[科普中国]-阳极制程

阳极处理制程就是于电解槽中，将金属（大部分为铝或铝合金）工件置于阳极，施加一定电压与电流，促使工件表面形成附着良好的氧化层。铝的阳极氧化膜具有一系列优越的性能，主要用在耐磨、耐蚀性材料、分离膜以及其他新型功能材料。

主要步骤阳极制程主要步骤，分别简述如下：

（1） 上挂

用具有弹性的夹具固定工件，保证电流流通，同时避免产品在生产过程掉落。因为阳极氧化时夹具与工件表面都会很快生成氧化膜，在此过程中夹具与工件需紧密固定，稍有松动变更了触点位置，会阻碍电流流通，甚至会因为接触不良产生大量热量而在工件上产生烧痕。

（2） 脱脂

为防止工件表面有残留的油脂附着在产品表面，影响后制程反应效果。一般是通过Na3PO4和RAM-HZ-1（表面活性剂)与工件表面油污发生皂化反应从而达到去除的目的，为了提升生产效率常常会加入超声波振动。

（3） 碱咬

原理是铝及铝合金材料在以氢氧化钠为基的碱性溶液中进行浸蚀是均匀的普遍腐蚀，它能使铝材宏观上均匀地减薄产生均匀散射的浸蚀表面，此时铝材溶解放出氢气，生成偏铝酸钠。但是偏铝酸钠会在强碱的水溶液中发生水解变成氢氧化钠和氢氧化铝沉淀。碱咬的工艺作用是除去工件表面的自然氧化膜，粗化工件表面，消除工件表面轻微缺陷，彻底清除油污。

（4） 剥黑膜

剥黑膜又叫做除灰，是经过碱咬以后一个不可或缺的工艺过程。作用是除去附着在铝材表面上的灰状物，更重要的是在铝材表面获得清洁光亮的钝化表面。所以有的文章里也叫做出光或中和。这些灰状物是金属间化合物的质点，不和氢氧化钠反应，也不会溶解在碱咬的槽液里，而是形成一层灰黑色的疏松的灰状物的表面层。

（5） 化学抛光

机械抛光后的铝制品，尽管已经获得光亮的表面，但若直接进行铝阳极氧化处理，那么只能获得平滑的氧化膜，而得不到反光系数较高的膜层。所以铝制件在机械抛光后必须进行化学抛光或电解抛光，以除去表面的晶体变形层，从而获得光亮细致、美观绚丽的氧化膜层[18]。本产品为使得表面有均匀的颗粒感，故在前工段加入了喷砂的工艺。在阳极制程中加入化学抛光后使得砂面纹路钝化，光泽柔和。

（6） 阳极氧化

铝阳极氧化的定义按照国家标准是：一种电解氧化过程，在该过程中铝或铝合金的表面通常转化为一层氧化膜，这层膜具有防护性、装饰性以及一些其它的功能特性。阳极工艺的主要作用的确是使工件表面生成一层致密的Al2O3氧化膜，提高工件表面硬度，耐磨性，耐腐蚀性，绝缘性及可染色性。

（7） 封孔

阳极氧化所形成的多孔型阳极氧化膜的结构，是由紧贴金属机体的阻挡层与多孔层两部分所组成，耐腐蚀性、耐污染性都不可能达到使用要求。为了降低阳极氧化膜的孔隙率和吸附能力，需进行水合处理过程，生成勃姆体体积增加从而达到封孔的目的。1

化学抛光重点影响因素说明为了更好的明确改善方向，团队总结了以下几个因素进行着重说明：

（1） 上挂：要求产品材质的纯度、化学成分、外观无严重碰刮擦伤、腐蚀等缺陷。如果产品表面气体排出不畅，将会导致腐蚀缺陷。

（2） 脱脂：要求对前工段手抛时残留的油脂进行完全去除，如果去除不彻底会造成后工序的化抛及阳极成膜不良。

（3） 搅拌：因为铝属于中性活泼金属，与酸碱均发生反应，故在化抛酸性槽液中有大量气体逸出，如果这些气体在铝材表面就会形成类似麻点的点腐蚀，如果积累形成气泡后又会对产品表面造成条纹腐蚀。

（4） 温度。温度主要是控制铝材与酸反应的程度和速率，不难想象，温度越高化抛效率越快，同时气体逸出的越多，则产生腐蚀缺陷的概率越大。槽液温度一般下限不应该低于60℃，上限不超过105℃。为了保证光亮度，温度可以根据槽液中铝离子含量的增加而逐步增加，但是为了便于管控，量产时的做法一般是固定槽液温度，用调整铝离子含量及槽液浓度来进行管控。

（5） 时间：一般来说化抛时间取决于产品表面的前期处理工艺和对产品的光亮度要求。对于喷砂面，抛光镜面或者普通打磨面的要求化抛时间是不同的。同理，高光要求和低光要求的产品化抛时间也有所差异。一般来说抛光时间越长光亮度越好，但是腐蚀缺陷的产生又会越多。的经验时间是在1min~3min 之间，但是这还跟槽液的磷酸/硫酸比，铝离子含量，以及温度有所关系。因此认为这是一个需要控制的重要变量。

（6） 磷酸-硫酸体积比：磷酸-硫酸体系因为不含有硝酸，无法起到产品表面的钝化作用，而是通过磷酸和硫酸的比值来控制粘性膜成长的速率，因此磷酸-硫酸体积比的控制就非常重要。

（7） 铝离子浓度：抛光槽液中铝离子浓度会直接影响到粘性膜的产生以及铝材表面腐蚀速率。正常量产过程中需按时监测铝离子的浓度，以避免发生过腐蚀及出光率不高的问题。此项目和磷硫酸比值都是生产中较重点的参考项目。也可以通过测量密度的方式来进行初步判断，如果槽液密度偏高，可能是铝离子浓度过高。如果槽液温度太低，则可能是酸浓度过低，增加了水分造成。

（8） 清洗。一般来说化学处理之后都会有一个清洗的动作，是为了避免化学反应在出槽后继续进行和污染下一工序槽液。在化学抛光槽中粘度较大，一般在20泊~40泊之间，出槽后如不及时清洗，槽液附着在产品上继续反应，非常容易发生材料过腐蚀现象。通过以上对化抛工艺影响因素的分析，可以看出需着重从温度、时间、铝离子浓度、磷酸硫酸比值这四个参数着手，通过试验抓取最佳组合。1

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学