工業鋁型材生產加工廠家

1：鋁型材陽極氧化膜剝落的定義

日本工業標準JIS H0201-1998“鋁及鋁型材表面處理條款術語”中，剝落定義為陽極氧化膜局部喪失附著性，并伴隨發生分離的現象；剝落部位如下圖1所示白點狀的外觀異常，鋁型材陽極氧化膜從鋁型材基體上破碎剝離呈現斑點狀；因此，在表面性能質量保證方面它是致命的；多數情況下是直徑從0.1mm到數毫米的圓形；需要注意的是，在完全剝落之前，陽極氧化膜是浮著的一種狀態，有時目視也不能發現；

2：剝落發生的原理

目前公認的理論是由氫氣導致的；由于著色金屬鹽溶液中氫離子的過電壓影響，陽極電解時金屬離子和氫離子同時在微孔底部的阻擋層上放電；阻擋層是由γ-Al2Q3構成的，它是半導體，離子半徑小的氫離子通過阻擋層形成離子電流到達鋁型材基體并放電；在微孔底部產生的氫氣阻礙了金屬離子的供給；在鋁型材基體上放電的氫離子（H^+）形成氫氣（H2），其體積膨脹數十倍以上；氫氣在鋁型材基體和阻擋層之間沒有地方析出，破壞了阻擋層，從入口處反方向朝外鼓起；這種情況下，陽極氧化膜呈現圓形剝離，呈倒圓錐形破壞鋁型材基體，這種現象就是剝落；剝落破壞一旦發生，就會損傷鋁型材基體，因此不去除這種損傷，材料就難以使用；

在硫酸交流陽極氧化中，盡管產生大量的氫氣，也未發生剝落；可是如果存在金屬離子的話就容易發生剝落；與交流電解著色相比，直流電解著色更容易發生剝落；這是因為在陽極氧化電解中陽極氧化膜發生水分解反應，微孔中pH呈中性，表明阻擋層因電滲透發生脫水現象；

強酸性錫鹽槽與弱酸性鎳鹽槽相比，幾乎不發生剝落；盡管已在別處介紹了錫鹽槽的缺點，但不發生剝落這點可能成為繼續使用錫鹽槽的理由；

3：剝落部位的觀察

如下圖2和圖3是在磷酸槽制備的陽極氧化膜上進行交流電解著色處理中發生剝落的SEM照片（1992年日志，和田健二等發表于表面技術協會）；

    

（陽極氧化膜發生開裂鋁型材陽極氧化膜剝離階段的SEM照片）   （鋁型材電解著色中發生剝落初期階段的表面SEM形貌圖）

上圖3所示為在鋁型材陽極氧化電解著色中發生剝落初期階段的表面SEM形貌圖，大小約為340μm；照片觀察到開裂是陽極氧化膜剝離的前兆；圖2是陽極氧化膜發生開裂后陽極氧化膜剝離階段的SEM照片；陽極氧化膜剝離處的鋁型材基體受到強烈電化學腐蝕，在中心腐蝕成約63μm的腐蝕坑，看上去好像發生了灼燒；這種情況下的試驗材料是純度99.3%以上的鋁箔；在溫度（21±1）℃、0.2mol/L硫酸鎳溶液（NiSQ4·6H2O）中添加0.5mol/L硼酸的溶液，外加15V的交流電進行電解著色處理；這種情況下很難認為是鋁材質的原因，不適當的陽極氧化、電解著色條件下也容易發生剝落；

4:鋁型材陽極氧化膜剝落的防治方法

避免剝落的現場管理要點有：①pH管理；②去除著色槽的污染（Na+、K+、Al+、NO3^-、CrO2^-）；③去除電解槽組成的差異；④外加電壓和電流度管理；⑤長時間的電解管理；⑥電流密度的不均勻管理等；

淺田太平博士發明了在電解著色槽中添加硫酸鎂或硫酸鋁和析出金屬共同沉淀提高電阻，從而抑制剝落發生的方法；由于添加硫酸鎂能夠提高槽液的電導率，在長時間的工業化交流鎳鹽槽中使用硫酸鎳、硫酸銨、硼酸、硫酸鎂的混合水溶液也是這個目的；

下表為相關陽離子的移動速度；由此可知，氫離子的移動速度約為鎳、銨、鈉等離子的10倍；即微孔中的氫離子比鎳離子更快到達底部，發生剝落的可能性增大；另外，由于鈉離子的移動速度與鎳離子幾乎相同，阻礙了鎳離子的析出；可以說一價的陽離子是著色溶液中的有害離子；

有關外加著色電流防止剝落的方法有以下幾種；

①通過添加劑預防：適當的著色溶液的電導率；

②著色溶液的雜質管理：一價陽離子濃度的管理；

③槽液的pH變化：維持適當的pH；

④電解波形：調整適當陽極反應和陰極反應的比率；

剝落容易在鋁型材周邊或凸起處等電流密度較高的部位發生；這時的解決方法就是使電流密度變得更加均勻；通常采用合適的阻擋層厚度或屏蔽的方法；在電解著色中，采用軟啟動，2步、3步階段升壓法或選擇交流頻率的方法；當頻率增大時，在金屬析出反應表面的擴散層就會減薄，能維持濃度的均勻性；