铝合金复习资料 18页

第一章1、铝合金的优势：优点：优良的物理、化学、力学和加工性能（1）密度低：2.7g/cm3，仅高于Mg（2.4g/cm3）；（2）塑性大：可加工成各种需要的形状；（3）易强化：合金化和热处理，强度可与合金钢媲美；（4）导电性好：（5）耐腐蚀：（6）易回收：（7）可焊接：（8）易表面处理。缺点：表面性能不够理想，如硬度、耐磨性和耐蚀性等。2、腐蚀形态：点腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、丝状腐蚀和层状腐蚀等3、铝合金系1×××是纯铝，铝含量≥99.0%，2×××~8×××是铝合金。2×××系合金l是Al-Cu系可热处理强化的铝合金，有管、板、棒、型、线和锻件等。l2×××系合金板材有很好的冲压性、焊接性和耐蚀性。3×××系合金l是Al-Mn系热处理不可强化的铝合金，以薄板状态使用较多。l具有很好的成形性、可焊性和耐蚀性。4×××系合金l是Al-Si系合金，Si含量为4-10wt%。l用于轧制钎焊板的变形铝合金时Si的含量可高达12%。5×××系合金：是Al-Mg系热处理不可强化的铝合金。6×××系合金l是Al-Mg-Si系铝合金7×××系合金l该系列合金包括Al-Zn、Al-Zn-Mg、Al-Zn-Mg-Cu合金。l主要应用于航空航天。铝合金的防护性是首要：阳极氧化和聚合物涂层是两种最常用的保护手段。18\n3、铝合金表面技术：•（1）表面机械预处理（机械抛光或扫纹等）•（2）化学预处理或化学处理（化学转化或化学镀等）•（3）电化学处理（阳极氧化或电镀等）•（4）物理处理（喷涂、搪瓷珐琅化及其物理表面技术改性）1、铝阳极氧化膜的特性（1）耐蚀性：可有效保护铝基体不受腐蚀，阳极氧化膜显然自然形成的氧化膜性能更好，膜厚和封孔质量直接影响使用性能。（2）硬度和耐磨性：硬度比铝基体高得多，基体的硬度为HV100，普通阳极氧化膜的硬度约为HV300，而硬质氧化膜可达HV500。耐磨性与硬度的关系是一致的。（3）装饰性：可保护抛光表面的金属光泽，阳极氧化膜还可以染色和着色，获得和保持丰富多彩的外观。（4）有机涂层和电镀层附着性：可有效提高表面层的附着力和耐蚀性。（5）电绝缘性：率阳极氧化膜是高电阻的绝缘膜。击穿电压大于30V/μm，特殊的可达200V/μm。（6）透明性：铝的纯度越高，阳极氧化膜的透明度越高。（7）功能性：氧化膜呈多孔性，在微孔中沉积功能性颗粒，可得到各种功能性材料：如电磁、催化、传感和分离等功能。5、铝阳极氧化膜有两大类：壁垒型膜：用于电解质电容器；多孔型膜：使用面宽。6、铝的其他表面处理技术：阳极氧化、化学转化处理、喷涂、电泳、电镀、化学镀、表面搪瓷化第二章1、磨光操作要求（1）磨料种类和粒度的选择：根据工件材料的软硬程度、表面状况和质量要求等选用；表面越硬或越粗糙则用较硬及较粗的磨料。（2）磨光应分多步操作，工件压向磨轮的压力要适度。（3）新磨轮在黏结磨料前应预先刮削使之平衡后才能粘结磨料。（4）定期更换新磨料。（5）根据不同的需要选择合金材料。（6）选择适当的磨轮转速，一般控制在10~14m/s。（718\n）磨光效果取决于磨料、磨轮的刚性和轮子的旋转速度、工件与磨轮的接触压力等因素，以及实践经验和熟练技巧等。1、磨料的选用l磨光用的磨料：人造金刚砂和刚玉、金刚砂和硅藻土等。l其中人造金刚砂、金刚砂和硅藻土较好。l人造刚玉的韧度较小，粒子的棱面较多且尖锐，适于磨削较硬的表面如硬铝。3、磨光、抛光常见问题及解决办法l常见问题：“烧焦”印l原因（1）磨光轮、磨料和抛光剂的选择不当；（2）抛光用力不当；（3）磨触时间过长；（4）磨触过热。l解决办法（1）在稀碱溶液中进行轻微的碱蚀；（2）用温和的酸浸蚀：如铬酸-硫酸溶液，或者质量分数为10%的硫酸溶液加温后使用；18\n（3）3wt%Na2CO3和2wt%Na3PO4，溶液在40~50℃温度下处理，时间为5min，严重的可延长至10~15min；l经上述处理清洗并干燥后，应立即用精抛轮或镜面抛光轮重新抛光。【补充：预处理的目的：（1）提高良好的表观条件和表面精饰质量。（2）提高产品品级。（3）减少焊接的影响。（4）产生装饰效果。（5）获得干净表面。l磨光的目的：去除工件表面的毛刺、划痕、腐蚀斑点、砂眼、气孔等表观缺陷。l抛光一般是在磨光的基础上进行，进一步清除工件表面上的细微不平，使其具有更高的光泽，直到达到镜面光泽。l抛光过程与磨光的区别：磨光的工件表面不存在显著的金属磨耗。l抛光也可分几步进行，分为初抛、精抛和镜面抛光。l工件的初抛可认为是磨光的操作。】第三章1、化学预处理可有效的去除表面油脂、污染物和自然氧化膜等，使铝材获得润湿、均匀清洁的表面。2、脱脂是铝材化学预处理的第一道工序，目的是清除铝表面的油脂和灰尘等污染物，使后道碱洗比较均匀，提高阳极氧化膜的质量铝材的脱脂可分为三种：酸性脱脂、碱性脱脂和有机溶剂脱脂酸性脱脂机理：在以H2SO4、H3PO4和HNO3为基的酸性脱脂溶液中，油脂会发生水解反应，生产甘油和相应的高级脂肪酸，在溶液中添加少量的润湿剂和乳化剂，则有利于油脂的软化、游离、溶解和乳化，明显提高脱脂效果。碱性脱脂机理：碱与油脂发生皂化反应，生成可溶性的肥皂，用皂化反应来消除油脂与铝材表面的结合，达到脱脂的目的。皂化反应：是油脂（主要是硬脂酸类）与碱性物质一起加热发生化学反应，生成肥皂和甘油。酸性脱脂与碱性脱脂区别：l碱性脱脂的最大问题是溶液需要加温，使生成成本提高和生产控制难度增加。脱脂温度一般为45~65℃，生产过程中会下降，需要不断的加热。酸性脱脂是铝材（尤其是铝型材）脱脂的主体工艺：在常温下进行，生产控制容易且成本较低，替代了传统的碱性脱脂。18\nl碱性脱脂剂的浓度范围相对于酸性的要窄得多，须控制浓度变化。使用的碱液的浓度较低；碱性太强的脱脂可能会引起铝材表面的不均匀浸蚀（因为清洁的表面浸蚀较快，有油脂处浸蚀较慢），使表面出现清洗斑痕。3、碱洗也称碱蚀洗或碱浸蚀。工艺过程主要是是强碱性NaOH，目的是去除表面的赃物，彻底去除铝表面的自然氧化膜，显露出纯净的金属基体，为后续的表面处理主工序做好准备。适当的延长碱洗时间还能使铝材表面趋于平整均匀，消除铝材表面轻微的粗糙痕迹，获得没有强烈反光的均匀柔和的漫反射表面（即砂面）。l碱洗过程首先是自然氧化膜的溶解，自然氧化膜与NaOH反应生成偏铝酸钠和水：碱洗影响铝材的碱洗速度和碱洗表面质量；工艺影响因素：游离NaOH浓度和溶液中Al3+含量，槽液温度和处理时间。l碱洗速度随NaOH浓度增大而增大；l碱洗速度随温度的升高而加快。4、碱洗缺陷及对策l碱洗的三大缺陷：外观粗糙、斑点、流痕。l其中很大部分缺陷是由原始铝材所致。（1）外观粗糙l是碱洗法生产砂面铝材时常见问题，常是由原始铝材存在组织缺陷（粗晶或金属间化合物沉淀粒子大）引起；提高原始铝材的内在组织质量才能从源头上解决问题。引起外观粗糙的原因：lA：挤压用的铝棒原始晶粒尺寸大。lB：铝棒加热温度偏高或挤压速度太快。lC：采用的挤压机吨位偏小。lD：挤压后淬火不足。lE：碱洗速度太快。对策措施：选用晶粒度复合国家标准的挤压铝棒；控制好挤压制品的出口温度；加强挤压后的淬火；合理控制碱洗速度等。（2）斑点l斑点是铝材表面处理的致命缺陷：中断后续工序或报废回炉处理。l形成原因：18\nA：熔炼铸棒时加入回收铝的比例太高。lAl2O3熔点高达2050℃，熔炼时不熔化，仅是破碎；碱洗过程中的浸蚀导致雪花状腐蚀斑点。对策：控制阳极氧化膜的回收铝的比例，应小于10%；熔体的精炼除渣，铸造前熔体静止约25min和熔体过滤等。B：水中氯离子含量高。l当铝材的材质品质较差，而所用水的氯离子含量也较高时，碱洗或碱洗前后水洗都会显露出腐蚀斑点。对策：改善原始铝材的材质；采用复合国家标准的自来水；改用硝酸或硝酸加硫酸除灰；在水槽镍加入1~5g/LHNO3也可有效抑制氯离子的腐蚀影响。C：大气腐蚀。l铝材在沿海大气环境中放置约3天、腐蚀性气氛熔炼炉旁、阴雨天气等其表面常有腐蚀斑痕或斑点形成。对策：缩短原始铝材转入阳极氧化的周期时间；带阳极氧化的原始铝材放置在环境干燥、空气良好的位置；对长时间放置会阴雨天，可对原始铝材进行适当的遮盖处理等。D：挤压“热斑”。l铝材与出料台的导热良好的石墨辊相接触，因局部冷速不同，导致铝材内有析出相（Mg2Si相，温度范围400~250℃）形成，呈现间隔状斑点。对策：控制挤压出料台的运行速度（应大于铝的挤出速度）；采用导热效果差的其他耐热材料替代石墨辊；借枪风冷淬火力度；快速将挤压出口铝材降至250℃以下。（3）流痕l碱洗工艺条件和操作不当造成碱洗流痕缺陷：碱洗速度太快和转移速度太慢。l防止措施A：加快转移。B：降低碱洗槽液温度。C：降低槽液中的NaOH浓度。D：铝材装料过密，应适当减少。4、除灰：l挂灰组成：主要是不溶于碱洗槽液的Cu、Fe、Si等金属间化合物及其碱洗产物。l除灰的目的：18\n去除表面挂灰，防止后道阳极氧化槽液的污染，提高氧化膜质量。碱洗过程中挂灰不与碱液发生反应，可采用酸液溶解除去。常用的酸是HNO3，或H2SO4等，可有效防止雪花状斑点腐蚀。5、长寿命碱洗添加剂作用原理：借助络合剂与铝形成可溶性的稳定络合物，以抑制NaAlO2的水解，使Al3+的临界沉淀浓度提高到120~140g/L。6、硝酸除灰l传统的硝酸除灰为采用10~25wt%HNO3在常温下浸渍1~3min。l抛光后的表面可采用更高浓度的HNO3溶液除灰（25~50%），有利于除去表面附着的金属Cu。l铝在中尽管有钝化保护，特别是在较高温度下，总是有微小的腐蚀发生，且在浓度为30%时腐蚀最大。l腐蚀速度随温度升高而增大。l硝酸除灰后必须水洗干净，否则将会增加阳极氧化膜的制备时间；此外带入氧化槽的重金属离子使阳极氧化过程的失光程度更严重。7、氟化物砂面处理是利用氟离子使铝材表面产生高度均匀、高密度点腐蚀的一种酸性浸蚀工艺。【在浸蚀过程中，F-首先与铝表面的自然氧化膜发生反应，随即与铝基体发生反应，生成的氟铝络合物具有一定的粘度，粘附在铝表面并填平挤压纹沟底，使铝基体与酸腐蚀液完全隔离，从而使反应速度急剧下降，也实现了消除挤压痕和平整表面的目的。】第四章1、化学抛光：通过控制铝材表面选择性的溶解，使表面微观凸出部分比凹洼部分优先溶解，达到表面平整和光亮的目的。铝在化学抛光过程中发生阳极反应和阴极反应（酸性）：（1）阳极过程：铝表面形成的多孔固体膜后，铝成为局部电池的阳极而被溶解（腐蚀）；（2）阴极过程：去极化剂在阴极区发生还原反应，析出H2。2、电化学抛光，又称电解抛光：铝材为阳极，不溶性金属为阴极，在电解抛光液中采用直流电进行电解的过程。原理与化学抛光相似，依靠选择性溶解表面凸出部分而达到平整光滑，不同的是有外加电流作用，处理时间较短。3、化学抛光和电化学抛光与机械抛光相比较，具有如下优点：（1）设备简单，工艺参数易调控，节省成本等以及表面更光亮；（2）可处理大型零部件或大批量的小型零部件，以及复杂形状的工件；（3）表面更洁净，无残留的机械抛光粉尘，具有良好的抗腐蚀性；（4）化学抛光的表面镜面反射率更高，金属质感也较好，表面不会形成粉“霜”。18\nl共同点：抛光机理相同l不同点：电化学抛光在处理过程中施加了电流，化学抛光使用的是化学氧化剂。1、化学抛光缺陷及对策（以磷酸-硫酸-硝酸工艺为例）（1）光亮度不足：铝材的成分影响、硝酸的含量影响等采用高纯铝、控制硝酸的浓度，抛光前的铝材要干燥。（2）白色附着物：铝溶解过多，需控制其在槽液中的含量调整槽液中的溶铝量到正常范围。（3）表面粗糙：硝酸含量过高，反应过于剧烈；或Cu含量过高应严格控制硝酸含量；提高材质内部质量、减少添加剂量等。（4）转移性腐蚀：化学抛光后转移到水洗过程中迟缓造成；应迅速转移至水中进行清洗。（5）点腐蚀：绿箭表面气体累积形成气穴而产生；或因硝酸或Cu含量偏低造成。应合理装料，增加工件倾斜度，加强搅拌使气体逸出。清洗表面干净；控制硝酸含量等。6、电化学抛光缺陷及对策（以磷酸-硫酸-铬酸工艺为例）（1）电灼伤：导电借助面积不足、接触不良、工件通电电压上升过快、电流密度瞬间过大等,意工件与电夹具接触良好、接触面积满足大电流需要，施加电压升压不宜过快等。（2）暗斑：电流密度过低、电力线局部分布不均匀等,装料量不宜过多、避免电力线分布不到的死角区等。（3）气体条纹：气体逸出造成装料时使工件的每个面倾斜，装饰面垂直放置且朝向阴极、避免气体聚集等。（4）冰晶状附着物：槽液中溶铝量太高或者磷酸含量高而形成磷酸铝沉淀。降低槽液中的溶铝量、或降低磷酸含量等。第七章阳极氧化工艺第六章铝阳极氧化和阳极氧化膜1、铝阳极氧化膜（1）壁垒型：也叫屏蔽型或阻挡层氧化膜，紧靠金属表面，致密无孔、薄，厚度取决于氧化电压，不超过0.1μm，主要用于电解电容器。阻挡层：指多孔型氧化膜的多孔层与金属铝分隔的，具有壁垒膜性质和生成规律的氧化层。（218\n）多孔型：由两层氧化膜组成，底层是阻挡层，与壁垒膜结构相同的致密无孔的薄氧化物层，厚度与电压有关；主体部分是多孔层结构，其厚度取决于通过的电量。2、阳极氧化的反应过程（课本92页两图分析）l氧化反应：铝作为阳极在通电过程中市区电子成为三价铝离子，价升高，带负电的阴离子迁移到阳极表面失去电子放电的过程。l氧化膜的形成：形成的铝离子与溶液中的氧化学结合生成氧化物。l氧化反应的最终结果取决于电解质的本质、反应产物的性质、工艺操作条件（电流、电压、槽液温度和处理时间）等。3、多孔型阳极氧化膜的微孔：有规律的垂直于表面的孔型结构，孔径一般小于20nm。单元胞：是非晶态多孔型阳极氧化膜的最小结构单位，中心是一个圆孔，直通孔底的呈扇形的阻挡层；孔壁为较致密的呈六方结构的铝氧化物。（通过壁厚和腐蚀程度分析阳极氧化膜模型）4、多孔型氧化膜的微孔形成(P98)5、多孔型氧化膜的厚度、结构和成分（1）阻挡层的厚度：取决于外加氧化电压，与氧化时间无关成膜率或成膜比δb/Va：与电解质溶液本质有关，约为1.3nm/V；壁垒型氧化膜的成膜率大于多孔型氧化膜的阻挡层的成膜率。l总厚度=多孔层+阻挡层l总厚度与电流密度和氧化时间的乘积（即通过的电量）成正比（2）多孔型氧化膜的单元胞的尺寸2R、孔径2r和孔数、阻挡层厚度δb：取决于外加电压；膜孔数N随电压上升而下降，且仅取决于外加电压；孔隙率随电压上升而下降；单元胞尺寸大、孔径大，单位面积的孔数和孔隙率降低。（3）阻挡层的成分：致密无孔的非晶态氧化物。其中可能夹杂结晶态会微晶态的γ΄-Al2O3或γ-Al2O3颗粒；前者的结晶度低于后者。阻挡层的结构：双层结构外层：含有溶液阴离子内层：基本上由纯氧化铝组成1、生长机理（了解）18\n第七章阳极氧化工艺1、铝硫酸阳极氧化：以铝为阳极置于硫酸电解液中，利用电解作用，使铝表面形成阳极氧化膜的过程。2、铝硫酸阳极氧化工艺规范：容器的清洗、电解液的配制、成分与温度控制，操作规范等3、硫酸阳极氧化的工艺影响有哪些？（1）硫酸浓度的影响：影响氧化膜阻挡层厚度、电解液的导电性、对氧化膜的溶解作用、氧化膜的耐蚀性及后续的封孔质量等（2）槽液温度的影响：槽液温度在一定范围内提高，获得的氧化膜种类减少，膜变软但较光亮；（3）槽液温度较高，生成的氧化膜外层膜孔径和孔锥度趋于增大，造成封孔难度大，也易起封孔“粉霜”。较高槽液温度得到的氧化膜容易染色，但难保持颜色深浅的一致性，一般染色膜的氧化温度为20~25℃；降低彩页温度获得的氧化膜硬度高、耐磨性好，但在养护过程中维持同样电流密度所需电压较高，普通膜采用18~22℃。（4）氧化电压的影响：电压决定氧化膜的孔径大小：低压——孔径小、孔数多，高压——孔径大、孔数少，在一定范围内高压有利于生成致密、均匀的氧化膜。在恒定电压下，电流密度随氧化时间延长而下降。维持一定电流所需的电压越高，则氧化过程所释放的热量就越多，不利于氧化膜性能稳定。（5）氧化电流的影响：氧化电流直接影响生产效率：高电流生产效率高。高电流需要电容量大的电容器，膜厚度波动大，易引起工件“烧伤”。（6）槽液搅拌的影响：为了使阳极氧化槽液温度和浓度均匀，特别是采用较大电流时，膜-槽液界面上产生大量热量，搅拌使界面温度降低。（7）氧化时间的影响：根据：电解液浓度、槽液温度、电流密度、氧化膜厚度和性能要求等。恒流下氧化，在一定时间内氧化膜厚度的增长与时间成正比。4、硫酸溶液中铝离子和杂质的影响主要是影响氧化膜的耐磨性、耐腐蚀性、光亮度和槽液导电性等（1）铝离子：含量在1~10g/L内是有利的，大于10g/L将造成影响。电流随铝离子浓度增大而减小；染色难度增大；铝含量较高时有不溶性的铝盐沉积于铝材工件表面、槽壁和热交换器上，影响产品外观和热交换效率。来源：氧化过程中形成的氧化膜约1/3被硫酸溶解。（2）阳离子Fe、MN、Cu和Ni等：18\nlFe：有害杂质，主要来源于硫酸和铝材。当Fe含量超过25~50μg/g时导致氧化膜出现很多问题：如光亮度下降、膜软松等。lMn：影响与Fe相似，但没有Fe显著。lCu和Ni：主要来源于合金化的铝材，它们影响相似，当含量超过100μg/g时，氧化膜耐蚀性降低。（3）阴离子磷酸根、硝酸根、氯离子等：l磷酸根：化学抛光后水洗不足导致；含量很少时（ppm级）影响不大，含量多时主要危害是磷酸根被氧化膜吸附，而在水合封孔时释放出来，超过5μg/g时将会对封孔质量产生危害。l硝酸根：主要来源于前道工序后水洗不足和槽液商品硫酸。当含量超过30μg/g时对光亮度不利，过高还会使槽液溶解能力增强不利于成膜。l氯离子：主要来源于使用的水，自来水中氯离子含量较高。当Cl-和F-超过50μg/g时氧化膜产生腐蚀斑点。5、膜厚及其均匀性控制（分析题）（1）氧化膜厚度控制：在一定的氧化时间内，氧化膜的生长厚度与通过的电量成正比，与电压没有直接关系，故氧化处理时应采用恒电流和时间控制。（2）氧化膜均匀性控制：均匀性主要是影响产品的着色和封孔问题。lA：改善氧化槽液的循环方式，使槽液温度和浓度均匀。lB：控制槽液的温度和浓度波动范围。lC：控制好每挂氧化表面积。lD：增大阴极面积。18\n6、氧化膜的缺陷和防止办法2.18\n简述硫酸、铬酸、磷酸、草酸硼酸和碱性等电解液的阳极氧化工艺特点和氧化膜性质差异。铝硫酸阳极氧化：以铝为阳极置于硫酸电解液中，利用电解作用，使铝表面形成阳极氧化膜的过程。（工艺参照作业）电流：DC、AC广泛应用的是直流阳极氧化，成本低、氧化膜性能好；硫酸交流阳极氧化电流效率低，氧化膜耐蚀性差、硬度低。铬酸氧化膜比硫酸氧化膜和草酸氧化薄得多，一般只有2~5μm，能保持零部件的原精度和表面粗糙度。膜层质软，弹性好，耐磨性不如硫酸氧化膜。颜色有灰白色到深灰色，膜层不透明，孔隙率较低，染色难，可不作封孔就可直接使用。用于航空航天铝材零部件的表面处理。草酸对氧化膜的溶解性小，氧化膜的孔隙率低，膜层耐蚀性、耐磨性和电绝缘性比硫酸好。但草酸氧化成本高，约为硫酸的3~5倍；草酸在阴极上被还原为羟基乙酸，阳极上被氧化成，使电解液稳定性较差；草酸氧化膜的色泽易随工艺条件的变化而变化，产品容易产生色差。应用于制作电气绝缘保护层、日用品的表面装饰等；作为硫酸电解液添加剂，宽化氧化温度和利于制备厚膜。早期是用于铝材电镀的一种预处理工艺：,354g/L,32℃,1.3A/dm2,10min磷酸膜孔隙率较大，磷酸膜具有较强的防水性，阻止黏剂因水合作用而老化。第八章铝的硬质阳极氧化1.铝的硬质阳极氧化技术：是以阳极氧化膜的硬度和耐磨性作为首要性能目标的阳极氧化技术，除了明显提高氧化膜的表面硬度和耐磨性以外，同时也提高了耐蚀性、耐热性和电绝缘性等。2、硫酸硬质阳极氧化工艺参数的影响l氧化膜的形成过程存在两个过程：生成和溶解l成膜率和性能的影响因素：合金的化学成分、状态，氧化工艺参数（电解液类型、浓度、外加电压、电流、温度、时间等）l与普通膜比较：硫酸浓度和温度较低、电压和电流密度较高。第十一章铝阳极氧化膜的染色1、氧化膜应具备哪些条件才能进行染色处理？（1）铝在硫酸溶液中得到的阳极氧化膜无色而多孔（2）氧化膜应具备一定的厚度，应大于7um18\n（3）氧化膜应具有一定的松孔和吸附性（4）氧化膜层应完整、均匀，不应有划伤、沙眼、点腐蚀等缺陷（5）氧化膜本身具有合适的颜色，且没有金相结构的差别，如晶粒大小不一或严重偏析等。2、简述有机涂料和无机涂料的染色机理。（1）有机染料的染色基于物质的吸附理论，有物理吸附和化学吸附。物理吸附：分子或离子以静电力方式的吸附。氧化膜的组成是非晶态的氧化铝，内层靠近铝基体的为致密的阻挡层，上面生长着呈喇叭状向外开张的多孔型结构，呈现出优良的物理吸附性能，当染料分子进入膜孔时，就被吸附在孔壁上。化学吸附：以化学力方式的吸附。此时有机染料分子与氧化铝发生了化学反应，由于化学结合而存在于膜孔中。这种吸附有以下几种：氧化膜与染料分子上的磺基形成共价键；氧化膜与染料分子上的酚基形成氢键；氧化膜与染料分子生成络合物。（2）无极染料染色机理：染色时将氧化后的工件按照一定的次序先浸渍在一种无机盐溶液中，再依次浸入另一种无机盐溶液中，使这些无机物在膜孔中发生化学反应生成不溶于水的有色化合物，填塞氧化膜孔隙封住，因而使膜层现颜色。3、有机染料染色工艺的流程与规范。工艺流程：前处理-阳极氧化-清洗-氨水中和或其他处理-清洗-染色-清洗-封孔处理-烘干规范4、有机染色工艺中染色液的杂质影响及其控制。（1）硫酸钠的影响：硫酸钠降低染色速率，这种影响随染料离子中硫磺基团的增加而增加，特别是金属络合物染料。（2）氯化钠的影响：引起电蚀点（白点）的主要原因。电蚀点被阴极电流所抑制。（3）表面活性剂的影响：非离子型表面活性剂对染色无影响，但阳离子表面活性剂如加入铝黑MLW中会减慢染色，故除油剂中不适宜添加离子型表面活性剂，因某些阴离子对染色不利。（4）三价铝离子的影响：少量Al3+对许多染液无影响，除非达到500~1000ug/g，此时可能造成变色，如蓝色变成带红等。（5）重金属离子的影响。（6）阴离子的影响。（7）18\n细菌作用对染色的影响：细菌在染液中繁殖，使染液发霉，首先在染液表面起小泡，当染液不工作静置时，在泡的周围聚集一些不溶解的有色颗粒，使染色不正常。假如肉眼可见，应将悬浮于表面的发霉物捞掉，并加入0.05~0.10g/L合适的杀菌剂，如二氯酚G4，用乙醇溶液溶解后加入槽中。有时只有将染液倒掉。此时应用杀菌剂或次氯酸溶液清洗槽壁，然后重新配置。（8）不溶杂质对染色的影响：染色液中有时不可避免地会带入油污，玷污工件使染色发花，此时应用吸油纸吸沾除去或加入少量非离子表面活性剂，使油滴分散不致聚集在染液表面。5、染色问题的产生原因及排除方法（作业本）1.氧化后为清晰干净或者染色操作不当，容易发生不同批次的弓箭色调不用2.染色液不稳定或混合料染色不均匀所致3.对于同一批工件而言，色泽的差异可能是因为阳极氧化膜厚度不规则引起的，还有一种可能是所用的合金材料成分不同，也会发生这种问题。解决方法：工件最先进入染液的部位当取出时应该最后离开染液，避免染色速度过快4.最常出现的问题是同一工件上存在色差，这是因为缝隙和深孔中有残酸流出来。解决方法：在染色前彻底清洗干净并且尽可能地用氨水或稀碱液中和5.机械损伤等导致工件上划痕或沟槽的周围出现不规则形状的不上色部位，解决方法：通过65oC的温水和冷水中交替清洗，随后在染色前进入浓硝酸（HNO3）[45]或者5~10g/L草酸铵溶液处理0.5~1min还有其它常见的问题和解决方法如下“　1、染不上色　　（1）、阳极氧化膜厚不足。解决的办法是检查阳极氧化工艺是否规范，看温度，电压，导电等因素是否稳定，若有异常，请相应调整规范之，若无异常，可适当延长氧化时间，保证膜厚达标。　　(2)、染液pH值太高，此时，可用冰醋酸将pH值调至规范值。　　(3)、氧化后工件在水槽中放置时间太久。提倡及时染色，如果这种情况已经发生，可将工件放在阳极氧化槽中或硝酸中和槽中适当活化处理后再进行染色，效果会很好。　　(4)、选用染料不当。需选用合适染料。　　(5)、染料已分解或霉变，此时需更换染料。　　(6)、氧化温度过低，导致皮膜致密。可适当提高氧化温度。　　(7)、导电不良。可能阳极铜杆或阴极铅板接触不良所示批量导电不良。注意清洗阳极铜杆及阴极铅板，保证接触良好。　　2、白点、露白　　(1)、水洗不干净，应加强水洗。　　(2)、水洗所用的水太脏，易污染皮膜，此时应更换水，保证水洗质量。18\n　　(3)、氧化皮膜受到空气中烟尘，酸、碱雾的污染。加强水洗，及时染色，及时转移可大幅度减轻此症状。　　(4)、氧化膜受到油污、汗渍的污染。必须加强防护，不可用手触摸工件的外观面。　　(5)、染液内有不溶解的杂质，受油污染，破坏正常染色，此时应过滤或更换染液。　　(6)、工件缝隙、深孔中有残酸流出，对这类工件要加强水洗。　　(7)、染液受到Cl-污染，致染色工件发生点腐蚀，此时必须更换染料，平时应注意避免在操作过程中引入杂质离子。　　3、色浅、色差　　(1)、皮膜厚度不均。可能原因是阳极氧化槽液温度、浓度不均，应对槽液进行压缩空气搅拌，大幅度解决此类问题。　　(2)、染液温度或浓度不均。引入搅拌工艺。　　(3)、染色速度过快。工件底部先进入染液中而最后离开染液，因此底部最易染深。解决的办法是调稀染料，适当延长染色时间。　　(4)、导电不良。可能挂具松动造成，注意挂紧可避免此类问题。　　(5)、染料太稀，可添加染料，提高浓度。　　(6)、染液温度太低。可给染液加温至60℃以下。　　(7)、染料溶解不当，或有不溶染料飘浮，此此易产生色差。解决的办法是改进染料溶解。　4、染色发花，逃色　　(1)、染液pH值偏低，可用稀氨水调到规范值。　　(2)、清洗不干净。应加强水洗。　　(3)、染料溶解不完全，加强溶解致完全溶解。　（4）、染液温度太高，降低温度。　（5）、氧化膜孔隙小，原因是氧化温度太低，抑制皮膜被硫酸溶解，可适当调高氧化温度避免此问题。　（6）、染色上色太快，而染色时间太短，可调稀染液，降低染色温度，适当延长染色时间。　（7）、封孔温度太低，加温解决。　（8）、封孔液pH值太低，用稀氨水调高到规范值。　（9）、染色表面易擦掉。主要原因是皮膜粗糙，一般是氧化温度太高所致。应注意控制好氧化温度在规范范围之内。18\n第12章铝阳极氧化膜的封孔（未完）1、封孔：铝阳极氧化后对氧化膜进行的化学或物理过程，以降低氧化膜的孔隙率和吸附能力。其封孔原理主要有（1）水合反应；（2）无机物充填；（3）有机物充填2、封孔技术要求：（1）氧化膜的吸附能力：染色斑点试验，以斑点颜色的深度分级为评判依据。（2）氧化膜的电绝缘性：导纳试验，各国标准不同（3）氧化膜在酸中溶解速度：A：磷铬酸失重试验，是氧化膜封孔品质目前唯一仲裁试验方法，尤其适用于装饰和保护用的。B：乙酸-乙酸钠或酸化亚硫酸钠溶液，合格值30mg/dm2。因其测试结果与实际应用的相关性差，目前很少用。2、热封孔工艺l热封孔技术是通过氧化铝的水合反应，将非晶态氧化铝转化为称为勃姆体的水合氧化铝，即Al2O3·H2O(AlOOH)。l水合反应的作用：体积膨胀了30%，体积增大使氧化膜的微孔得到填充和封闭，抗污染性和耐腐蚀性随之提高，同时导纳降低（阻抗增加），介电常数变大。热封孔的机理本质是水合反应，常称为“水合-热封孔”；化学反应过程为l封孔程度不与封孔时间成正比，开始时速度快，而后逐渐降低：与OH—扩散进入细的微孔中有关。l水温在80℃以下只能生产三份结晶水的拜耳[Al2O3·3H2O或Al(OH)3]。l拜耳体水合氧化铝的耐腐蚀性远不如勃姆体的。l提高封孔质量要求：温度保持高于95℃l缺点：能源消耗大，水质要求高。（铝型材厂很少用）l铝硫酸阳极氧化膜是多孔型结构、非晶态氧化物，成分复杂，不是单一Al2O3，可能含有约15%的硫酸根。对封孔有不良影响。3、水中杂质的的影响l封孔的效果很大程度上取决于水的质量和PH控制。18\nl常见的杂质：SiO2、H2SiO3l措施：离子交换4、封孔灰的防止措施l沸水封孔最常见的缺陷是表面起白灰l来源：（1）氧化过程：氧化白粉即氧化粉（2）封孔过程：封孔白灰即封孔灰l防止措施：（1）水质控制：根本措施，镁盐、钙盐控制等（2）封孔溶液抑灰剂：方法是加入大分子有机物，量少即可（3）化学或机械去灰：硝酸浸渍、人工擦除5、高温水蒸气封孔工艺l机理与沸水封孔相同，都属于水合热封孔。l优点（1）封孔速度比较快（2）封孔品质与水质和封孔品质与PH值的依赖关系比沸水封孔小（3）可减少封孔白灰，封孔后很少出现沸水封孔常见的白灰（4）染色的氧化膜封孔过程中很少发生染料外溢、褪色的缺陷，适合于染色的氧化膜。缺点：建设和高温水蒸气封孔装置的成本高l高温水蒸气封孔技术的关键是设备的密闭性，以保证需要的温度和湿度。l研究表明，100℃水蒸气的封孔效果不如80℃的热水封孔，可能是由于水蒸气孔箱密闭性不良导致试样表明冷凝水蒸气所致。l高温蒸汽封孔的温度应高于100℃，一般为115~120℃，压力为0.7MPa。严格防止水蒸气在表面发生冷凝。第18章检测膜厚时应掌握那些性能？18