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發布時間：2021-03-27 08:35
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硬質氧化處理各種特性及技術說明
硬質氧化膜的生成機理，與普通硫酸陽極氧化相同，但為了獲得厚而硬的膜層，需要采用攝氏0度左右的電解液，和高電壓和大電流的方法，使膜的生成速度遠大于溶解速度，使膜層結構發生變化，構成了硬質氧化膜生長過程的新特點。硬質氧化膜也是雙層結構，其區別在于比普通氧化膜的阻擋層厚度大10倍，孔壁也如此，這是硬度高的基本原因之一。然而孔隙率比普通氧化膜少7～8倍。只有2%～6%，硬質膜基組雜亂無章互相干擾，出現一種特殊的棱柱狀。導致膜內應力大，甚至引起開裂，合金元素和電解分解產物在膜壁中的殘留。引起氧化膜的色澤深暗及合金成分不同的顏色不同。合金成分和雜質，對硬質氧化有較大的影響，它影響氧化膜的均勻性和完整性，鋁銅。鋁猛合金，作硬質氧化比較因難。
硬質氧化處理各種特性及技術說明：
1.特性：硬質氧化是一種電化學處理方式，在純鋁或鋁合金材料上面形成一極硬、耐高溫、耐磨、有高電阻性、耐腐蝕的硬氧化膜。此一極高之表面硬度，配合鋁合金本身輕、機械加工容易、低成本的特性，廣泛應用于各種工業及軍事用途上，此值我國工業升級之際，更是精密工業不可或缺的一環。
2.硬度：指膜層之硬度，膜層厚度（Thickness）指Build up和Penetration兩部份。T=1/2Build up 1/2Penetration 。硬度為之低標準為B.S.5599規定HRC36以上（約HV350）接近底材部份可超過HRC60(HV700)以上。
3.耐磨性：以Taber Abraser CS-17 1000g 負載，鋁合金硬化處理之耐磨性遠優于硬鉻電鍍及其它之硬化鋼。
4．尺寸要求：膜層厚度一般為50±5μm ,元件單面尺寸約增加25μm，對于較精 公差及特殊厚度要求，需于圖面上特別注明。
5．抗蝕性：經封孔，鹽霧試驗（ASTM117規格）超過5000小時無腐蝕現象發生。
6.合金材料適合性：適用于所有鋁合金，包括1000純鋁系（1050、1100）、2000鋁銅系（2014）、3000鋁錳系、5000鋁鎂系。6000鋁鎂矽系（6061、6063）7000鋁鋅系（7050）及鑄造鋁合金514.2、A514.2、518.2、ADC.5 ADC.6 等。
7.耐電壓（Breakdown Voltage）：達1500VDC以上。
8.高度電阻性：于20度C 為4Ⅹ10.15歐姆cm2/cm,可作為良好之絕緣體。
9.耐熱性：膜層熔點達2050度C，短時間可保護鋁材在高溫中免受損害。
10.低摩擦系數：磨光后的表面，摩控系數可低至0.095，因此各種及民用裝備滑軌，均應用此技術。
11.氧化膜的結合力：硬質氧化膜的形式是有一半的膜在鋁的內部一半長出來，與鋁基體金屬的結合力很強，很難用機械方法將它們分離，即使膜層隨基體彎曲直至破損，膜層與基體金屬仍保持良好的結合。
12.氧化膜結構的多孔性：氧化膜具有多孔的蜂窩狀結構，可使膜層對各種有機物、樹脂、無機物、染料及油漆等表現出良好的吸附能力，可作為涂鍍層的底層，也可將氧化膜染成各種不同的顏色（硬質氧化膜，只可染黑色）提高金屬的裝飾效果。
制作硬質氧化注意事項：
1.制品上所有棱角應倒成直徑不小于0.5mm的圓弧,不允許有銳角及毛刺以避免電流集中造成局部過熱、變脆、斷裂.
2.不要求厚膜部位用 Vinyl perchloride adhesive 等加以保護,螺紋孔,定位銷孔用塑料或膠皮堵塞.
3.制品經硬質氧化后,尺寸增加約為膜厚的一半(單邊)所以對尺寸要求嚴格的制品,應根據膜厚確定其陽極氧化前的尺寸余量 .
4.氧化膜與基體結合牢固，但膜層有脆性，并隨厚度增加和增大，所以不宜用于承受沖擊，彎曲或變形的零件。達到一定厚度的硬質膜會使鋁合金的疲勞強度有較大的降低，尤其是高強度鋁合金，故對承受疲勞荷重零件，進行硬質氧化應十分慎重。
直流陽極氧化時間與電壓對膜層性能的影響
一、直流陽極氧化時間對膜層性能的影響
特定時間范圍內,隨氧化時間的延長,膜厚度增加很快,氧化時間>50min后,膜厚度幾乎不再增長。氧化前,實驗用工業純鋁L2基體的顯微硬度約4615HV。經陽極氧化的試樣表面顯微硬度極度提高,但隨氧化時間的增加,尤其是氧化時間20min后,膜硬度迅速下降。其原因是(i)氧化膜分為阻擋層和多孔層,阻擋層硬度很高,而多孔膜層硬度較低。在氧化初期,阻擋層硬度對膜層的硬度影響占優勢,隨著氧化時間的延長,多孔層增厚,阻擋層的影響減小,從而導致表面的顯微硬度降低。(ii)在氧化膜的生長過程中,成膜反應和溶膜反應同時進行。當成膜速度大于溶膜速度時,一定時間內膜層厚度不斷增加,隨著氧化膜膜層向基體不斷延伸的同時,多孔層的孔壁逐漸變薄,孔徑逐漸增大,導致顯微硬度隨氧化時間的增加呈下降趨勢。值得注意的是,封孔后,隨氧化時間的延長,氧化膜的硬度下降趨勢減緩。氧化時間為40min,能同時獲得相對較好的膜厚度和膜硬度。
二、直流陽極氧化電壓對膜層性能的影響
氧化膜厚度隨著氧化電壓的升高幾乎呈線性增加。這是因為一定電壓范圍內,氧化電壓越大,氧化膜的阻擋層越厚,而多孔層的產生和增長是建立在阻擋層不斷向鋁基體延伸的基礎上的,阻擋層越厚,則產生的多孔層越厚膜層表面顯微硬度亦隨氧化電壓的增加而增加。這是因為提高氧化電壓,氧化膜的生長速度加快,成膜時間縮短。膜層發生化學溶解的時間減少,其厚度和硬度相應提高。值得注意的是氧化電壓超過10V后,膜硬度增長趨勢相對減緩。
如何提高氧化著色鋁材成品率
氧化成品率為一次生產成品率，即一次生產不返工的成品率，據生產實踐發現，返工型材成本是不返工型材成本的3倍，而且還無法保證型材的表面質量。當然氧化產品的質量是從熔鑄車間開始的，由于篇幅限制，下面就淺談一下氧化生產過程中注意的一些細節問題?！ ?
掛料桿與導電梁之間固定用螺絲要經常緊固，每次綁料前都要首先檢查掛料桿固定是否松動，如稍有松動，就應及時緊固。另受腐蝕，掛料桿會變小，需及時更換，因為其導電面積變小了，容易引起發熱，同時要綁緊，防止型材掉入槽中引起碰極，短路損壞電源。
同時掉入槽中的型材需及時清理出來，如堿洗槽里落入一根型材，就會很快腐蝕，實驗證明，其耗堿量相當于堿洗50—100根型材的耗堿量。落入著色槽或封孔槽內，由于腐蝕作用，槽內會積累大量的鋁離子，影響槽液的使用壽命?！ ?
綁料用的鋁絲采用兩種規格為好，大料選用粗鋁絲，中、小料則用較細鋁絲，可采用2mm與3mm，或2.2mm與3.2mm兩種規格，鋁絲退火硬度取1/2~3/4為好。目前很多企業已改用夾具?！ ?
吊入氧化槽前要認真緊固每根型材；對返工料氧化前緊料時，要先用老虎鉗拍打型材端部使其移位后才緊料，使接觸處無膜，保證良好導電。
型材料掛放入氧化槽和著色槽導電座上時要注意好對中，不然易出現陰陽面色差?！ ?
氧化結束斷電后及時吊起，停留在氧化槽內數分鐘會影響封孔，也會使著色速度加快；氧化后吊起在空中傾斜停留太久，瀉酸液的一端因氧化膜擴孔原因使著色較深，易出現兩頭色差。
