也谈铝材的阳极氧化

夜游神

随着工业水平的不断发展，铝合金的动应也越来越广泛，从最初的飞机制造业，门窗，汽车工业，卫浴渐渐应用到了生活的各个领域。在全世界它的年产量仅次于钢铁，在金属材料中名列第二。而铝合金最常用的表面处理方式就是阳极氧化，作为一个有点资历的结构工程师，恐怕都有必要对此有一定的了解。故我把自己这几年在铝材阳极氧化方面的一点浅见讲出来放在这里，不求权威，不求全面，权当抛砖引玉。

     铝的种类繁多，但并不是所有的铝都可以做阳极氧化的，所以我们有必要先了解一下铝的分类。

      按有无合金成分，铝材分为纯铝及铝合金。铝合金按合金系列又分为Al-Mn合金、Al-Cu合金、Al-Si合金和Al-Mg合金等。  
      按压力加工能力，可分为变形铝和非变形铝（例如：铸铝）。  
      按能否热处理强化，铝合金又分为非热处理强化铝和热处理强化铝。

       这么多的种类那我们怎么对它们加以区分呢？最好的方法当然是牌号了，不同的牌号就代表不同的种类了，铝合金的牌号用四位数表示，共有八个系列：
     1）1XXX系列：工业纯铝；  

     2）2XXX系列：Al-Cu、Al-Cu-Mn合金，；  

     3）3XXX系列：Al-Mn合金；  

     4）4XXX系列：Al-Si合金；  

     5）5XXX系列：Al-Mg合金；  

     6）6XXX系列：Al-Mg-Si合金；  

     7）7XXX系列：Al-Mg-Si-Cu合金；  

     8）8XXX系列：其它。

     用于阳极氧化的铝合金，一般采用6系列，即Al-Mg-Si合金。
    为什么不用其它系列的合金呢？因为铝镁硅合金固溶时效状态强度高，塑性也较好，焊接性好，焊接接头在焊后状态仍能保持较高的强度，此其一。
    另一方面，是因为合金成份对阳极氧化后的表面外观，也产生直接的影响。比如，含1～2%锰的铝合金，氧化后呈棕蓝色，随铝材中含锰量的增加，氧化后的表面色泽从棕蓝色到深棕色转化。含硅0.6～1.5%的铝合金，氧化后呈灰色，含硅3～6%时，呈白灰色。含锌的呈乳浊色，含铬的呈金黄至灰色的不均匀色调，含镍的呈淡黄色。一般而言，只有含镁和含钛量大于5%的铝含金，经氧化后可以得到无色透明且光亮、光洁的外观。

       另外，一个完整的牌号除了系列之外，还应包含基状态代号，因为同一种铝材，也会有不同的状态，而其力学性能和功用也各不相同。按照GB/T16475《变形铝和铝合金状态代号》标准，新状态代号规定如下：  

O： 退火状态   
H112：热作状态   
T4：固溶处理后自然时效状态   
T5：高温成形过程冷却后人工时效状态   
T6：固溶处理后人工时效状态   
     最恰当的作阳极氧化的铝合金材料是6063 T5(专不专业人家看你图纸上的材料就可以看出来了）。

   选好材后，就到了正题了，阳极氧化。那么阳极氧化究竟是通过什么样的工艺来实现的呢？基大体的工艺如下：

机加工--人工时效---抛光--零件上挂具→化学除油→热水清洗→冷水清洗→出光→清水洗→硫酸阳极氧→冷水洗→烘干→染色→封闭。

氧化后的效果一般分亚银和光银，通过着色后还可以有黑色，金色，兰色，木纹等多种颜色。其表面通过喷砂，碱蚀还以可以达到磨砂效果：120目以下喷砂可以实现，120目以上一定要通过碱蚀才可以做到。

氧化效果一般通过盐雾测试和耐磨测试加以检验，其标准各个行业各有不同，有酸性盐雾测试（AASS），铜盐加速盐雾测试（CASS），中性盐雾测试一般不采用。以酸性盐雾测试为例，一般有4小时，8小时，12小时，24小时，48小时，72小时等不同标准，可根据客户要求而定。
而对氧化影响最大的工艺环节有二个：一是氧化时间（当然，氧化液的调配，氧化电压，电流密度首先应恰当），时间太短氧化膜层太薄，而时间太长又会造成过氧化，表面会成粉末状，封闭后易脱落，所以必需掌握一个恰当的氧化时间（对大批量的生产，最好先有实验数据）。二是封闭，一方面要选择合适的封闭剂，另一方面要对封闭液的温度和封闭时间掌控得当。要想封闭效果现想，封闭温度以80度--90度为宜；封闭时间要根据产品要求来定。
题外话：本人曾有过酸性盐雾72小时的氧化经验，内行的人应当知道这要求有多高了，找遍所有能找到的氧化厂家，没人可以做得到，后经本人据厂摸索，实验，终于通过。但此间参数和条件为我和氧化厂家共有，有关商业技术机密，在此不方便透露，还请大家见谅。

铝材氧化常见缺陷及其形成原因：
1，白线:这是最常见也是最令人头痛的表面缺陷之一，其成因主要是因为材料中成份不均，含有杂质等。
2，暗影：这也是常见缺陷，其原因主要是挤压时模具固定不稳，材料流速不均匀而造成。
3，砂眼：顾名思义，由于铝材中含有杂质。
4，局部无氧化膜：装夹位置不当、氧化液太稀或是除油末干净。
5，氧化膜疏松有粉末状：氧化时间过长或是加硫酸后溶液是不均匀。
6：变形：一般氧化前或后需机加工的产品，由于加工时装夹不当或是加工中进刀量太大所引起。
7，划伤：加工、运输过程中保护不当所引起。


时间太晚了，明天还要上班，先写这么多了，欢迎同道中人共同探讨。

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