铝与铝合金的铬酸阳极氧化工艺

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：但是如果在同样厚度条件下，铬酸阳极氧化膜的耐蚀能力比未经封闭的硫酸氧化膜高。铬酸阳极氧化溶液配方及工艺铬酸阳极氧化工艺见表235。恒电压法始于美国，是一种强化型铬酸阳极氧化。铬酸的含量过高或过低均会降低氧化能力。铬酸阳极氧化法电解液中杂质为硫酸根、氯离子和三价铬。表236 铬酸阳极氧化膜常见故障、产生原因及解决方法

英国是最早使用铬酸氧化的国家，后来经过许多工作者的不断修改，使该方法在工业上获得广泛应用。

铬酸阳极氧化膜厚度通常只有2～5μm，膜层质软，弹性好，基本上不降低基体材料的疲劳强度，且能保持工件原有精度和表面粗糙度。氧化膜外观呈不透明的灰白色或深灰色，孔隙率很低，故常不需封闭而直接使用。氧化膜的孔隙极少，吸附能力差，染色困难，其耐磨性能不如硫酸氧化膜。但是如果在同样厚度条件下，铬酸阳极氧化膜的耐蚀能力比未经封闭的硫酸氧化膜高。它可作为油漆良好的底层，广泛应用于橡胶黏结件。

1.铬酸阳极氧化工艺

（1）铬酸阳极氧化工艺流程铬酸阳极氧化工艺流程如下：

铝及铝合金制件→机械抛光→上挂→脱脂→清洗→酸洗→清洗→碱腐蚀→热水洗→冷水洗→出光→铬酸阳极氧化→清洗→下挂→干燥→检验。

（2）铬酸阳极氧化溶液配方及工艺铬酸阳极氧化工艺见表2⁃35。

表2⁃35 铬酸阳极氧化工艺

（续）

（3）铬酸阳极氧化方法铬酸阳极氧化方法主要有恒电压法和BS法两种。

1）恒电压法。恒电压法始于美国，是一种强化型铬酸阳极氧化。电解液为质量分数为5%～10%的铬酸，在40V恒压电解，溶液寿命长。

2）BS法。BS法实际上是分阶段提高电解电压进行处理的方法，如图2⁃16所示。

首先在10min内使电压升到40V进行电解处理，保持约20min，然后在5min内将电压升到50V进行电解处理。这时电流密度为0.3～0.4A/dm²，可得到2～5μm的氧化膜。处理铸件时，溶液温度为25～30℃，在10min内使电压升到40V，然后在此电压下电解30min。BS法操作复杂，生产中不常用。

图2⁃16 BS分段提高电压法

（4）溶液配制及维护溶液的配制及维护方法如下：

1）溶液的配置。首先计算槽的容积及铬酐的用量，然后往槽内加入欲配容积4/5的蒸馏水（或去离子水），将称好的铬酐缓慢加入槽中，并搅拌至铬酐完全溶解，然后加蒸馏水（或去离子水）至所需要的体积，再搅拌至均匀。溶液配制好后进行分析和试生产，合格后即可使用。

图2⁃17 铬酸溶液与pH关系

2）溶液的维护。铬酸的含量过高或过低均会降低氧化能力。随着氧化过程的进行，铝不断溶入电解液内，与铬酸结合，生成铬酸铝[Al₂（CrO₄）3]和碱式铬酸铝[Al（OH）CrO₄]。因此，游离铬酸的含量将随着加工时间延长而减少，电解液的氧化能力也随之下降。应定时往电解液内补充铬酸，也可以用测量pH的方法来分析，调整溶液，如图2⁃17所示。

铬酸阳极氧化法电解液中杂质为硫酸根、氯离子和三价铬。当硫酸根含量大于0.5g/L或者氯离子含量大于0.2g/L时，氧化膜外观粗糙。当硫酸含量太多时，可加入氢氧化钡或碳酸钡，生成硫酸钡沉淀，通过过滤即可去除。氯离子太多时，通常用稀释溶液的方法来解决。三价铬是六价铬在阴极上还原而产生的，三价铬的积累会使氧化膜变得暗色无光。当三价铬多时可采用通电处理，将三价铬氧化成六价铬。其处理工艺为阳极电流密度为0.25A/dm²，阴极电流密度为10A/dm²。阳极用铅板，阴极用钢板。

2.铬酸阳极氧化膜的特点及应用

（1）铬酸阳极氧化膜的特点铬酸阳极氧化膜的特点如下：

1）铬酸阳极氧化膜的厚度比硫酸法及草酸法所得的膜层薄，只有2～5μm。

2）膜层质软、弹性高、致密，不用封闭也能使用。

3）铬酸阳极氧化膜不透明，颜色由灰白到深灰色或彩虹色，而膜本身无孔，不能染色。

4）铬酸溶液的成本比较高，生产过程耗电量很大，由于含铬，所以废液处理比较困难，容易造成环境污染。

（2）铬酸阳极氧化膜的应用铬酸阳极氧化膜的应用如下：

1）适合用于铝硅合金工件的防护。

2）用于气孔率超过二级的铸件处理。

3）适用于疲劳性能要求较高的工件处理。

4）适用于蜂窝结构面板，以及需要胶接的工件处理。

5）用于形状简单的对接气焊工件防护处理。