廣東機(jī)械加工廠鋁及鋁合金硫酸陽極氧化工藝故障分析與處理方法：

1．局部出現(xiàn)黑斑或條紋，以及鼓瘤或孔穴現(xiàn)象鋁合金制品經(jīng)陽極氧化處理后，發(fā)生局部無氧化膜，呈現(xiàn)肉眼可見的黑斑或條紋，氧化膜有鼓瘤或孔穴現(xiàn)象。此類故障雖不多見但也有發(fā)生。其原因通常與鋁和鋁合金的成分、組織及相的均勻性等有關(guān)，或與氧化溶液中所溶解的某些金屬離子或懸浮雜質(zhì)等有關(guān)。鋁和鋁合金的化學(xué)成分、組織和金屬相的均勻性會(huì)影響氧化膜的生成和性能。純鋁或鋁鎂合金的氧化膜容易生成高質(zhì)量的膜層。而鋁硅合金或含銅高強(qiáng)鋁合金，生成的氧化膜發(fā)暗、發(fā)灰，光澤性不好。如果表面相結(jié)構(gòu)不均勻、組織偏析、雜質(zhì)偏析或熱處理不當(dāng)所造成的組織不均勻等，則易產(chǎn)生選擇性氧化或選擇性溶解，造成氧化膜質(zhì)量較差。如鋁合金材料中局部硅含量偏析，則往往造成局部無氧化膜或呈黑斑點(diǎn)條紋或局部選擇性溶解產(chǎn)生空穴等。另外，如果電解液中有懸浮雜質(zhì)、塵埃顆?；蜚~、鐵等金屬雜質(zhì)離子含量過高，往往會(huì)使氧化膜出現(xiàn)黑斑點(diǎn)或黑條紋，影響陽極氧化膜的抗腐蝕防護(hù)性能。

2．氧化膜不完整，局部無膜或燒損同槽處理的陽極氧化零件，有的部位無氧化膜或膜層輕薄或不完整，而在夾具和零件接觸處則出現(xiàn)有燒損熔蝕現(xiàn)象。

廣東機(jī)械加工廠這類故障在硫酸陽極氧化工藝實(shí)踐中往往較多發(fā)生，嚴(yán)重影響著鋁合金零件的陽極氧化質(zhì)量。造成這種故障的原因有：①裝夾位置不當(dāng)。由于裝夾位置不當(dāng)，陽極化時(shí)氧氣跑不出來滯留在局部表面上，造成悶氣而無氧化膜。裝夾時(shí)應(yīng)注意選擇適當(dāng)位置，使零件的凹面向上或向上傾斜，這樣就可以避免無氧化膜的故障。②零件表面有附著物。陽極化前零件表面如有膠紙等透明黏性物質(zhì)時(shí)，陽極氧化時(shí)又沒有脫落，在膜層封閉時(shí)卻脫落了下來，結(jié)果在吸附物處就沒有氧化膜，操作者在前處理時(shí)就應(yīng)注意除去這類物質(zhì)。③氧化溶液成分太稀。氧化溶液成分太稀，造成氧化零件局部電流太小處就無氧化膜生成，可以分析并鼴高硫酸濃度，消除此故障。

由于鋁氧化膜的絕緣性較好，所以鋁合金制件在陽極氧化處理前必須牢固跑裝掛在通用或?qū)Ｓ脢A具上，以保證良好的導(dǎo)電性。導(dǎo)電棒應(yīng)選用銅或銅合金材料并要保證足夠接觸面積。夾具與零件接觸處，既要保證電流自由通過，又要盡可能減少夾具和零件間的接觸印痕。接觸面積過小，電流密度太大，會(huì)產(chǎn)生過熱易燒損零件和夾具。

3．氧化膜疏松粉化鋁合金硫酸陽極氧化處理后，氧化膜呈疏松粉化甚至手一摸就掉，特別是填宅封閉后，制件表面出現(xiàn)嚴(yán)重粉層，抗腐蝕性差。

廣東機(jī)械加工廠在鋁合金陽極氧化過程中，氧化膜的形成和溶解是同時(shí)進(jìn)行的，氧化膜的化學(xué)溶解會(huì)造成氧化膜的疏松，甚至產(chǎn)生疏松粉末狀氧化膜。氧化膜的溶解速度乏氧化溶液的溫度影響較大，并隨溶液溫度的升高而加速。所以這一類故障多發(fā)生在夏季，尤其是沒有冷卻裝置的硫酸陽極化槽，往往處理1槽～2槽零件后，疏松粉化現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)，明顯地影響氧化膜的質(zhì)量。由于鋁合金陽極氧化膜電阻很大，在陽極氧化工藝過程中會(huì)產(chǎn)生大量焦耳熱，槽電壓越高產(chǎn)生熱量越大，從而導(dǎo)致電解液溫度不斷上升。所以在陽極氧化過程中，必須采用攪拌或冷卻裝置使電解液溫度保持在一定范圍。一般情況下，溫度應(yīng)控制在13℃～26℃，氧化膜質(zhì)量較佳。若電解液溫度超過30℃，氧化膜會(huì)產(chǎn)生疏松粉化，膜層質(zhì)量低劣，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生“燒焦”現(xiàn)象。另外，當(dāng)電解液溫度恒定時(shí)，陽極電流密度也必須予以限制，因?yàn)殛枠O電流密度過高，溫升劇烈，氧化膜也易疏松呈粉狀或砂粒狀，對(duì)氧化膜質(zhì)量十分不利。

另外陽極氧化時(shí)間長(zhǎng)，溶液濃度濃，也會(huì)產(chǎn)生疏松的陽極氧化膜。電流密度過大或電壓過高時(shí)，產(chǎn)生的焦耳熱使鋁合金零件發(fā)熱，導(dǎo)致零件周圍的溶液溫度升高，從而加快氧化膜的化學(xué)溶解，造成氧化膜疏松或產(chǎn)生粉末狀氧化膜。所以，嚴(yán)格控制工藝規(guī)范是防止陽極氧化膜疏松的重要因素。鋁合金陽極氧化過程中水洗等工序有可能給氧化溶液帶來氯離子，還有硫酸中也有可能含有氯離子，這些就可能導(dǎo)致氧化溶液中氯離子含量升高，從而引起氧化膜層的疏松。

當(dāng)往氧化槽補(bǔ)加硫酸后由于溶液攪拌不均勻也會(huì)造成同槽陽極氧化的零件，有的氧化膜太薄，有的氧化膜疏松并有粉狀掛灰現(xiàn)象，排除上述故障的措施是：嚴(yán)格工藝規(guī)范操作，電解液溫度太高應(yīng)設(shè)法降低溫度，進(jìn)行攪拌或開動(dòng)冷卻設(shè)備，并控制溫度差在(20±2)℃內(nèi)。如果是氧化處理時(shí)間太久造成的就應(yīng)當(dāng)縮短陽極氧化時(shí)間；如果是電流密度太高，就要降低電流密度。在溶液中補(bǔ)加硫酸后應(yīng)通入壓縮空氣充分?jǐn)嚢?，并進(jìn)行通電處理；當(dāng)溶液．中氯離子含量過高時(shí)，可通過稀釋溶液或者部分更換溶液的方法進(jìn)行故障處理。

4．　氧化膜暗淡無光。產(chǎn)生點(diǎn)狀腐蝕鋁合金硫酸陽極氧化膜暗淡無光，有時(shí)產(chǎn)生點(diǎn)狀腐蝕，嚴(yán)重發(fā)生顯著的黑色點(diǎn)狀腐蝕。

廣東機(jī)械加工廠這類故障往往是偶然發(fā)生并有特殊原因造成的。在鋁合金陽極氧化過程中，中途斷電又重新給電，往往形成雙層氧化膜會(huì)使氧化膜暗淡無光；而中途停電零件在清洗槽停留過久，清洗水槽酸度過高，水質(zhì)不凈，含懸浮物較多，往往會(huì)使鋁合金零件發(fā)生點(diǎn)狀腐蝕、黑斑等故障。硫酸溶液內(nèi)溶存的鋁離子增加也會(huì)導(dǎo)致氧化膜的透明性變差，通常硫酸液中含鋁量以l09/L左右為宜。在鋁氧化溶液中混入過量的Cl-離子，也會(huì)導(dǎo)致鋁合金零件陽極氧化產(chǎn)生點(diǎn)狀腐蝕等故障。

5．　陽極氧化膜薄或有紅色掛灰，膜層的抗腐蝕性能差發(fā)生這個(gè)故障的原因是多方面的，包括以下幾個(gè)方面。

（1）硫酸含量和操作條件不符工藝規(guī)范。如果陽極氧化電流密度小、電壓低、氧化時(shí)間短，則鋁合金表面生成的氧化膜就較薄。如果溶液的濃度低，溶液中的離子少，溶液的導(dǎo)電率小，要達(dá)到同樣的電流密度，濃度低的溶液其槽電壓比濃度高的槽電壓來得高，而硫酸陽極氧化一般是控制電壓的，所以當(dāng)溶液的濃度低時(shí)，在規(guī)定電壓下，電流密度就小，生成的氧化膜也就較薄。溶液的溫度低時(shí)，溶液的黏度大，離子運(yùn)動(dòng)慢，溶液的導(dǎo)電率小，在規(guī)定的電壓下，電流密度就小，生成的氧化膜當(dāng)然就薄。反之，氧化膜厚，但氧化膜的溶解也加快，且會(huì)形成疏松粉末狀的氧化膜。

（2）零件裝得太松，夾具與導(dǎo)電棒接觸不良。檢查鋁合金零件的裝夾情況就會(huì)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，零件裝夾太松，導(dǎo)電不良，也會(huì)引起陽極氧化膜層變薄。另外夾具上的舊氧化膜未除盡，零件裝夾在有薄層氧化膜的夾具上也會(huì)引起導(dǎo)電不良，氧化膜生成速度變慢而使得氧化膜變薄。

（3）陽極氧化溶液中含銅、鐵離子過高。因?yàn)殛枠O氧化過程包括了鋁合金表面溶解和氧化膜生成，如一些高強(qiáng)鋁合金材料中就有銅、錳、鐵、硅等元素，在陽極氧化過程中，銅、鐵等離子溶解進(jìn)入溶液是可能的，隨著陽極氧化溶液使用時(shí)間的增長(zhǎng)，溶液中的銅離子含量就會(huì)增高，從而影響氧化膜的厚度或者出現(xiàn)表面掛灰。

廣東機(jī)械加工廠排除這種故障的措施是：嚴(yán)格控制氧化工藝規(guī)范；注意掛具表面殘余氧化膜的退除，保證掛具與零件的接觸。對(duì)鍍液中的銅、鐵離子雜質(zhì)含量過高的問題，可以通過增加陰極面積小電流電解處理或者更新氧化溶液來解決。

6．　零件與夾具接觸處燒傷、零件局部地方有電擊燒傷發(fā)生這種故障的原因是鋁合金零件與陰極接觸發(fā)生短路，零件彼此間接觸發(fā)生短路造成的。所以需要加強(qiáng)陽極氧化零件與夾具的接觸檢查，夾具使用前須加以清洗，一定要與零件夾緊，保證零件的導(dǎo)電良好。放置零件于氧化槽內(nèi)時(shí)，注意與陰極之距離，避免發(fā)生接觸。另外要防止零件彼此之間接觸發(fā)生短路，加大零件間距離。

7．　氧化膜有黑斑（黑條紋）或網(wǎng)狀泡沫狀花紋發(fā)生這種故障的原因主要有：零件經(jīng)化學(xué)除油后，遺漏出光工序即進(jìn)行氧化，使遺留在零件上的水玻璃形成了硅酸所致；熱處理時(shí)化學(xué)除油液未凈；零件表面有油漬或其他污染物；氧化溶液中有懸浮的雜質(zhì)；氧化后零件未洗干凈就進(jìn)行封孔清理；溶液表面有懸浮雜質(zhì)、含銅和鐵雜質(zhì)太多等。

排除此類故障是要徹底進(jìn)行前處理；加強(qiáng)氧化零件的清洗，氧化后要立即清洗干凈，避免處理液或雜質(zhì)殘留于氧化膜表面；除去或更新部分氧化溶液降低溶液中雜質(zhì)的污染。

8．氧化零件經(jīng)熱水填充處理易沾手印、水印，經(jīng)重鉻酸鉀填充后氧化膜色淡、發(fā)白發(fā)生這種故障的原因有：填充封閉溶液溫度過低，填充時(shí)間短；溶液pH值不當(dāng)；封閉液中氫氧化鋁太多、SO42-含量過高；陽極氧化溫度過高導(dǎo)致氧化膜太薄、膜孔呈開口狀等。

排除此類故障主要針對(duì)調(diào)整封閉填充溶液的pH值，嚴(yán)格控制溶液成分和工藝條件；檢查和糾正封閉溶液中SO42-含量和氫氧化鋁濃度；控制陽極氧化工藝條件，增加氧化時(shí)間等措施。

9．陽極氧化后膜層染黑色出現(xiàn)發(fā)紅或發(fā)藍(lán)現(xiàn)象氧化后膜層染黑色出現(xiàn)發(fā)紅或發(fā)藍(lán)的主要原因有：

（1）氧化膜層吸附性能不良。用酸性黑ATT染料染黑色氧化膜時(shí)，出現(xiàn)了發(fā)紅發(fā)藍(lán)的故障。酸性黑ATT染料是以70%的酸性藍(lán)黑l0B和30%的酸性橙Ⅱ的分子結(jié)構(gòu)組成，所以當(dāng)陽極氧化膜的孔隙小，吸收性能差時(shí)，分子小的酸性橙Ⅱ容易被氧化膜吸收，膜層中的酸性橙Ⅱ超過染料的比例，所以色澤就發(fā)紅。

（2）板材和擠壓零件表面狀態(tài)的影響。陽極氧化前應(yīng)將零件進(jìn)行堿腐蝕除去表面硬皮，才能得到均勻的黑色，否則也會(huì)得到發(fā)紅或發(fā)花的黑色。對(duì)含硅量高的鋁合金零件，可在40mL/L～50mL/L硝酸和10mL/L左右的氫氟酸溶液中浸漬20s左右以溶解雜質(zhì)，使表面留下一薄層較純的鋁，以改善陽極氧化膜性能，使它具有好的吸附性能，得到均勻的黑色。

（3）染色溶液的pH值不當(dāng)。染色溶液的pH值對(duì)氧化膜染色的影響較大，因?yàn)楦鞣N染料的吸收性能均有各自不同的pH值。如pH值接近7時(shí)，酸性藍(lán)黑lOB的吸附性能好，而酸性橙Ⅱ的吸附性能比較差，所以色澤偏藍(lán)，在pH=4.5左右時(shí)，酸性藍(lán)黑lOB的吸附能力差，酸性橙Ⅱ的吸附能力強(qiáng)，故色澤就偏紅。

廣東機(jī)械加工廠排除這種故障的方法有：加強(qiáng)氧化前的處理；適當(dāng)延長(zhǎng)陽極氧化時(shí)間，使氧化膜孔隙增大，以便分子大的酸性藍(lán)黑10B能順利被氧化膜吸收；控制染色溶液的pH值，避開7或4.5左右的值，一般控制在3.6左右或5～6較好。