1、铝及铝合金的阳极氧化 铝及铝合金的阳极氧化 1、什么使阳极氧化 在适当的电解液中，以金属作为阳极，在外加电流作用下，使其表面生成氧化膜的方法。 通过控制反应条件（不同类型、不同浓度的电解液、控制氧化时的工艺条件）可以获得不同性质、不同厚度的阳极氧化膜，在硫酸、铬酸、草酸电解液中，铝的自然氧化膜厚度可以从0.01um-0.015um。铝及铝合金的阳极氧化 2、铝及铝合金阳极氧化膜的性质合用途 （1）氧化膜结构的多孔性，蜂窝状结构，膜成的孔隙率与电解液的溶解能力和膜成的生长速度有关，也就是说决定于电解质的类型和氧化的工艺条件。比如，在硫酸溶液中形成的氧化膜，每平方微米大约有800个孔，（孔径为0.
2、015um,孔隙率为13.4）在草酸溶液中形成的氧化膜每平方微米大约是60个孔，（孔径为0.025um,孔隙率为8）所以我们可以根据氧化膜的不同要求选择不同类型的电解液。氧化膜的这种多孔性，使膜层具有很好的吸附能力，可以作涂镀层的底层，氧化膜还可以被染成各种不同的颜色，提高金属的装饰效果。铝及铝合金的阳极氧化 （2）氧化膜的耐磨性，纯氧化铝的硬度非常高，HV=1960,普通阳极氧化铝的氧化膜硬度大约在196490HV，（因为氧化膜带有孔隙，所以硬度要低很多），采用硬质阳极氧化工艺，氧化膜的硬度可达11761470HV，因为硬度高，所以氧化膜的耐磨性非常好，如果膜层吸附润滑剂，还能进一步提高它的
3、耐磨性。 （3）氧化膜的耐蚀性，铝氧化膜在空气、土壤中都很稳定，同基体的结合力也很强，为提高耐蚀性，阳极氧化后的膜层要经封闭和喷涂处理。铝及铝合金的阳极氧化 （4）氧化膜的绝缘性，铝的阳极氧化膜的阻抗较高，导热性也很低，稳定性可高达1500度，热导率0.419W/(mK)1.26 W/(mK)。所以电解电容器的电介质层或电器制品的绝缘层。 （5）氧化膜的结合力，氧化氧化膜于基体金属的结合力很强，很难用机械的方法将它们分离，即使膜层随金属弯曲，膜层仍于基体金属保持良好的结合，但氧化膜的塑性小，脆性大，当膜层受到较大的冲击负荷和弯曲变形时，会产生龟裂，所以这种氧化膜不易在机械作用下使用，可以用作油
4、漆层的底层。铝及铝合金的阳极氧化二、阳极氧化膜的形成机理 铝及铝合金的阳极氧化就是在适当的电解液中，将铝或铝合金的制品作为阳极，铅作为阳阴极，（只起导电作用），在外加电流的作用下生成氧化膜的过程，电解液一般为中等溶解能力的酸性溶液。阳极反应：H2O 2e O +2H+ 3Al + 3O Al2 O3阴极反应：2H+ + 2e H 2 反应的同时还伴随着酸对铝及生成的三氧化二铝的氧化膜的溶解Al + 6H+ 2Al3+ + 3H2 Al2O3 + 6H+ 2Al3+ + 3H2O氧化膜的生成与溶解是同时进行的，氧化初期，膜的生成速度大于溶解速度，使膜的厚度不断增加，随着膜厚度的增加，电阻逐渐增大
5、，膜的生成速度变慢，当膜的生成速度与溶解速度相等时，膜的厚度就一定了。铝及铝合金的阳极氧化 第一阶段： 无孔层的形成阶段，ab段，通电开始断时间（几秒到几十秒）内电压剧增，达到临界电压，（电压的最大值）表明这时阳极表面形成了连续、无孔的薄膜层。无孔层电阻较大，阻碍了膜的继续增厚，无孔层的厚度与形成电压成正比，氧化膜在电解液中溶解速度成反比。厚度0.010.1微米 铝及铝合金的阳极氧化 第二阶段：多孔层形成阶段，bc段，在膜最薄的地方将首先被溶解出空穴来，解液就可以通些空穴到达的新表面，化学反得以行，阻减小，随之下降（下降幅度最高的1015%），膜上出多孔。 铝及铝合金的阳极氧化 第三阶段：多孔
6、层增厚，cd段，这时电压平稳而缓慢的上升，这时无孔层不断被溶解成多孔层，新的无孔层友在生长，这样多孔层就在不断增厚，当生成速度与溶解速度达到动态平衡时，膜的厚度就不再增加，这时反应就应该停止了。铝及铝合金的阳极氧化 三、铝及铝合金的阳极氧化工艺 1、硫酸阳极氧化 以稀硫酸作电解液，对铝及铝合金进行阳极氧化，膜的厚度可达5um20um，膜的吸附性好，无色透明，工艺简单，操作方便。 硫酸阳极氧化的工艺规范铝及铝合金的阳极氧化 2、影响因素 （1）硫酸浓度，氧化膜生长的过程，也是它溶解的过程，硫酸浓度提高，溶解速度也会加快，这样生成的膜就会比较薄，防护能力下降，但是膜的孔隙率高，吸附力强，染色能力好
7、，为了兼顾膜层的染色和防护，硫酸的浓度应控制在17020g/L，通常采用1520 。 （2）温度的影响，膜的形成速度和溶解速度达到平衡时，膜就不再增厚。如果提高温度，就会使膜的溶解速度加快，膜层就会变薄，而且疏松多孔，硬度低。温度过低，膜的厚度增大，硬度高，耐磨性好，但是孔隙率低，脆性较大。铝及铝合金的阳极氧化 （3）电流密度的影响，提高阳极电流密度，能使膜的生长速度加快，氧化时间缩短，膜的溶解量就会减少，生成的膜较硬，耐磨性好。但是电流密度也不能太高，电流密度过高，会产生焦耳热，使膜的溶解作用增加，膜的生长速度反而会降低。电流密度过低，氧化时间延长，使膜层疏松，硬度降低。阳极的电流密度最好控
8、制在1A/dm2。 （4）氧化时间的影响，在不改变工艺条件的情况下，延长氧化时间可以使膜的厚度增加，孔隙增多。对于需要染色的膜层，氧化时间可适当延长，铝及铝合金的阳极氧化 （5）搅拌的影响，搅拌能促使溶液对流，使温度均匀，使工件不会因局部过热而产生气囊使膜的质量下降。 （6）添加剂的影响，在电解液中加入添加剂，可以改变膜的性质和外观，甘油可以抑制得到高弹性的氧化膜，铬酸盐、胶体可以提高膜的均匀性，添加纤维素甲酯可以得到较硬的膜层。 （7）合金的成分对膜的性能有很大的影响，纯铝上得到的氧化膜最厚，经过热处理的和含重金属的铝合金得到的氧化膜较薄。铝及铝合金的阳极氧化 2、铬酸阳极氧化 铬酸阳极氧化
9、得到的膜较薄，25un，孔隙率低，膜层质地柔软，耐磨性较差，耐腐蚀力较强，铝的溶解量少，形成氧化膜后，能保持工件原有的精度和表面粗糙度，这项工艺适用于精密零件。铝及铝合金的阳极氧化 影响因素 铬酐的浓度：铬酐的含量过高或过低，氧化能力都会下降，一般不大于70 g/L70 g/L，浓度过低会造成溶液不稳定，影响膜的质量。 杂质：CI-、SO42-、Cr3+都是有害的杂质. CI-会引起零件的蚀刻，（什么是蚀刻）含量不能高于0.2g/L，含量过多，去除方法是稀释或更换溶液。 SO42-含量过多，氧化膜从透明变为不透明，还会缩短铬酸液的使用寿命。SO42-的含量最好不要超过0.5g/L，过多时可以加
10、氢氧化钡或碳酸钡去除。 随着反应的进行，溶液中的六价铬离子会在阴极还原，使三价铬离子含量增加，游离铬酸减少，造成铝的溶解受阻，使氧化膜的耐腐蚀性能下降，还会使氧化膜失去光泽。 电压和温度：在氧化开始的15分钟内，使电压从0逐渐上升到40V，每次上升不得超过5V。温度控制在3842度。铝及铝合金的阳极氧化 3、草酸阳极氧化 草酸是一种弱酸，对铝及铝合金的腐蚀作用较小，氧化膜的硬度较高，膜较厚，可以达到60um，耐腐蚀性好，电绝缘性好，装饰性液很好，氧化膜一般呈黄色。 氯离子的浓度不能超过0.4g/L，超过膜层就会出现腐蚀点。三价铝离子的浓度不能超过3g/L。 阴极材料用炭精棒。铝及铝合金的阳极氧
11、化 按电流型式分有：直流电阳极氧化；交流电阳极氧化；以及可缩短达到要求厚度的生产时间，膜层既厚又均匀致密, 且抗蚀性显着提高的脉冲电流阳极氧化。 铝及铝合金的阳极氧化 四、阳极氧化膜的着色与封闭处理 铝及铝合金经过阴极氧化后，生成的氧化膜具有多孔性，适合染色，氧化膜经染色和封闭处理，可以或得鲜艳的颜色和良好的耐蚀性，耐磨性和耐晒性。 氧化膜的着色 1、无机颜料着色 机理是无机颜料分子吸附于膜层微孔内，进行填充，这种方法属于物理作用。 缺点:色调不鲜艳，与基体结合力差，耐晒性好。铝及铝合金的阳极氧化 四、阳极氧化膜的着色与封闭处理 铝及铝合金经过阴极氧化后，生成的氧化膜具有多孔性，适合染色，氧化
12、膜经染色和封闭处理，可以或得鲜艳的颜色和良好的耐蚀性，耐磨性和耐晒性。 氧化膜的着色 1、无机颜料着色 机理是无机颜料分子吸附于膜层微孔内，进行填充，这种方法属于物理作用。 缺点:色调不鲜艳，与基体结合力差，耐晒性好。铝及铝合金的阳极氧化 2、有机染料着色 机理：物理作用吸附 化学作用，有机染料的分子与膜层的三氧二铝发生化学反应，生成物进入氧化膜的孔隙中而显色。氧化铝与染料分子上的磺基形成共价键，氧化铝与染料分子上的酚基形成氢键，氧化铝还可与染料分子形成络合物。有机染料着色，色泽鲜艳，颜色范围广，但耐晒性差。 3、电解着色 利用电化学反应对氧化膜进行着色。把经过阳极氧化的铝及铝合金放在含金属盐
13、的电解液中进行电解，使进入氧化膜微孔中的金属离子还原为金属原子，沉积于孔底的无孔层。 这种着色方法得到的氧化膜具有良好的耐磨性、耐热性、耐晒性，而且色泽稳定，目前用的比较广泛。 铝及铝合金的阳极氧化(二)阳极氧化封闭处理1、目的：把染料固定在微孔中，防止渗出，提高膜的耐蚀性、耐磨性、耐蚀性、绝缘性。 不需要染色的氧化膜，膜层中含有亚硫酸根，会使膜出现疏松，液必须进行封闭处理。 2、分类：热水封闭法、水蒸气封闭法、重铬酸盐封闭法、水解盐封闭法3、热水封闭法，氧化膜表面的和孔隙中的AI2O3和水分子结合生成水和氧化铝。Al2O3 + H2O = 2AlO(OH) = Al2O3H2O Al2O3
14、+ 3H2O = 2AlO(OH)2 H2O = Al2O33H2O 生成一水合氧化铝，体积增大33，生成三水合氧化铝，体积增大100，由于体积的增大就使膜孔封闭。必须用蒸馏水或去离子水，不能用自来水，否则自来水中的杂质会进入氧化膜的微孔，降低膜的色泽和透明度。热水温度90100度，PH值67.5，时间1530分钟 铝及铝合金的阳极氧化 水蒸汽封闭法 原理与热水封闭法相同，但是必须有蒸缸设备，操作条件是，蒸汽压13105Pa,蒸汽温度100110度，封闭时间30分钟。其效果比热水封闭好，但成本高，难以推广。 重铬酸盐封闭法 反应机理 2Al2O3 + 3K2Cr2O7 + 5H2O =2Al(
15、OH)CrO4 + 2Al(OH)Cr2O7 + 6KOH 氧化膜表面和微孔壁的氧化铝与重铬酸钾发生化学反应生成碱式铬酸铝和碱式重铬酸铝，碱式铬酸铝的沉淀和碱式重铬酸铝的沉淀，与热水和氧化铝反应生成的一水合氧化铝、三水和氧化铝一起封闭了氧化膜的微孔。 操作条件：重铬酸钾 5070g/L 温度 9095 时间 1525min PH值 67铝及铝合金的阳极氧化 水解封闭法 镍盐合钴盐的极稀溶液在加热条件下，被氧化膜吸附，在氧化膜的微孔中发生水解反应 Ni2+ + 2H2O Ni(OH)2 + 2H+ Co2+ + 2H2O Co(OH)2 + 2H+ 生成的氢氧化钴和氢氧化镍沉积在氧化膜大微孔中，
16、将孔封闭。 填充封闭法 除了上面所述的封闭方法外，阳极氧化膜还可以采用有机物质，如透明清漆熔融石蜡各种树脂和干性油等进行封闭。 铝型材电泳涂漆工艺 电泳涂漆工艺是在电场的作用下，铝型材阳极氧化膜的表面上沉积一层有机涂料膜，经高温固化成型。电泳涂漆型材表面光洁度高，色彩柔和典雅，并且突出了金属的质感。表面覆盖的一层漆膜晶莹剔透，不仅能抵抗水、泥、砂浆和酸雨的浸蚀，而且对于异形型材也有很好的涂装效果，这是其他处理方法不能相比的。日本90的铝型材都经过电泳涂漆处理。近些年，随着涂漆工艺中反渗透技术的成熟与应用，电泳漆液的回收率高达100，实现了无污染生产，生产成本大幅下降，为电泳涂漆工艺的推广使用奠
17、定了坚实的基础。 铝型材电泳涂漆工艺 1 电泳涂漆工艺原理 电泳涂漆分为阳极电泳和阴极电泳，根据基体材料的种类或涂装的目的来选择使用电泳涂漆的类型。阴极电泳工艺一般是采用聚胺酯涂料对首饰表面进行涂覆处理。阳极电泳工艺中，第一代涂料为环氧树脂涂料，现在主要用于汽车底盘的表面处理；第二代为丙烯酸涂料，用于铝型材的表面处理。丙烯酸分子式为CH2CHCOOH，聚合成的丙烯酸树脂为一团乱麻，其中最外的羧基有70被氨基所取代，因其树脂中存在COONHR，使树脂具有水溶性，氨基树脂在高温下进行交联固化反应。涂料分子的均匀性对工艺操作有很大影响，一般来说，乳化越好，分子越均匀。 电泳涂漆工艺原理 铝合金电泳涂
18、漆工艺的原理是基材表面经阳极氧化处理后，形成由Al12O3，与A12(SO4)3，所构成的多孔性蜂巢式的保护层。在直流电压作用下，铝合金作为阳极，电流通过氧化膜微孔电解水，产生H+和O2，同时，电泳涂料液在电场作用下，向阳极被涂物移动，与H+反应并沉积于被涂物上。在电场的作用下，膜中的水分子渗透析出，最终膜中水分含量低至2%5%。经过烘烤产生交联反应硬化。电泳涂漆起到封闭多孔质氧化膜的作用。 电泳涂漆工艺原理 电泳涂漆一般过程： （1）电解：丙烯酸胺R-COONH2R-COO-+NH2 水解H2OH-+OH- （2）电沉积：R-COO-+H+RCOOH 3R-COO-+Al+（RCOO）3（R
19、COO）3Al （1）工艺参数要求： 脱脂：硫酸180g/L200 g/L，时间2min5min 碱冼；氢氧化钠40 g/L50 g/L，时间2min5min 中和：硫酸180 g/L200 g/L，时间2min5min 氧化：硫酸150 g/L180 g/L，Al3+150 g/L，槽温（205），电流密度为150A/m2180 A/m2。 着色：着色电压小于氧化电压，其他参数按配槽要求进行 电泳涂漆：固体质量分数5%7%，PH值7.68.4,温度(233),电导率25时590us/cm900 us/cm,涂漆时间40s180s，涂漆电压40v160v 沥水：15 min20min 固化：温
20、度170180，时间30min 电泳涂漆工艺装备 (1)电泳电源：对于电泳电源的要求主要是纹波因素，国家标准规定，纹波系数必须小于6。因为电压不稳会产生针孔、橘皮、失光等一系列缺陷。 (2)回收系统：对水洗槽中的漆液进行回收，实现无污染生产。关键部件有高压泵、RO膜等，是由电泳槽、电泳副槽、电泳后的两道水洗槽及回收膜管组成的封闭式回收系统。该系统的优势在于进入膜管的槽液成分稳定，对膜管有保护作用，在进行漆液回收时达到各槽的动态流量平衡。 RO膜管采用高压反渗透技术，不断地从输入液中渗透出水，好的膜管产水量大，水质清彻。也有厂家采用海水淡化替代，当产量大或生产钛金黄色型材时，膜管易堵塞，而且出水
21、质量差，漆液回收率提不上去。高压泵应选用专业厂家的产品，稳定的进水压力是膜管运行正常的必要条件。 电泳涂漆工艺装备 3)电泳精制系统：由阴塔和阳塔组成，阳树脂为大孔弱酸性树脂，阴树脂为强碱性树脂或大孔弱碱性树脂、利用树脂对杂质阴、阳离子进行交换生成H和OH-，起到净化漆液的作用。好的树脂与生产出好的产品有着密切的关系，因此要注意树脂牌号的选择。 (4)循环过滤系统：由于生产时电泳槽产生大量的热量，必须及时进行热交换来保持槽液温度的恒定，循环速度应能使产生的热量充分交换。一般来说循环速度为4次h6次h。同时循环过滤系统具有排除悬浮杂质和气泡的作用。 (5)极罩：消解电解反应产生的大量气泡，减少型
22、材花斑缺陷。并且极罩内渗入槽液后可以隔开极板与型材，避免产生电击伤。 RO（Reverse Osmosis）膜 RO是英文 Reverse Osmosis membrane 的缩写，中文意思是（逆渗透），一般水的流动方式是由低浓度流向高浓度，水一旦加压之后，将由高浓度流向低浓度，亦即所谓逆渗透原理：由于 RO 膜的孔径是头发丝的一百万分之五（ 0.0001 微米） , 一般肉眼无法看到，细菌、病毒是它的 5000 倍，因此，只有水分子及部分有益人体的矿物离子能够通过，其它杂质及重金属均由废水管排出，所有海水淡化的过程，以及太空人废水回收处理均采用此方法，因此 RO 膜又称体外的高科技人工肾脏
23、。 RO（Reverse Osmosis）反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术，源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究，后逐渐转化为民用，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。 RO反渗透膜孔径小至纳米级（1纳米=10*-9米），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。 生产实践中的问题及对策 泳涂漆会使型材上任何较微小的表面缺陷在亮漆下暴露无遗，而且无法利用生产线上的工艺槽进行返工。电泳型材的生产流程较长，流水作业连贯性强，往往是同一类
24、缺陷在一个时间段所生产的 产品中都存在，每一个工艺阶段产生的缺陷到固化处理后会有一个突然的暴露，导致电泳型材的成品率比普通氧化型材的低。生产中常见缺陷的原因及对策如下： 生产实践中的问题及对策 (2)漆膜表面有夹杂物 不同的原因导致聚集夹杂物的部位不同。如果是一挂型材的上部夹杂物明显，一般是由于水洗槽中的杂质颗粒较多引起的。这是因为氧化膜带正电荷，而水中的颗粒带负电荷，一旦吸附则不易除去。 如夹杂物在一挂型材的外侧，一般是电泳后的型材暴露在不清洁的空气中所致。当进行至电泳后沥水阶段时，由于漆膜有一定黏度，当空气中粉尘较多，很容易粘附在漆膜上。当然使用未清理干净的烘炉时，或烘炉的滤网有破损也会产
25、生这类缺陷。如果从烘炉中出来的第一批型材漆膜不洁净，而后又正常了，可以肯定这是因为烘炉清扫工序没有保证质量。 生产实践中的问题及对策 (3)常出现的花斑缺陷 产生花斑的原因有：型材上架方式不对，或者在氧化、电解着色、电泳涂漆时型材表面有气泡无法排出。对策是：上挂时型材的装饰面向上向外，无沟边的光滑面向下，同时型材上挂的角度要适宜；型材大角度斜进斜出工艺槽，进入附加电流的工艺槽后需缓慢晃动型材以驱赶气泡，并在通电前适当的浸泡，以便气泡有逃逸的时间： 生产实践中的问题及对策 (4)成品表面混浊不透彻。 这时要仔细观察混浊面是氧化膜还是漆膜。正常生产工艺条件下，铝型材的氧化膜是透明的。氧化前的型材表
26、面不清洁或氧化工艺参数偏向临界值时，如Al3+浓度超过20g/L，氧化电流密度超过180A/m2，型材氧化时表面温度等因素，都会导致氧化膜状况恶化，造成成品表面混浊。产生漆膜混浊的主要原因是热水洗工艺，包括温度不够、时间不够、热水质量发生问题。当氧化膜厚度大于20um仍按常规热水洗工艺进行时也会产生漆膜混浊的现象。其原因是氧化膜清洗不彻底，导致氧化膜所含杂质参与形成漆膜。 生产实践中的问题及对策 (5)在干燥环境生产电泳料容易产生干燥痕 对此类缺陷比较一致的说法是进入电泳槽前型材表面水膜不均匀造成的。据悉，日本普遍采取型材表面晾干以后再进行电泳工艺，可以杜绝水痕的产生。我们的做法一是将型材热水
27、洗后充分冷却， 再进人电泳前的纯水槽；再是及时更换一定量的纯水，保证纯水槽温与室温一致；三是将型材快速从纯水槽转移至电泳槽。操作人员动作协调是可以避免这类缺陷出现的。 (6)成品型材漆膜不够光泽或发黏 此时检测其硬度一般也是不够的，需要检查烘炉的状况。如果烘炉电流和电压没有异常变化，而达到恒温点的时间变长，一般是由于烘炉的热循环不均匀造成的，重新调整各个通风窗口即可。 生产实践中的问题及对策 (7)型材发生电击伤 如果击伤切口有电泳漆，则是氧化工序出的问题，或者是由于电泳极板的极罩松落，或者电泳槽底部有落下的型材，以及操作不当导致型材与极板接触操作人员设置的电泳电压过大等因素都可能造成这类缺陷
28、。 (8)导电梁清洗的操作有可能影响产品的质量 做电泳料的阳极导电梁必须经过清洗，抹干水后进入电泳工序，否则会产生下列问题：水珠落赊覆好的漆膜上，导致局部漆膜发花；清洗不彻底，导电梁接触化学物质后其被腐蚀的表面经烘烤产生粉状物落下，会污染漆膜。 生产实践中的问题及对策 (9)电泳工艺槽的维护相当重要 掉落人槽中的型材要及时打捞，否则由于在槽冲浸泡，型材表面的漆膜脱落产生“死漆”。“死漆”常悬浮在槽液体中，由于细小不易打捞。“死漆”附到型材表面会形成局部凝块，常造成整挂型材报废。 (10)在下挂和包装工序漆膜划伤、擦伤 型材下挂过程中堆积，导致漆膜相互摩擦造成擦伤；或者摆放时端头不齐，相互划伤。
29、该工序中的任何不规范动作，对于漆膜的装饰作用都是有害的。漆膜具有毛细孔的特性，具有渗透功能，当用热塑包装由于密封较好，水分不易排出，会发生漆膜与基材之间存在水珠的现象，虽然不影响型材的使用，但向客户解释时显得很勉强，所以最好避免使用热塑包装。 生产实践中的问题及对策 开发铝型材加工技术，提高电泳材合格率，是电泳涂装技术发展的关键。电泳型材成本高源于合格率低，如果合格率低于80%就没有利润甚至会亏本。相反，合格率要达90%以上则有丰厚的利润。故这是制约电泳工艺发展的关键因素。电泳漆的高透明性使熔铸缩孔，灰渣造成的黑色、黑线、粗晶、模具挤压粗纹，磕碰划伤，组合模粗晶线，黑斑白斑；氧化着色工艺造成的
30、碎花、斑纹、水痕，环境条件造成粉尘毛刺、结瘤及电泳工艺造成泳透率低、阴阳面和孔隙率高的疵病都显露无遗，必须系统地提高铝加工的综合技术水平。 提高电泳漆的品质，扩大电泳漆种类。我国型材电泳涂料主要是丙烯酸电泳漆、聚氨酯电泳漆两大类，以透亮型为主，其品质在硬度和透明度方面不及进口品。提高国产化，进一步降低成本，增加花色品种如亚光、消光、砂面、珠光等效果的电泳漆。 生产实践中的问题及对策 (1)橘皮和痱泡等比较突出的漆膜缺陷 产生的原因是电沉积不均匀，因此要有针对性地分析加快电沉积速度的因素，如槽温、电导率、涂漆电压等。这些因素加速了带电粒子的泳动，一旦波动至临界值，将加大产生缺陷的几率，尤其是槽温
31、 大于25时，产生这类缺陷的几率是637。因此工艺参数应尽量保持稳定。 基材 装挂 脱脂 碱蚀 中和 阳极氧化 电解着色 封孔电泳涂漆 固化 卸料包装 ZETA电位英文：Zeta potential 由于固体表面带有电荷而吸引周围的反号离子，这些反号离子在固液界面呈扩散状态分布而形成扩散双电层。根据Stern双电层理论可将双电层分为两部分，即Stern层和扩散层。当固体粒子在外电场的作用下，固定层与扩散层发生相对移动时的滑动面即是剪切面，该处的电位称为Zeta电位或电动电位（-电位）。它可以通过电动现象直接测定。 ZETA电位英文：Zeta potential 目前测量Zeta 电位的方法主要
32、有电泳法、电渗法、流动电位法以及超声波法,其中以电泳法应用最广。 ZETA 电位是对颗粒之间相互排斥或吸引力的强度的度量。ZETA 电位的测量使我们能够详细了解分散机理，它对静电分散控制至关重要。对于酿造、陶瓷、制药、药品、矿物处理和水处理等各个行业，ZETA 电位是极其重要的参数。钢铁的化学氧化 钢铁的化学氧化的工业上称为“发黑”或“发篮”，钢铁经过氧化处理在表面生成一层蓝色到黑色的四氧化三铁膜。这层膜有很好的耐腐蚀能力。 钢铁的化学氧化分为高温化学氧化和常温化学氧化。 一、钢铁的高温化学氧化1、机理 是在含有氧化剂的碱性溶液中化学和电化学的过程。（1）化学反应 包括三个阶段： 钢铁表面在热
33、碱液和氧化剂（亚硝酸钠）的作用下生成亚铁酸钠: 3Fe + NaNO2 + NaOH 3Na2FeO2 + H2O + NH3 钢铁的化学氧化 亚铁酸钠与溶液中的氧化剂进一步反应生成铁酸钠6Na2FeO2 + NaNO2 + 5H2O=3Na2Fe2O4 7NaOH + NH3 铁酸钠与亚铁酸钠相互反应生成磁性氧化铁，Na2Fe2O4 Na2FeO2 2H2OFe3O4 + 4NaOH Fe3O4在浓碱溶液中溶解度非常小，很快就从溶液中析出，在钢铁表面形成晶核，晶核逐渐长大形成连续致密的氧化膜。 生成Fe3O4的同时，铁酸钠易发生水解生成氧化铁的水合物Na2FeO2 （m+1）H2O= Fe2
34、O3. m H2O + 2NaOH 氧化铁的水合物在较高的温度下，容易失去部分结晶水形成含结晶水较少的一种物质，Fe2O3. （m+n） H2O在碱液中溶解度很小，容易形成红色的沉淀附着氧化膜表面，出现生产中的“红霜 ”现象。钢铁的化学氧化 （2）电化学反应 钢铁浸入电介质溶液中，表面会形成无数的微电池，在铁的微阳极区发生氧化反应： Fe Fe2+ + 2e 在强碱性有氧化剂的溶液中，二价铁离子转化成三价的氢氧化铁 6Fe2+ + NO2- + 11OH- 6FeOOH +H2O + NH3 在微阴极区，氢氧化铁被还原 FeOOH e HFeO2-(二价铁) HFeO2- 合FeOOH 相互作
35、用脱水生成磁性氧化铁 2FeOOH + HFeO2- Fe3O4 + OH- + H2O钢铁的化学氧化 （3）氧化膜的成长 氧化膜成长时,由于四氧化三铁在金属表面上的成核和长大的速度不同,氧化膜的质量也不同。氧化物的结晶形态符合一般结晶理论,四氧化三铁晶核长大必须符合总自由能减小的规律,否则晶核就会重新溶解。四氧化三铁在各种饱和浓度下都有自己的临界晶核尺寸。四氧化三铁的过饱和度越大，临界晶核尺寸越小，能长大的晶核数目越多，晶核长大成晶粒并能很快相遇，形成的氧化膜比较细致，但厚度比较薄。反之，则相反。因此所有能加速形成四氧化三铁的因素都使膜厚减小，而减缓的则使膜后增加，所以适当控制四氧化三铁的生
36、成速度是钢铁化学氧化的关键。2、钢铁高温氧化工艺工件 除油 除锈 高温氧化 水洗 干燥 浸油(封闭)钢铁的化学氧化 二、钢铁的常温化学氧化 也叫常温发黑，与高温氧化相比，具有节能、高效、操作简单、成本低、环境污染小的优点。 1、机理 钢铁进入发黑液中，钢铁表面的铁原子，置换溶液中的铜离子，生成的铜覆盖在金属表面CuSO4 + Fe FeSO4 + Cu 金属铜进一步与亚硒酸反应，生成黑色的硒化铜表面膜 Cu + H2SeO3 2CuSeO3 + CuSe + 3H2O 另一种说法，钢铁表面与亚硒酸发生氧化还原反应，生成的Se2- 与Cu2结合生成CuSe。 H2SeO3 + 3Fe + 4H+
37、 3Fe2+ + Se2- + 3H2 O Cu2+ + Se2- = CuSe 钢铁的化学氧化 、钢铁常温发黑工艺 （1）工艺过程 工件 除油 除锈 水洗 发黑 水洗 后处理 油封闭 3、发黑液的组成及对发黑质量的影响 （1）成膜剂，最主要的成膜物质是铜盐和亚硒酸，磷酸盐可作为辅助成膜剂参与生成磷化膜，可以改善膜的耐蚀性和附着力。 （2）PH缓冲剂，PH值一般控制在23，PH值太低，则反应速度太快，使膜成疏松，附着力和耐蚀性下降。PH值过高，反应速度变慢，膜成太薄，附着力也下降。随着反应的进行，溶液中的氢离子不断消耗，PH值升高，加入缓冲剂可以使溶液的PH值维持在一定的范围。钢铁的化学氧化 （3）络合剂，主要用来络合溶液中的二价铁离子合铜离子。柠檬酸、抗坏血酸与二价铁离子生成稳定的络合物，可以避免二价铁氧化成三价铁。柠檬酸、酒石酸、对苯二酚与铜形成络合物，可以使反应速度变慢，延长成膜时间，这氧可以提高膜层附着力合耐蚀性。 （4）表面润湿剂，表面润湿剂的加入可以降低发黑溶液的表面张力，使液体容易在钢铁表面润湿和铺展，这样才能保证得到均匀一致的表面膜。所使用的表面润湿剂均为表面活性剂，常用的有十二烷基磺酸钠OP10等。有时两种表面活性剂也一起使用，效果可能会更好。表面润湿剂用量一般为发黑液总质量的1%左右。
