铝阳极氧化染黑色技巧与常见不良解决方案

时间：2016-11-16

一、阳极氧化工艺条件的控制

1、溶液的温度与电压的关系
在额定的范围内溶液的温度越低，所需的电压应越高，因为溶液温度较低时氧化膜生成速度较缓慢，膜层较为致密，为获得一定厚度的氧化膜，阳极氧化过程需升高电压。当溶液的温度较高时，氧化膜的溶解速度加块，且生成的氧化膜是疏松的，此时降低电压能适当改善氧化膜的质量。

2、阳极氧化溶液的温度与时间的关系
溶液的温度越低，所需的阳极氧化时间应越长。因为溶液温度较低时氧化膜的生成速度缓慢。溶液的温度升高时则氧化膜的生成速度加快。此时要缩短阳极氧化时间，否则由于氧化膜的外层电阻加大而导致膜层溶解，出现工件尺寸的改变、表面粗糙掉膜的现象。以上措施只是在既无降温设备，又无加温装置的条件下采取的应急措施。

二、染黑色溶液的配方与配制过程

1、 配方及工艺条件
酸性毛元           ATT20～30g/L 
酸性湖蓝           2～3g/L
温度               50～70℃
时间               10～15min
PH值               3～3.5（或4.5～5.5）

2、配制方法
首先煮沸溶液，促使染料溶解完全，保证无疙瘩。待溶液冷却后用滤纸过滤，滤去不溶物微粒及液面上漂浮的油状物质。最后测量pH值，用冷醋酸或氨水调整至工艺要求。 

三、染色过程应注意事项

1.加强染色前的冲洗工件
由阳极氧化槽中取出后要充分冲洗，特别是工件的狭缝，盲孔等处，否则残余的酸、碱在染色过程中会缓慢流出来，使染色溶液的pH值偏离正常范围，并使残留酸碱部位表面的色泽与洁净部位有明显差别，甚至腐蚀氧化膜而显示白色。

2.阳极氧化后立即染色
工件经阳极氧化后要立即染色。若工件阳极氧化后在空气中暴露时间过久膜层孔隙即会缩小，并有可能沾上污物，导致染色困难。若因染色槽过小，需分批染色时，应把待染色件浸泡在干净的水中。 

3.染色时工件不可重叠
染色时工件不可重叠，尤其是平面部位，否则由于重叠部位被遮盖而形成阴阳面。

4.加强染色后的冲洗
工件表面若不冲洗干净，留有残余颜料将会污染组合件。 

四、清理工作注意事项

1.小心拆卸工件
拆卸夹具时严防工件被划伤，否则会出现道道白痕，应松动夹具让工件自由脱落，绝不能在夹具未松开之前硬拉工件。

2.工件干燥方法
先将工件孔眼内的水份甩干净，以免残余水份污染工件表面。干燥方法以毛巾擦干为好，楷擦过程中还能把因铝材材质或操作工艺问题引起的表面浮霜一起楷擦干净。 

3.包装要求
包装选用软质，干净纸为好，且逐个包装以防互相擦毛。 

五、染黑色溶液的维护与保养

染黑色溶液的维护与保养工作主要是维护溶液的pH值。

酸性ATT染料是由不同扩散性能的酸性蓝黑10B 和酸性橙Ⅱ组成。

当染色液的pH值在5～6或3～3.5范围时，酸性橙Ⅱ和酸性蓝黑10B的吸收作用都比较好，被氧化膜吸收的量也较大，膜层中两种染料的量符合配比要求，所获色泽呈正常的黑色。

而当pH 值在4左右时，氧化膜层吸收酸性橙Ⅱ的作用增大，吸收量也就自然增加，膜层中的酸性橙Ⅱ大于正常配比，因而色泽显现带红色。

当pH值回复到3～3.5或5～5.5范围后，则氧化膜层对酸性橙Ⅱ的吸收量又会回落，染色工件又呈正常的黑色，据此，染黑色液的pH值的准确控制是很重要的。

六、铝阳极化染黑工艺中的故障处理 

1.前言
某电镀厂新增铝阳极化染黑工艺生产线，出现不少质量问题。如工件颜色有深有浅，有黑中显青，有黑中显红，有黑中留白，有灰黑混一等等。经细细辨别，笔者很快找出了故障起因并提出了解决方法。现将其整理如下，有误之处请广大**批评指正。

2.故障原因分析及解决方法 

2.1　颜色黑中显青

通常是由如下4种原因引起的: 

①阳极氧化溶液温度过低 

②阳极氧化时间过短 

③电压过低 

④染色溶液pH值接近中性

经分析，该厂所出现的质量问题是由于阳极氧化溶液温度过低而没有相应地延长阳极化时间和提高电压而引起的。 

2.2　表面发花，类似大理石状的花纹表面发花多出现在大面积工件

其原因可能为: 

①工件在预处理碱洗不够彻底

当工件碱洗不彻底时，基体表面原有的氧化膜不能除净，该处也就难以生成人工氧化膜，导致染不上色，而原有的氧化膜除净处有人工氧化膜生成，染上了色，从而形成不规则的花纹；此外，有的虽经充分碱洗，但没有及时在硝酸中出光，并在空气中又搁置过久后才转

入阳极化槽，这种情况下所获的氧化膜染色后也可能出现花纹现象。

阳极化前的预处理质量优劣是获得氧化膜质量的关键，要认真对待。 

②染色溶液温度过低

染色溶液温度过低时，染色性能降低，染色速度缓慢，应延长染色时间，并频频晃动染色件，以保证色泽均匀。

在可能的条件下染色液应予以加温，以保证染色件的质量。 

③染色溶液表面有油污

染色液表面的油膜是由颜料带人的，为除去这层油膜，溶液配成后应经过滤纸过滤，或用粗制纸片拖吸。 

为避免工件进入染色液时这层油膜覆盖其表面而引起色泽不均匀和发花，通常的做法是工件进入染色液后在液面下晃动几下，使吸附在工件表面的油膜脱离下来。

由上述后二种原因引起的染色层质量问题可在铬酸溶液或硝酸溶液中退除后再次染色。 

2.3　局部染不上色 

主要原因有以下几个方面: 

①氧化膜接触了油污或碱性物质

工件经阳极化后在染色之前要防止与油污或碱性物质接触，以避免氧化膜在染色过程中与染色液隔离或受到破坏。发现该厂操作工人装夹时手上的油污污染工件，而使有油污的部位染不上色，建议先装夹再碱洗。 

②夹具的位置或阳极化时工件的悬挂角度不当

夹具的位置与阳极化工件的悬挂角度对氧化膜的质量有很大影响，尤其是因此而产生窝气的更不是少见，为避免这一问题，除在装夹和悬挂工序中需要特别注意之外，在阳极化和染色过程中还应多次摇晃工件，使工件的凹入部位在此工序中所产生的气体能及时排除。

③染色时工件间互相贴合

因染色时互相贴合而形成的“阴阳面”多出现在平面件上，出现这种情况的工件应在干燥之前先挑出来，在铬酸或硝酸溶液中退色后重新染色。 

为避免工件在染色时相互贴合，可采取下述方法: 

A.工件染色时不要从夹具上拆下来，带夹具染色，并在染色过程中把夹具上下抖动几次，以防夹具的接触处因**气而产生过大的白点痕迹。

B.从夹具上拆下后放人塑料篮筐内染色，染色时在液面以下轻轻抖动多次也能获得均匀一致的外观质量，要注意的是只能在染色液中轻轻抖动，否则工件会被擦毛而显现白色道痕。 

2.4　表面有浮灰 

①染色溶液温度偏高:当染色溶液温度偏高时，上色速度加快，结果酸性元青中分子较小的酸性橙Ⅱ成分“捷足先登”因而引起酸性元青中的另一成分酸性蓝黑IOB被“排挤在外”，从而产生浮灰。所获得的染色层也因此而显得偏红。

②阳极化溶液温度偏高:当阳极化溶液温度偏高时，氧化膜的溶解速度加快，结果所生成的氧化膜因溶解而产生粉末状物质，也就是“浮灰”。　为避免高温季节浮灰加重，维持阳极化溶液的温度在正常的工艺规范之内，以确保产品质量。

可以用以下解决方法: 

A.调整工作班次:将白天班改为夜间班，一般情况下夜间气温比白天低5～10℃。 

B.多槽轮流工作:经一次或多次阳极化后，因焦耳效应，溶液温度上升，当**过工艺允许的温度时应停止工作，让其自然冷却，下一槽的工件在另一只阳极化槽中进行，这样轮流操作既不影响生产，又可避开高温溶液时对阳极化膜的影响。 

C.更换大容积槽子:增大阳极槽的容积，对于加工同样表面积的工件，溶液的升温度会相应减缓。 

D.减少一次装载量:槽内装载量减少后，阳极时产生的焦耳热亦相应减少，可降低溶液的升温速度。

E.继息式工作:当溶液温度**过允许值时停止工作，待温度降至工艺范围时再继续工作。 

F.水冷法:宜用井水，因井水具有冬暖夏凉的特点，能起到一定的控温作用；而水塔上的储备水是冬凉夏暖，不适宜作冷却水用。 

2.5  染出颜色黑中显红

这种情况主要是由于未能控制好染色液的pH值，据了解，酸性元青是由酸性蓝黑IOB和酸性橙Ⅱ组成，在一定的pH范围内这两种组分进入膜孔的比例符合阳极化膜染色纯黑的要求，而当pH值**过或低于这个较佳范围时，进入膜孔中的两组分比例失调，染上的颜色黑中显青或黑中显红。试验发现，染色液的pH值与铝阳极化膜上染出色调的关系见下。

表：染色液pH值与铝阳极化膜染色色调的关系
pH        3              4          5          6            7
色调    纯黑      黑中显红    纯黑      纯黑    黑中显青

解决方法:定量测定pH值，工作中要防止酸、碱性物质的混入，进入染色槽的工件要彻底冲洗干净。 

2.6  工件下端近边缘处染不上色

其原因为工件未染上色的部位没有生成氧化膜。经了解，工件在阳极化之**天进行碱洗，且碱洗后的中和和水洗均不充分，并让其自然晾干，这使得铝件表面带碱性的游离水缓慢地往下流，流至尽头时集成水珠且久久不消失，水珠中的酸或碱性物质且接与铝件发生反应，特别是水珠的周围易吸纳氧的部位，阳极氧化时未能被击穿，阻止了阳极化过程中人工氧化膜的生成。 

解决方法: 

①要认真执行预处理工艺，决不可怕麻烦而简化工艺过程

②对于带有盲孔的工件，在预处理的每一工序中都要将盲孔内残留的溶液甩干净；

③预处理后不能用压缩空气吹干，也不可用烘箱烘烤；

④在自然晾干过程中要时时用洁净的毛巾吸去水珠，以防水珠中的酸、碱物质与该处起反应。 

⑤自然晾干时要选择环境较好的场所，以防酸、碱、油烟，对工件的浸蚀/cn/new/anode.html

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