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手機陽極氧化概述
隨著鋁制品加工的發展,鋁制品表面處理的代表-陽極氧化越來越受到手機行業的關注。如蘋果推出的 Iphone 6S:通過表面陽極氧化處理,既能得到很高的硬度,又能得到天空灰、玫瑰金等效果。
經陽極氧化處理獲得的氧化膜,厚度一般在 5-20u m,硬質陽極氧化膜厚度可達 60- 2500um。為什么諸如蘋果、華為、小米等手機巨頭如此青睞陽極氧化,我們來具體看看陽極氧化能夠帶來什么?
一.陽極氧化膜能帶來什么?
1. 較高的硬度
陽極氧化膜的硬度比鋁基體高得多:基體的硬度為 HV100 左右,普通陽極氧化膜的硬度約 HV300,而硬質陽極氧化膜可達
到 HV500 左右。
陽極氧化膜不僅硬度較高,而且有較好的耐磨性,尤其是表面層多孔的氧化膜具有吸附潤滑劑的能力,還可進一步改善表面的耐磨性能。
一般認為,汗水腐蝕性非常強,很多金屬很容易被汗水腐蝕。而陽極氧化膜耐腐蝕性強,因為它是氧化物,不導電,即
使沾到汗漬腐蝕也很慢。
經測試,純鋁的陽極氧化膜比鋁合金的陽極氧化膜耐蝕性好。這是由于合金成分夾雜或形成金屬化合物不能被氧化或被溶解,而使氧化膜不連續或產生空隙,從而使氧化膜的耐蝕性大為降低。所以,一般經陽極氧化后所得的膜必須進行封閉處理,才能提高其耐蝕性能。
鋁及鋁合金的陽極氧化膜為多孔結構,具有很強的吸附能力,所以給孔內填充各種顏料、潤滑劑、樹脂等可進一步提高
鋁制品的防護、絕緣、耐磨和裝飾性能。
鋁及鋁合金的陽極氧化膜,已不具備金屬的導電性質,而成為良好的絕緣材料。
這是因為陽極氧化膜的導熱系數大大低于純鋁:陽極氧化膜可耐溫 1500℃左右,而純鋁只能耐 660℃。
二.氧化膜做好,必須把控這些細節!
1. 鋁材的選擇
鋁材成分差別及雜質的含量將直接影響著陽極氧化膜的外觀質量。
當鋁材的合金成分一定時,影響外觀質量的主要因素是有害雜質,如銅、硅、鉻、鐵、鋅、錳等金屬元素。這些金屬元素在鋁材中的含量越少,經陽極氧化后的光潔光亮度就越好;反之,就越差。
各種牌號的高純鋁及純鋁,其氧化膜的透明度和光潔、光亮度隨著雜質含量的增加而逐漸變差。L04,L03 高純鋁,其表面的光潔光亮度可達到鏡面狀態,且膜層無色透明。在高純鋁鎂合金的牌號中,LT66 的表面同樣可以達到無色透明的鏡面狀的光潔光亮度。LT66-1 較次于 LT66,LT66-2 又次于 LT66-1。
氧化膜的成長速度與電解液中硫酸濃度有密切關系。
膜的增厚過程取決于膜的溶解和生長速度比:通常隨著硫酸濃度的增高,氧化膜的溶解速度也增大;反之,濃度降低溶解速度也減小。因此,采用稀硫酸有利于膜的成長。
與硫酸濃度變化的影響基本相同。溶液溫度升高,氧化膜的溶解速度升高,膜的生長速度減少,氧化膜的厚度必然減少。
同時,溫度的變化對氧化膜的厚度和耐磨性也會產生嚴重的影響。一般溫度控制在 18--20℃時獲得的氧化膜多孔、吸
附性能好、富有彈性、抗鹽霧能力較好,所以在夏季室溫高,要注意控制溫度。
鋁制件通電氧化時,開始時很快在鋁制件表面生成一層薄而致密的氧化膜;隨之電阻增加電壓急劇升高,陽極電流密度
逐漸減小。電壓繼續升高至一定值時,氧化膜因受電解液的溶解作用在較薄弱部位開始被電擊穿,促使電流通過,氧化過程繼續進行。
合金中含銅、硅等元素時,隨著氧化過程的進行,同樣由于在電解液中的陽極溶解作用,使合金元素 Cu2+, Si2+不斷
集聚。當 Cu2+含量達 0.02g/L 時,氧化膜上會出現暗色條紋或黑色斑點。
電解液中可能存在的雜質是 Cl-、F-, N03-和 Al3+, Cu2+、Fe2+等離子。當 Cl-,F-、N03-等陰離子雜質含量高時,氧化膜的孔隙率大大增加,氧化膜表面變得粗糙和疏松。
這些雜質在電解液中的允許含量為Cl- <0.05g/L, F- < 0.01 g/L。當超過這極限值,制品表面會發生穿孔而報廢。這些陰離子雜質來自配制電解液和清洗工序中的水源,因此必須嚴格控制水質。
陽極氧化時,電解液的混濁度對氧化膜表面光亮度影響極大。
通常,硫酸氧化膜是透明的,它的主要成分是 Al2O3。多孔狀的氧化膜具有極大的吸附性能,利用這一特點將鋁和鋁合金表面進行各種色彩圖案花紋的裝飾。
若在電解液中含有各種不透明的固態混濁物,也被吸附填充到膜孔中去,會使氧化膜透明度下降,膜層的反光率受到阻擋,從而影響氧化膜的光亮度。
混濁物來源于鋁制件前處理不良和清洗水質不凈,或由于陰陽極反應劇烈與溶液的對流作用使雜質不易沉淀于缸底,被分散懸浮在電解液中,電解液透明度較差,甚至不透明并帶有一定的色澤。因此,對那些外觀要求較高的鋁制品,在氧化過程中,必須對電解液進行連續過濾。
由于陽極氧化膜的多孔結構和強吸附性能,表面易被污染,尤其處在腐蝕性環境中,腐蝕介質進入孔內易引起腐蝕。
因此,經陽極氧化后的皮膜不管著色與否,均需進行封閉處理,以提高氧化膜的抗蝕、絕緣和耐磨等性能、以及減弱它對雜質或油污的吸附。
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二O 一八年八月二日