常用方法
鹼性溶液氧化法
此法所用溶液的典型配方見下表1的序號1。氧化膜鈍化後呈金黃色,厚度約0.5~1μm,膜質軟,疏鬆,耐蝕能力較差。操作中應注意:
(1)新配製的溶液在80℃下使用時,可在10min內完成處理。溶液經長時間使用後,氧化能力減弱時,可以提高使用溫度,否則需延長處理時間。
(2)氧化後的工件應立即用冷的流動水沖洗乾淨,再進行鈍化處理,以使氧化物穩定並中和殘留的鹼液。
表1 鋁及其合金化學氧化溶液配方及工藝條件
組分名稱 | 序 號 | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
含量/(g/L) | ||||||
磷酸 | —— | 50~60m/L | —— | —— | —— | —— |
鉻酐 | —— | 20~25 | 3.5~6 | —— | 4 | —— |
氟化氫銨 | —— | 3~3.5 | —— | —— | —— | —— |
氟化鈉 | —— | —— | —— | 60×10 | 1 | —— |
磷酸氫二胺 | —— | 2~3.5 | —— | —— | —— | —— |
硼酸 | —— | 1~1.2 | —— | —— | —— | —— |
鐵氰化鉀 | —— | —— | —— | —— | 0.5 | —— |
氫氧化鈉 | 2~3 | —— | —— | 30×10 | —— | —— |
重鉻酸鈉 | —— | —— | 3~3.5 | —— | —— | —— |
氟化氫鈉 | —— | —— | 0.8 | —— | —— | —— |
碳酸鈉 | 50~60 | —— | —— | —— | —— | 56 |
鉻酸鈉 | 15~20 | —— | —— | —— | —— | 19 |
矽酸鈉 | —— | —— | —— | —— | —— | 0.75~4.5 |
操作條件 | ||||||
ph | —— | 1.5~2.2 | 1.5~3 | —— | —— | —— |
溫度/℃ | 80~100 | 30~36 | 30 | 80 | 30~35 | 88~100 |
時間/min | 5~10 | 3~6 | 3 | 7 | 0.5 | 8~10 |
鈍化處理可在含鉻酐20g/L的水溶液中,在室溫下浸5~15s,然後用冷的流動水沖洗乾淨,在50℃下烘乾。烘乾溫度不超過50℃,否則將降低耐蝕能力。
(3)氧化後應儘快進行塗裝,間隔時間不宜過長,一般要求氧化處理後的24h內進行塗裝,否則將影響塗層結合力。
磷酸-鉻酸鹽法
磷酸-鉻酸鹽法又稱阿羅丁氧化法,用此法生成的氧化膜厚度約3-4μm,為無色到帶彩虹的藍色,與基體結合牢固,比鹼液 氧化膜緻密,較耐磨,工件經處理後尺寸無明顯變化。其溶液配方及工藝條件見表1的序號2.
磷酸-鉻酸鹽法成膜包括三個過程:鋁的溶解,氧化膜的生成;磷酸鹽膜的成長。當鋁件浸入溶液時,首先發生鋁的溶解,由於溶液中存在氟離子,它與Al 形成鉻離子,使鋁的溶解繼續進行,同時,被溶解的鋁的新鮮表面,受鉻酸作用而鈍化,表面很快生成緻密的薄膜,阻滯了鋁的繼續溶解,而磷酸鹽則在氧化膜上沉積。影響膜層質量的主要因素有:
(1)鉻酐 在溶液中作為氧化劑,溶液若不含鉻酐,腐蝕性加強,難於成膜,但含量過高又會使膜層質量變差,宜控制在20~25g/L。
(2)磷酸 是成膜的主要組分,含量低於50mL/L和高於80mL時,形成的膜層都較薄,耐腐蝕性能較低。
(3)氟化氫銨 是活化劑,促進膜的生成和緻密。含量低於1.5g/L時,溶液不能成膜,含量達到3g/L時,溶液能生成耐蝕性最好的膜層。含量過高時,生成的膜層疏鬆。
(4)硼酸 用於控制溶液的氧化反應速度和改善膜層的緻密性。
(5)溫度 溫度對膜層質量有重要的影響,在溶液組成正常的條件下,操作溫度有決定作用,低於20℃時,形成的薄膜,耐腐蝕性能力差,而高於40℃時,形成的膜疏鬆。
(6)時間 氧化所需時間與溶液的氧化能力和操作溫度有關。新配溶液氧化能力較強,且操作溫度較高時,氧化所需時間較短,否則需適當延長氧化時間。
(7)封閉處理 磷化膜是多孔隙的,為提高其抗蝕能力,需進行封閉處理。
鉻酸鹽氧化法
此法與阿羅丁法相似,但形成的膜層較薄,厚約0.5μm。溶液配方及工藝條件見表1的序號3.此法一般在室溫下使用,處理時間為10s到6min之間。氧化膜的顏色因合金成分和氧化時間不同而異,由無色透明到彩虹黃色和深棕色。當膜層與空氣接觸時,六價鉻將從膜內滲出,對金屬裸露的部位起保護作用。
低濃度氟化物處理
低濃度氟化物處理獲得的膜層很薄,可作為塗裝的底層,其溶液的配方及工藝條件見表1的序號4。
常見故障
表2 鋁及其合金化學氧化常見故障及糾正方法
序號 | 故障現象 | 產生原因 | 糾正方法 |
1 | 沒有氧化膜或膜層很薄 | 表面清晰不徹底 溶液中硼酸含量過高 | 加強表面清洗工作 調整硼酸含量 |
2 | 工件氧化後表面有亮點或條紋 | 表面有油污痕跡 合金成分不均勻 | 加強除油清洗 用細砂紙打磨後重新進行氧化 |
3 | 工件夾持、吊掛處發黑 | 工件與夾具的絕緣不良 | 改善工件與夾具間的絕緣 |
4 | 氧化膜層疏鬆 | 溶液中含氟化物過多 溶液中含磷酸過高 溶液中含硼酸過低 | 分析槽液中各組分的含量並調整至工藝要求範圍 |
5 | 改善工件與夾具間的絕緣 | 出光不良 | 加強出光處理,可用硝酸加氫氟酸作出光溶液 |