硬质阳极氧化表面缺陷(金属腐蚀之美)(1)

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阳极氧化是一种金属表面处理工艺,主要应用于铝以及铝、钛、镁等合金,其中铝及铝合金的阳极氧化工艺最为广泛,例如色彩繁多的充电宝外壳,人们熟知的苹果公司系列产品,如iPhone5、5S、iPhone7等机身外壳,都使用了铝材质的金属 阳极氧化工艺。

阳极氧化工艺的优点是使金属产品兼具轻便性、耐用性等,在着色的同时不失去金属质感,不掉色,使用寿命长。表面还能做出多种效果和纹理。

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示意图,左为光面效果,右为磨砂效果

那么“阳极氧化”的原理是什么呢?

阳极氧化是将铝、钛及其合金等金属置入酸性电解质溶液中,通高压直流电,使金属表面生成氧化膜的过程。通俗一点说,就是经过技术员的精心操控,让金属表面“腐蚀”,从而产生“阳极氧化膜”。

金属在自然环境中,会产生一层自然氧化膜,这种自然氧化膜对于工业加工来说,并无多大用处。但是金属经过阳极氧化处理后,表面会形成一层“阳极氧化膜”,此膜层可以极大提高金属性能。

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(阳极氧化层微观示意图)

拿铝合金举例,其优点是加工性能好、比强度高等,但其缺点是:硬度低、耐磨性较差、熔点较低,使用温度不能超过200°…这些缺点限制了铝及铝合金的加工及使用。

但经阳极氧化处理后的铝合金,极大增加了耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性、绝热性等。

阳极氧化处理后的效果按颜色可分为:本色阳极氧化、单色阳极氧化、双色阳极氧化、渐变色阳极氧化等;按表面光泽可分为:纹理和光面

本色阳极氧化:顾名思义,即保持金属本色,不作着色处理的阳极氧化工艺。

单色阳极氧化:仅着一种颜色,是应用最广泛、技术最成熟的工艺。(后文会详细讲解着色工艺)

双色阳极氧化:也叫二次阳极氧化。即一种零件经两次阳极氧化,从而产生的不同颜色和光泽度。如iPhone5 的机身与后壳logo:

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渐变色阳极氧化 :是近年来逐渐流行的一种工艺,如电子烟外壳(吸烟有害健康,仅作举例) 。渐变色阳极氧是将铝合金进行阳极氧化处理后,再进行多次着色及渐变处理,从而达到想要的效果。

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纹理阳极氧化:经过磨砂等工序处理,再进行阳极氧化,可以使金属产品表面达到想要的效果。

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光面阳极氧化:光面又被称为“镜面”,一般在处理前后分别经过一道抛光的工序。如iPhone7的亮黑款工艺。

阳极氧化具体步骤

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预处理:主要有喷砂、抛光等处理。

去污脱脂:去除工件表面的油污,方便后续加工。

碱蚀:阳极氧化之前,金属有一层自然氧化膜,此步骤就是为了去除之前的自然氧化膜。

酸洗:经过前一步骤后,表面会有一层灰白色的散灰物质,需要酸洗去除。

化学抛光:指用化学溶液浸泡工件表面,可一定程度上消除磨痕,使表面更平整。这里的抛光并非是机械抛光,虽然阳极氧化前会用机械抛光做预处理,但阳极氧化后还会配合化学或者电化学抛光,以此得到更好的表面处理效果。

再次除灰:抛光后,工件表面会由于遭受化学溶液腐蚀而变色,产生积灰,因此需要再次进行除灰处理。

阳极氧化:按需选择阳极氧化溶液,进行阳极氧化处理。目前阳极氧化溶液主要有三种:铬酸、草酸和硫酸。其中硫酸是最为常用的一种,市面约95%的阳极氧化是在硫酸中进行的,通常我们所说的“阳极氧化”,就是指“硫酸阳极氧化”。其特点是耐腐蚀、不导电、绝缘性佳、易着色等。

活化:将阳极氧化膜的孔扩大,为着色做准备。

除酸清洁:清洁前面步骤残留的酸性溶液,保证染色质量。

着色 :主要通过电解、化学等方法。其中电解是通过电流和电解质溶液来处理氧化层,使金属材质获得不同的颜色。化学方法则是用染料给产品上色。

*危险,非专业人士切勿实验!!!

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封孔处理:

前文所说,阳极氧化膜有许多微小的孔。在完成着色后,需要将孔隙封闭起来,否则会吸附其他污染物,容易附着指纹、灰尘等,导致工件耐腐蚀性变差,影响表面美观和使用寿命等。特殊要求除外。

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(阳极氧化膜微观结构图)

以上就是金属件阳极氧化流程,并非每一步都是必要步骤,而是根据实际情况来进行处理。

文/Eva

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