3 染色過程控制

(1)溫度染色過程中,染色速率隨溫度的升高而加快,因此,染壹定深度的顏色所需的時間隨溫度升高而縮短。同時,槽液溫度上升,同步封孔也會加快,如果溫度過高,同步封孔過快,在染料分子還未有足夠量吸附在膜孔中,染料的積聚就會因氧化膜的膜孔閉合而中止,無法達到要求的深度,而相對較低的溫度下染色,可以染出更深的顏色,但相應的時間要長,因而,針對不同的色澤要求,可以適當調整染色溫度,避免染色時間過長或過短。 (2)染料濃度根據吸附定律,在壹定工作條件下,染料在陽極氧化膜上的吸附量隨著染料濃度的提高而增大。不過,這壹規律只在氧化膜本身還具有吸附能力時適用。對於不同深度的顏色,染料濃度也應作相應調整,在最初配制槽液時,盡可能配制較低濃度的溶液,隨著生產的進行,染料不斷地消耗,要不斷補充消耗的部分,補充時要少量多次。如果對染料進行濃度測定,要考慮雜質離子的影響,實際的有效濃度跟檢測可能有較大差別,因此,要定期對染色槽的實際染色力進行對比檢測。為保證穩定的染色力,生產壹段時間後,可以部分的更換或調整槽液。 (3)時間跟電解著色壹樣,當其它條件不變時,顏色隨時間的延長逐漸加深,壹般情況,當氧化條件確定,染色液濃度、溫度等確定。我們只有通過調整染色時間以獲得客戶要求的顏色深度,如果染色時間太短就已獲得所要求的顏色,這存在兩點弊端,壹是上色太快,要獲得均勻壹致的顏色不容易;二是上色太快,所獲得的顏色耐侯性不夠。染色時間太長,或者無論染多長時間都不能獲得要求的顏色深度,此時我們要考慮氧化膜是不是太薄或者染料濃度太低。 (4)ph值壹般要求ph值是5~6,穩定的ph值對染色非常重要,對混合染料尤其如此,不同的ph值,可能會有不同的色調,為加強ph值的穩定性,在配制槽液時加入緩沖溶液是壹種可行的辦法,同時要加強染色前的水洗,避免帶人酸性物質。3.2.4 染色後水洗染色之後,要將鋁制品進行水洗,以除去附在鋁制品表面的浮色,此時要註意水洗槽的水質,因為染料分子與氧化膜的結合是可逆的,當水中存在較多雜質離子時,會促使染料分子與氧化膜分離進入水中,此時就表現出褪色,這種褪色往往是不均勻的,最終導致同壹支料上產生色差。3.2.5封孔封孔處理是陽極氧化不可缺少的壹部分,在氧化染色後,唯有進行封孔處理才能保證染色膜的原有顏色,封孔工藝可以有多種,蒸氣封孔、熱水封孔、中溫封孔都是不錯的選擇,部分染料還可以選擇冷封孔工藝。封孔後可能會因為褪色而使顏色較封孔前略為變淺3.2.6清水最後壹道清水必須是去離子水或純水,如過純水前清洗效果很好,最後過壹道純水就可以進入幹燥工序了,而且效果也會很好。3.2.7幹燥 壹般生產量不是很大的情況下,可以用潔凈的空氣吹幹,如不能保證空氣的潔凈度,是不可取的。 在硬件具備的條件下,可以使用流水線烘幹,可以先吹(在保證空氣的潔凈度的前提下)表面的水跡,再在60-70℃的溫度下,烘幹15分鐘,可以達到烘幹老化的效果。4.0檢驗4.1 簡易檢察方法:4.1.1.觀 顏 色:已生成氧化膜的純鋁表面呈乳白色,鑄鋁、雜鋁呈灰黑色。未生成氧化膜的表面呈透明的亮白色,有的表面還附有粉紅或灰黑的掛霜。4.1.2.測 電 阻:已生成氧化膜的檢測時有電阻,常壓下不導電;未生成氧化膜的檢測時導電。4.1.3.劃 痕: 已生成氧化膜的表面很硬,用針劃時打滑,無劃痕。未生成氧化膜的表面很軟,用針劃時有阻力和劃痕。4.1.4.聽 聲:已生成氧化膜的敲打時發出清脆聲。未生成氧化膜的敲打時發出悶聲。4.1.5.著色檢驗:已生成氧化膜的在染料溶液中能很快染上色。未生成氧化膜的在染料溶液中染不上色。4.2. 常規檢測:4.2.1 外 觀:無白斑、水印、流痕、夾縫或盲孔內無殘液、氧化前劃傷目視不明顯的可接受(具體根據客戶要求檢查)、氧化後的劃傷不允許有4.2.2 顏 色:比對樣板不可有明顯的差異,同壹套產品的配件不可顏色差異。4.2.3 紋理效果:同壹位置的配件紋理必須壹致。4.2.4 膜 厚:5—20um4.2.5 鹽霧試驗:陽極氧化—248H,化學氧化—168H4.2.6附 著 力:3M膠紙無掉膜或掉色現象。分類缺點項目標 準缺陷判定A面B面C面檢驗工具數量C RIMAJMIN備註外觀顏色△E<0.3△E<0.3△E<1.0目視/分光儀批量≤ 500pcs 抽 1-3pcs:批量≥500pcs 抽3-6pcs:V 紋理效果參照樣板無差異目視V 水印不允許不允許不允許目視V 白斑不允許不允許不允許目視V 手印不允許不允許不允許目視V 劃/碰傷不允許不允許 目視 V 毛邊不允許不允許 目視 V 掛灰不允許不允許不允許目視V 尺寸參照樣板無差異卡尺V 信耐測試膜厚導電氧化:1.5-3um;陽極氧化:8-20 um膜厚儀批量≤ 500pcs 抽 1-3pcs:批量≥500pcs 抽3-6pcs V 鹽霧導電168H 陽極240H鹽霧機V 導電導電氧化必須導電;陽極氧化不導電或電阻無窮大萬用表 V 耐曬度室內:6H 室外:8H 無變化戶外曝曬試驗 V 擦拭測試用濕布條擦拭產品表面50次無掉色濕布條V 註:膜厚:可以采用平均氧化膜厚度表示,但在任何時候都不允許氧化膜的最小局部膜厚低於最小平均膜厚的80%級別 最小平均膜厚,μm 最小局部膜厚,μmAA5 5 4AA10 10 8AA15 15 12AA20 20 16AA25 25 204.3國際標準及方法對照標準號標準名稱等效采用國際標準ISO標號GB8015.2-87鋁和鋁合金陽極氧化膜厚度的試驗方法 分光束顯微法2128-1976GB8752-88鋁及鋁合金陽極氧化 薄陽極氧化膜連續性的檢驗 硫酸銅試驗2085-1976GB8753-88鋁及鋁合金陽極氧化 陽極氧化膜封閉後吸附能力的損失評定 酸處理後的染色斑點試驗2143-1981GB8754-88鋁及鋁合金陽極氧化 應用擊穿電位測定法檢驗絕緣性2376-1972GB/T12967.3-91鋁及鋁合金陽極氧化 氧化膜的銅加速醋酸鹽霧試驗(CASS試驗)3770-1976GB11110-89鋁及鋁合金陽極氧化 陽極氧化膜的封閉質量的測定方法 導納法2931-1983GB/T12967.1-91鋁及鋁合金陽極氧化 用噴磨試驗儀器測定陽極氧化膜的平均耐磨性8252-1987GB/T12967.2-91鋁及鋁合金陽極氧化 用輪式磨損試驗儀器測定陽極氧化膜的耐磨性和磨損系數8251-1987 以上檢測項目和參數都是以國標常規檢測為準則,在客戶無要求的情況下可以作為標準,如需更改當以客人要求為標準。5.0鋁氧化染色不良分析5..1、染不上色 5.1.1分析原因和改善方案:1、陽極氧化膜厚不足。解決的辦法是檢查陽極氧化工藝是否規範,看溫度,電壓,導電等因素是否穩定,若有異常,請相應調整規範之,若無異常,可適當延長氧化時間,保證膜厚達標。 2、染液pH值太高,此時,可用冰醋酸將pH值調至規範值。 3、氧化後工件在水槽中放置時間太久。提倡及時染色,如果這種情況已經發生,可將工件放在陽極氧化槽中或硝酸中和槽中適當活化處理後再進行染色,效果會很好。 4、選用染料不當。需選用合適染料。 5、染料已分解或黴變,此時需更換染料。 6、氧化溫度過低,導致皮膜致密。可適當提高氧化溫度。 7、導電不良。可能陽極銅桿或陰極鉛板接觸不良所示批量導電不良。註意清洗陽極銅桿及陰極鉛板,保證接觸良好。 5..2、白點、露白 1、水洗不幹凈,應加強水洗。 2、水洗所用的水太臟,易汙染皮膜,此時應更換水,保證水洗質量。 3、氧化皮膜受到空氣中煙塵,酸、堿霧的汙染。加強水洗,及時染色,及時轉移可大幅度減輕此癥狀。 4、氧化膜受到油汙、汗漬的汙染。必須加強防護,不可用手觸摸工件的外觀面。 5、染液內有不溶解的雜質,受油汙染,破壞正常染色,此時應過濾或更換染液。 6、工件縫隙、深孔中有殘酸流出,對這類工件要加強水洗。 7、染液受到Cl-汙染,致染色工件發生點腐蝕,此時必須更換染料,平時應註意避免在操作過程中引入雜質離子。 5.3、色淺、色差 1、皮膜厚度不均。可能原因是陽極氧化槽液溫度、濃度不均,應對槽液進行壓縮空氣攪拌,大幅度解決此類問題。 2、染液溫度或濃度不均。引入攪拌工藝。 3、染色速度過快。工件底部先進入染液中而最後離開染液,因此底部最易染深。解決的辦法是調稀染料,適當延長染色時間。 4、導電不良。可能掛具松動造成,註意掛緊可避免此類問題。 5、染料太稀,可添加染料,提高濃度。 6、染液溫度太低。可給染液加溫至60℃以下。 7、染料溶解不當,或有不溶染料飄浮,此最易產生色差。解決的辦法是改進染料溶解。 5.4、染色發花,逃色 1、染液pH值偏低,可用稀氨水調到規範值。 2、清洗不幹凈。應加強水洗。 3、染料溶解不完全,加強溶解致完全溶解。 4、染液溫度太高,降低溫度。 5、氧化膜孔隙小,原因是氧化溫度太低,抑制皮膜被硫酸溶解,可適當調高氧化溫度避免此問題。 6、染色上色太快,而染色時間太短,可調稀染液,降低染色溫度,適當延長染色時間。 7、封孔溫度太低,加溫解決。 8、封孔液pH值太低,用稀氨水調高到規範值。 9、染色表面易擦掉。主要原因是皮膜粗糙,壹般是氧化溫度太高所致。應註意控制好氧化溫度在規範範圍之內 5.5 夾具分析:(設計理念)保證電流流通:夾具要有壹定的橫截面積。壹定截面的夾具也就有足夠的彈力和夾緊力,使工件與夾具保持良好的接觸,保證所夾工件陽極氧化時所需電流正常流通。避免因接觸不良產生熱量而燒毀工件。保證陽極氧化質量:同時要考慮裝夾位置的合理性,因為其他原因可能出現的異常現象。夾具材料的選擇:制作夾具以選擇硬質鋁材為好,硬質鋁材彈性好,緊固耐用防止工件裝夾變形:夾具非同掛具,夾具要有彈性。裝夾變形的工件時尤需註意,應避免用力過猛導致工件變形防止裝夾過松:當工件裝夾過松時,夾具與工件之間的電流會時通時斷,在這種情況下很可能把工件燒毀定