铝材表面处理工艺条件与阳极氧化膜质量有何关系？

阳极氧化工艺条件的掌握与氧化膜质量关系密切，这是因为工艺条件是根据不同的工艺配方，经过一系列实验而得出的，进行阳极氧化之前，对所指定的工艺条件均应做到心中有数，操作时应严格按照工艺要求做。其中最基本，也是对质量影响最敏感的因素有:溶液温度、电压和电流密度的控制范围，阳极氧化时间、溶液搅拌方法、槽液体积电流密度和槽液体积与阳极氧化面积之比等等。在执行这些工艺条件的过程中若有偏差，则阳极氧化膜的质量将会受到明显的影响，当偏差过大时，还可能引起制件报废，造成经济损失。

各项工艺条件超越控制范围时，对阳极氧化膜质量关系的影响程度，不同的症状现象以及纠正方法等有关技术，在以下各问答题中分别进行探讨。

阳极氧化时电压如何控制？

电压的调节要随溶液温度而定。溶液温度较低时要采用规定上限的电压，这是因为溶液温度较低时所获得的氧化膜致密，氧化膜电阻大，要加厚氧化膜必然要采取较高电压，否则难以获得正常的氧化膜质量。溶液温度较高时则相反，要降低电压，否则会出现因所生成的氧化膜疏松而引起膜层溶液过快，难以获得理想的氧化膜厚度。

例如：在无冷却装置的单位，夏季溶液温度会接近极限温度，如仍需继续工作的，则电压不可超过12V。而冬季溶液温度低于极限温度下限，此时电压要升至高位值，如18V。

阳极氧化是放热反应，当工作量较饱满时，溶液的温度会逐渐上升，故要随时测试，作为提供调节电压的依据。若温度继续升高，此时电压将至规范以下也难以保证质量。此时应停止生产。采取相应措施予以降温，待符合工艺要求时再进行加工。

阳极氧化时电流密度如何控制？

在正常的温度条件下（20℃左右），除特种的工艺配方之外，一般铝及其合金阳极氧化的电流密度控制在1～1.5A/dm2之间。

根据溶液的温度、溶液浓度、制件形状及其他有关工艺条件进行选择。

在可能条件下，适当提高电流密度有利于加速膜的生成速度，缩短阳极氧化时间，增加膜层的孔隙率，提高着色效果。但当继续升高电流密度时，阳极氧化过程中会增加受到焦耳热的影响，膜孔内热效应加大，局部温升显著，从而加快的氧化膜的溶解速度，成膜速度下降，遇到复杂件还会造成电流分布不均，影响着色效果。在制件表面还可能出现容易擦去的疏松氧化膜、或膜层发脆、开裂，或出现白色痕迹，严重时还可能引起烧蚀制件。

选择合适的电流密度在一定范围内可加速膜的生长速度，但当超过一定值后，成膜速度反而降低。

根据上述规律，为保证产品质量及提高生产效率，可采取以下的方法。

在冷却条件好、溶液能满足强烈搅拌时，可采用电流密度的上限，以提高工作效率。

在既无冷却装置、又无强烈搅拌的条件下，虽然当时溶液的温度适中，电流密度仍要适当控制，以防阳极氧化过程中因升温过快而出现质量问题，严重时还可能引起制件烧蚀。此时最有效的方法是降低体积电流密度。

阳极氧化制件表面积的正确估算，也是合理控制电流密度的重要条件，应予以重视。

阳极氧化件深凹部位的表面应与其它表面配送相同电流密度。

影响阳极氧化膜质量的几大主要因素

①电流密度：在一定限度内，电流密度升高，膜生长速度升高，氧化时间缩短，生成膜的孔隙多，易于着色，且硬度和耐磨性升高；电流密度过高，则会因焦耳热的影响，使零件表面过热和局部溶液温度升高，膜的溶解速度升高，且有烧毁零件的可能；电流密度过低，则膜生长速度缓慢，但生成的膜较致密，硬度和耐磨性降低。

铝氧化，用于防护，装饰及纯装饰加工时，多使用允许浓度的上限，即20%浓度的硫酸做电解液。

②氧化时间：氧化时间的选择，取决于电解液浓度，温度，阳极电流密度和所需要的膜厚。相同条件下,当电流密度恒定时,膜的生长速度与氧化时间成正比；但当膜生长到一定厚度时,由于膜电阻升高,影响导电能力,而且由于温升,膜的溶解速度增大，所以膜的生长速度会逐渐降低，到最后不再增加。

③硫酸浓度：通常采用15%～20%。浓度升高，膜的溶解速度加大，膜的生长速度降低，膜的孔隙率高，吸附力强，富有弹性，染色性好（易于染深色），但硬度，耐磨性略差；而降低硫酸浓度，则氧化膜生长速度加快，膜的孔隙少，硬度高，耐磨性好。

④电解液温度：电解液温度对氧化膜质量影响很大。温度升高，膜的溶解速度加大，膜厚降低。当温度为22～30℃时，所得到的膜是柔软的，吸附能力好，但耐磨性相当差；当温度大于30℃时，膜就变得疏松且不均匀，有时甚至不连续，且硬度低，因而失去使用价值；当温度在10～20℃之间时，所生成的氧化膜多孔，吸附能力强，并富有弹性，适宜染色，但膜的硬度低，耐磨性差；当温度低于10℃，氧化膜的厚度增大，硬度高，耐磨性好，但孔隙率较低。因此，生产时必须严格控制电解液的温度。要制取厚而硬的氧化膜时，必须降低操作温度，在氧化过程中采用压缩空气搅拌和比较低的温度，通常在零度左右进行硬质氧化。

⑤搅拌和移动：可促使电解液对流,强化冷却效果，保证溶液温度的均匀性，不会造成因金属局部升温而导致氧化膜的质量下降。

⑥电解液中的杂质：在铝阳极氧化所用电解液中可能存在的杂质有Clˉ,Fˉ,NO3ˉ,Cu2+,Al3+,Fe2+等。其中Clˉ,Fˉ,NO3ˉ使膜的孔隙率增加,表面粗糙和疏松。若其含量超过极限值,甚至会使制件发生腐蚀穿孔（Clˉ应小于0.05g/L,Fˉ应小于0.01g/L）；当电解液中Al3+含量超过一定值时，往往使工件表面出现白点或斑状白块,并使膜的吸附性能下降,染色困难（Al3+应小于20g/L）；当Cu2+含量达0.02g/L时，氧化膜上会出现暗色条纹或黑色斑点；Si2+常以悬浮状态存在于电解液中,使电解液微量混浊,以褐色粉状物吸附于膜上。

⑦铝合金成分：一般来说,铝金属中的其它元素使膜的质量下降，且得到的氧化膜没有纯铝上得到的厚,硬度也低，不同成分的铝合金,在进行阳极氧化处理时要注意不能同槽进行。