东莞铝氧化加工(通常指阳极氧化,通过电解使铝表面形成氧化膜)的质量(如氧化膜厚度、硬度、耐腐蚀性、外观色泽等)受多种因素综合影响,涉及材质、电解液、工艺参数、前处理等多个环节。以下从关键影响因素及作用机制展开分析:

一、铝材本身的成分与状态
铝材的纯度、合金元素含量及加工状态直接影响氧化膜的形成质量:
纯度与合金元素
纯铝(纯度≥99.5%):氧化膜均匀、致密,透明度高(适合着色),但膜层较软(硬度约 HV150-200)。
铝合金(如 6061、7075):含铜、硅、镁等合金元素,会导致氧化膜出现 “夹杂” 或 “疏松”:
硅含量过高(如>1%):氧化膜易产生黑色斑点(硅颗粒无法完全氧化);
铜含量过高(如>0.5%):氧化膜耐腐蚀性下降(铜离子易析出,形成微电池腐蚀);
镁、锰等元素:可细化氧化膜结构,提升硬度(如 6061 铝合金氧化膜硬度可达 HV300-400)。
铝材表面状态
冷轧 / 热轧状态:热轧铝材表面粗糙(氧化膜易不均),需经抛光处理;冷轧铝材表面光滑,氧化后外观更均匀。
应力状态:铝材加工(如弯曲、冲压)产生的残余应力会导致氧化膜局部厚度偏差(应力集中区膜层较薄),需通过退火消除应力(温度 300-400℃,保温 1-2 小时)。
二、电解液类型与参数
电解液是阳极氧化的 “反应介质”,其成分、浓度、温度直接决定氧化膜的结构与性能:
电解液类型
硫酸电解液(常用):浓度 10%-20%(体积比),常温下可形成多孔、吸附性强的氧化膜(适合着色),膜厚可达 5-20μm(装饰性)或 20-100μm(硬质氧化)。
草酸电解液:浓度 2%-5%,需在 30-50℃下电解,氧化膜致密、硬度高(HV400-500),耐腐蚀性优于硫酸膜,但成本较高(适合军工、耐磨件)。
铬酸电解液:浓度 3%-10%,氧化膜薄(2-5μm)、呈灰色,耐腐蚀性优异,但含铬污染环境,逐渐被淘汰。
电解液浓度
硫酸浓度过低(<10%):氧化膜生长慢,膜层致密但脆性大(易开裂);
浓度过高(>25%):电解液腐蚀性强,氧化膜溶解速度加快,导致膜层薄且疏松(厚度难以控制)。
电解液温度
温度过低(<10℃):氧化膜生长快,但膜层硬而脆(易剥落),且能耗增加(需更低电压);
温度过高(>30℃):氧化膜溶解加剧,膜层疏松、厚度不足(如 25℃时膜厚 15μm,40℃时可能仅 8μm),需通过冷却系统控温(精度 ±2℃)。
三、电解工艺参数
电解过程中的电压、电流密度、时间直接影响氧化膜的厚度和性能:
电压
硫酸阳极氧化:通常 12-18V(装饰性)或 20-40V(硬质氧化)。电压过低(<10V):膜层生长慢,厚度不足;电压过高(>50V):电解剧烈,膜层出现孔隙过大、烧焦(表面发黑)。
电压需稳定(波动≤±0.5V),否则膜层厚度不均(电压骤升处膜层偏厚且疏松)。
电流密度
电流密度是氧化膜生长的 “驱动力”,通常 1-2A/dm²(装饰性)、2-5A/dm²(硬质氧化)。
密度过低:膜层生长缓慢(1A/dm² 时,1 小时约增长 5μm);
密度过高:焦耳热增加,电解液温度上升(导致膜层溶解),同时膜层内应力增大(易开裂)。
氧化时间
膜厚与时间正相关(一定范围内):硫酸氧化时,10 分钟约 5μm,30 分钟约 15μm,但超过 60 分钟后,膜厚增长趋缓(溶解与生长达到平衡)。
时间过长:膜层过厚(>100μm)易出现裂纹;时间过短:膜层防护性不足(如<5μm 的膜耐盐雾测试<24 小时)。
四、前处理工艺
铝材表面的油污、氧化皮、划痕会直接影响氧化膜的结合力和外观,前处理是关键环节:
除油
油污(切削油、手印)会导致氧化膜局部不生成(露底),需用碱性除油剂(如氢氧化钠 5%-10%)或有机溶剂(酒精、三氯乙烯)清洗,确保水膜连续(除油合格标准:表面水膜 30 秒不破裂)。
酸洗与碱蚀
酸洗(硝酸或氢氟酸):去除表面氧化皮,但时间过长会腐蚀基体(出现麻点);
碱蚀(氢氧化钠 2%-5%):去除表面毛刺和划痕,使表面均匀活化,但碱蚀过度会导致表面粗糙(影响氧化膜光泽)。
抛光
机械抛光(布轮 + 抛光膏)或化学抛光(磷酸 + 硫酸溶液):提升表面光洁度,使氧化膜更均匀、光亮(镜面抛光后氧化可获得镜面效果),但抛光不足会保留划痕(氧化后更明显)。
五、后处理与环境因素
封孔处理
氧化膜是多孔结构(孔隙率 10%-20%),需通过封孔(热水煮、蒸汽、镍盐溶液)堵塞孔隙,否则易吸附污染物(影响耐腐蚀性)。封孔不良会导致:
耐盐雾性能下降(如未封孔的膜 24 小时生锈,封孔后可达 500 小时以上);
着色后褪色(孔隙吸附水分导致染料流失)。
环境因素
水质:前处理或清洗用水含氯离子(>50ppm)会导致氧化膜出现点蚀;
空气湿度:氧化后未及时干燥(湿度>80%),表面易产生白霜(氧化膜水解产物)。