【氧化联盟】铝与铝合金的氧化处理工艺教程 第三节 特种阳极氧化，我来为大家科普一下关于铝硬质氧化工艺流程?下面希望有你要的答案，我们一起来看看吧!
铝硬质氧化工艺流程
【氧化联盟】铝与铝合金的氧化处理工艺教程 第三节 特种阳极氧化
第三节 特种阳极氧化
一、 瓷质阳极氧化
1、 瓷质阳极氧化的特点、用途和类型
瓷质阳极氧化，实际上是由铬酸或草酸等阳极氧化法衍生而来的一种较特殊的氧化方法。利用铝合金在电解溶液中生成阳极氧化膜的同时，有些灰色物质被吸附于正在成长的氧化膜中，从而获得厚度约为6～20um的均匀、光滑以及有光泽的不透明的类似瓷釉和搪瓷色泽的氧化膜。此外，其膜层还具有耳下的特性：
（1）良好吸附能力，可以染成各种较深的色彩，装饰效果很好。
（2）膜层与基体金属结合力十分良好，可以经受冲压加工。
（3）膜层致密、有高于硫酸阳极氧化膜的抗腐蚀性能，有较高硬度和耐磨性，良好的绝热性和电绝缘性。
（4）膜层的不透明性可以遮盖加工上的缺陷，故对铝制件表面的机加工要求较低。
（5）通常在硫酸阳极氧化中不能达到满意外观的铝材，进行瓷质阳极氧化后，往往能够获得良好的表面装饰效果。因此，该工艺对铝材要求较低。瓷质阳极氧化已广泛应用于各种仪表、电子仪器上高精度零件表面或轻工产品表面的防护和装饰。
瓷质阳极氧化的电解液，目前配方很多，主要可分为二大类：
① 在草酸或硫酸电解液中添加稀有金属元素（如钛、锆、钍等）盐类。在氧化过程中，主要依赖于所添加盐类的水解作用，产生发色物质沉积于整个氧化膜的孔隙中、形成似釉的膜层。膜层质量好，硬度较高，可以保持零件的高精度、高光洁度。电解溶液的价格昂贵，使用周期较短，而且对工艺条件的控制要求十分严格。
② 以铬酸酐为基础的混合酸电解液。它具有成分简单、价廉、形成的膜层弹性好等优点，但膜层硬度比较低。在装饰性铝制品表面处理中，得到广泛的应用。
2、 瓷质阳极氧化工艺流程
铝制件--轻微机械抛光--化学除油--热水清洗--冷水清洗--HNO3中光泽处理--冷水清洗--瓷质阳极氧化--冷水清洗--蒸馏水洗--染色--冷水清洗--蒸馏水（pH5～6、沸水）封闭--干燥--轻机械抛光亮--成品。
3、 溶液配制（以1号配方为例）
根据容积计算好所需要的化学药品：首先将草酸软钾溶解在5O～60度的蒸馏水中，倒入槽内，然后加入草酸、硼酸、柠檬酸，最后加蒸馏水至工作液面，搅拌均匀。用草酸调节pH值达到l.8～2.0，经调试氧化合格后，即可生产。
4、 瓷质阳极氧化溶液成分对氧化膜性能的影响
配方1：
（1）草酸钛钾的影响
铝在草酸钛钾溶液中阳极氧化得到陶瓷般的不透明白色膜层，是自古以来就知道的有名的特殊氧化法。草酸钛钾在溶液中的含量不足时，所得氧化膜是疏松的甚至是粉末状的，含量必须控制在工艺范围内，使膜层致密、耐磨和耐腐蚀。
（2）草酸的影响
草酸能促进氧化膜的正常成长。含量过低，膜层变薄；含量过高，会出现溶液对膜层的溶解速度过快，使氧化膜疏松，降低膜层的硬度和耐磨性。
（3）柠檬酸和硼酸均对膜层的光泽和乳白色有明显的影响，还能对溶液起缓冲作用，提高溶液的稳定性。适当提高含量可提高氧化膜的硬度和耐磨性。
配方2、3：
（1）铬酸的影响
铬酸在电解液中，除了影响溶液的电导和氧化膜生成速度外，还在很大程度上影响膜层的颜色。在相同的工作条件下，如不添加铬酸酐，则膜层呈现半透明状。随着铬酸酐添加量的逐步增加，膜层的透明度随之而降低，并向灰色方向转化，仿瓷质效果提高。当铬酸酐含量在工艺范围内时，仿釉氧化膜的色泽最佳。超过范围，仿釉效果下降，并且会出现过腐蚀现象。
（2）草酸的影响
在电解液中，随着草酸含量的增加，膜层的仿釉色泽逐步加深。但当其含量过高时，膜层的透明度下降使产品的外观形成类似普通黄色的氧化膜，草酸含量应控制在工艺规范之内。
（3）硼酸的影响
在草酸铬酸混合液中，硼酸含量增加，能显著地改善氧化膜的成长速度，同时膜层向乳白色转化．含量过高，氧化速度反而降低，同时，膜层一般向雾状透明转化。
所以瓷质阳极氧化电解液中，硼酸的增加使仿釉膜层的颜色向不透明的灰色方向转化；草酸含量的增加会使膜层向黄色方向转化，而硼酸含量的增力马，膜层向乳白色方向转化。总之，电解液成分的适当配比对瓷质氧化膜色泽起着决定性的作用。
5、 瓷质阳极氧化工艺条件对氧化膜性能的影响
（1）时间的影响
关于配方2、3的氧化时间对仿釉氧化膜成长速度，当膜层厚度达到16um以后，其成长速度极为缓慢，从氧化60分钟至100分钟之间布膜厚只增加了2um左右。说明其膜层的极很厚度与铬酸阳极氧化法具有相同之处，是很低的。
（2）温度的影响
电解液的温度升高，膜层的成长速度增加温度过高，其膜层的厚度反而下降。膜层的透明度也随之提高，表面粗褪而无光泽。在恒定的电压条件下，电流密度随温度的提高而自动增添，因此氧化膜的透明度及光泽变化可以认为是温度和电流密度相互影响的综合结果，其中起主导作用的应该是温度的变化。
（3）电压的影响
电压对仿釉瓷质氧化膜的主要影响是膜层的色泽。过低的电压下，膜层薄而透明。过高时，膜层由灰色转变为深灰色，不能达到装饰的目的。综上所述，瓷质阳极氧化膜的色泽，在特定的电解液中，可以通过变更工作条件来控制。
一般采取以下方法：
① 恒定电压、温度，变动氧化时间；
② 恒定电压、时间，变动氧化温度；
③ 恒定温度、时间，变动氧化电压。
从效果和操作方便来看，以③为佳。但为了便于控制色泽，也可采用①，在氧化过程中，可以中途将零件取出，随时校对膜层色泽，若不合要求还可继续进行氧化。
6、 工艺说明
配方1：化开始后以2～3A/dm2的阳极电流密度，在5～10分钟内调节电压到90～120V进行氧化，然后保持电压恒定，电流随着膜层增厚、电阻变大而自然下降，经过一段时间，电流密度使达到一个稳定值（1～1.5A/dm2），直至氧化结束，到规定时间后断电取出零件。
氧化过程中，溶液会变成棕色。这是由于生成偏钛酸的缘故。氧化结束后，溶液的颜色又会消失，这种变化对氧化过程没有影响。溶液中适当提高柠檬酸与草酸含量，使pH值降为1～1.3,可提高氧化膜硬度和耐磨性。
配方2、3：氧化开始后，将电压由零逐步调节到20～40V，然后保持电压在20～40V范围内的某一定值，直至氧化结束，到规定时间，断电取出零件。溶液中杂质最大允许含量为A13 30g/L，C1- 0.03～0.04g/L，Cu2 lg/L．超过含量，需稀释或更换溶液。
二、阳极氧化与丝网印刷工艺
（一）阳极权化与丝网印别工艺的特点和用途
随着铝和铝合金阳极氧化工艺的广泛应用和不新发展，各种装饰性表面处理新工艺如雨后春笋般地涌现出来。阳极氧化与丝网印刷工艺特点，就是用装饰性阳极氧化和丝网印刷等工艺在铝及铝合金表面进行综合性处理，从而获得一次氧化、多次染色，二次氧化、多次染色的色彩鲜艳的双色或多色的有规则的字、线、图案和花纹。特别是经过二次氧化多次染色处理形成的凹凸形图案花纹，富有立体感，装饰效果很好，打破了铝制件表面花色单调的局面。阳极氧化与丝网印刷工艺简单、经济。主要用于仪表和电机、电器的标牌以及轻工产品的装饰件，如铝制化装品容器及书写工具的表面处理等等。
（二）丝网印刷
丝网印刷即丝网露印，简称丝印。印刷双色或多色有规则的花纹图案，方法很多，丝印是其中较经济、简单而又可行的一种方法。丝印原理与蜡纸油印原理相似。用橡胶板（或硅橡胶板）刮刀将印料从丝网露孔图案的上面挤压渗透到下面的基材表面，从而形成局部的永久装饰性油墨图案或暂时起防护作用的油墨图案。
（1）丝网制备
1）丝网材料的选择用于丝印工艺中的丝网材料种类和规格较多，一般常用150～300目的涤纶丝网和尼龙丝网。因为它具有弹力好、强度高、伸缩性小、能够耐多种溶剂及酸碱的腐蚀等优点，因此使用寿命较长，是目前较理想的丝印用网。
2）丝网框架制作常用木质框架。一般选用质硬、不易变形的干燥木料，如铁杉、红松、楠木等制作。框架以20x20 ～ 30x30mm的木条，带胶樟接．
3）绷网 绷网有机械绷网和手工绷网两种方法，木质框架一般采用手工绷网法（如翻拉绷网法和嵌压绷网法）。
① 翻拉绷网此法效率较高，质量好，方法简单易行。首先将丝网裁剪成每边比框架对应边长5cm的块料，在框架的任一边上刷涂粘结剂，与丝网的对应边粘接。同时在框架的另三边，平行于框边粘接三根木条，其距离为框架厚度的1/5～2/5。待粘接剂干燥后，先将与第一条相对的木条翻上框架，用铁钉钉牢，然后同时翻拉另外两根木条，并钉牢，即得绷紧的丝网框。采用翻拉绷网，用力要均匀，注意丝网经纬线的相互垂直。
② 嵌压绷网先将丝网用铁钉或胶水固定在嵌槽以外的木框上，然后将嵌条压入嵌槽内，使丝网紧绷。用此法绷制，其丝网绷紧程度的一致性较好。
4）丝网预处理绷好的丝网，应进行除油处理。因为丝网上任何油脂、杂质及网孔堵塞，都对丝网图形的制作产生不利影响。
常用处理方法如下：
A 去污粉除油将绷好丝网浸湿置于平台上，用毛刷蘸取去污粉刷洗丝网，待丝网亲水后即用清水冲洗千净，晾干即可。
B 溶剂除油用棉纱蘸取丙酮、酒精或香蕉水等擦拭丝网表面，晾干后待用．
C 碱液除油用10%的氢氧化钠溶液刷洗，然后用水清洗干净、晾千即可．
（2）丝网图形制作
丝网图形的制作方法有直接法和间接法两种。
直接法是依附于丝网上的感光膜直接用光化学法将图形建立在丝网上。间接法是将预先在载体上制作完毕的图形转移贴附于丝网上。在铝和铝合金的丝网印刷中，由于一般采用木质框架，所以不太适宜用直接感光法来制作图形，通常均采用间接法制作丝网图形。方法如下：
1）铜箔板漆膜转移法
锌板与铜箔板漆膜转移法的工艺完全相同，只是锌板图形的腐蚀液有所不同，腐蚀深度需严格控制。敷铜箔板具有腐蚀简单，腐蚀深度一致性好，金属材料消耗量少等优点，故而已逐步取代锌板。这里仅介绍铜箔板漆膜转移法。
① 工艺过程
a、图形用液体感光胶或G1l笼翻搅蚀干膜敷于铜箔板上，经曝光、显影等工序，建立抗蚀图形，经腐蚀（用三氯化铁、氯化铜等）后，得到凸起的铜箔所组成的图形。
b、涂覆脱膜剂可选用凡士林或生橡胶的汽油溶液，均匀涂布于图形板面上。若用生橡胶溶液作脱膜剂时，需待胶膜稍干后方可喷漆。
c、喷漆漆膜厚度不能超过铜箔厚度，漆膜应保持良好韧性。
漆液配方：
配方1：
硝基软性清漆 200mL
碱性镍 3～5g
蓖麻油 2～3mL
香蕉水 适量
配方2：
硝基清漆 200mL
碱性镍 3～5g
蓖麻油 5～lOmL
香蕉水 适量
d、打磨对于面积较大的图形线条，宜采用铲削的方法去掉漆膜，对精密图形宜用360゜以上的砂纸水磨或加少量汽油打磨至铜箔图形全部裸露，并清洁表面。
e、转移图形转移上网前，必须刮除图形板四周的漆膜包边，然后将图形板漆膜朝上置于丝网下面，使丝网与漆膜紧贴，用棉纱沾适量香蕉水在丝网面上擦拭。粘接漆膜图形时应迅速有力，一次完成，切忌反复擦拭或用手指按压未粘牢部分，以防被溶化的漆浆堵塞图形网孔。未粘牢的局部，可用描笔沾少量香蕉水，轻微点粘。
f、脱膜待图形上香蕉水挥发干燥后，从图形板一角进行脱膜.用凡士林或头蜡做脱膜剂，可在40～50℃烘箱中加热2～3分钟后脱膜，漆膜便易与图形板脱离而牢固地粘附在丝网上，如遇脱膜困难，应从反方向进行。脱膜后宜用棉纱沾适量香蕉水在丝网面轻拭一次，保证漆膜贴牢，忌用力按压，放置自干。
g、封网及封网材料 封网是指对丝网露孔图形以外的网孔进行封闭，以防止丝印时，印料流漏。因此，封网材料必须不受印料溶剂的溶胀。通常用硝基漆或虫胶漆进行封网。在一般情况下只要封网材料所用的溶剂与印料溶剂不属同一类性质的就可起到封网的作用。
（3）丝网感光法
① 工艺过程
a、丝网准备（同上）．
b、感光膜准备按底片实际尺寸，适当放大裁剪所需大小的感光膜（即原名XH一菲林纸），用绸布轻轻擦去膜上的滑石粉。
c、敏化贴膜用4%左右的重铬酸钠（重量比）水溶液在丝网上均匀刷上一层，再将丝网感光膜贴在丝网上，然后再在丝网背面刷一次重铬酸按，而后用硬橡皮或有机玻璃刮刀先刮聚醋膜赶净气抱，再把背面余液轻轻刮除。
d、烘干于40±5℃的干燥烘箱中烘干，约10～15分钟取出，剥去聚醋膜再回烘1～2分钟。
e、曝光用1000W高压汞灯，灯距30cm左右，约3～4分钟（底片务必平整贴紧丝网）。
f、显影在40℃左右的温水中轻轻摆动，约1～2分钟，待图形大部分出现，再用冷水轻轻冲洗，直到图形全部显现为止。
g、晾干显影后任其自行晾干，或低温烘干网板。
h、修版、封网不需漏印的地方涂布封网浆进行修板封。
② 工艺说明
a、显影时丝网背面内粘液流挂或烘干后边缘有残膜，说明曝光不足。在显影时膜面如能用手指面轻磨而不会损坏胶面，则曝光适宜。
b、显影时如果显不出或显影困难，主要有以下几个原因：
(a)烘箱温度过高；
(b)烘时过长；
(c)曝光时间过长；
(d)曝光箱内温度过高。
c、出现锯齿形，主要原因有：
(a)底片质量差；
（b)丝网目数底；
（c）绷网没绷好；
(d)曝光时底片没压紧。
(3）印料性能及配制
丝网印刷阳极氧化工艺所选用的印料（油墨或油漆）必须具有较强的抗酸碱腐蚀性和牢固的附着力、易干并易除去等性能，才能保证整个工艺的顺利进行。
印料配制：
厚漆（锌钡厚白漆） 85%
酚醛清漆（或醇酸清漆） 15%
松节油 调节粘度
厚漆应选用干性油厚漆，以免油性扩散．印料配制后搅拌均匀，并用200～300目丝网过滤，去除杂质，以免堵塞丝印网孔。为进一步提高印料成膜性及抗蚀性，可加入适量的耐酸沥青等。
(4)丝网印刷工艺流程
起网--送料--落网--刮印--起网--回铺．
(5）工艺说明
① 定位丝印过程中，定位精度越高，丝印质量越好。
② 丝网与制件的间距大小视丝网大小和绷紧程度而定，通常为2～5mm。
③ 刮刀口形状刮刀口应平直，否则会造成图形失真，破坏图形的清晰度。刮刀的倾角刮刀倾角的理论值为45度，这时刀口与丝网的接触面最小，倾角无论增大或减小都会使其接触面积增大。但在实际操作中，刮刀的倾角都大于45度，有时甚至达60～70度。这是由于丝印时用力，使橡胶板刮刀产生弹性形变，接触丝网的一端倾角会变小，使实际工作倾角接近理论值。
图形精度包括：最细线条的清晰度（分辨率）和丝印图形尺寸与设计尺寸的误差（失真度）两个方面。目前采用的丝网胶、丝网干膜，漆膜转移等制网工艺，制作线宽为0.2mm的完整线条并不困难。要达到这种精度，只需对制图、印料过滤、刮刀磨制及丝印方法等每一环节严格控制即可。
,
