鋁及鋁合金具有質(zhì)量輕、易于加工、裝飾性好等優(yōu)良性能。但未經(jīng)防護處理的裸鋁耐蝕性差、表面硬度低，磨損后表面產(chǎn)生一層黑灰，所以通常采用陽極氧化對鋁材進行防護處理。陽極氧化是在通電的情況下 ，把鋁制零件放入電解槽中，零件作陽極，不銹鋼作陰極，在零件表面產(chǎn)生一層較致密的氧化鋁膜層。陽極氧化膜雖然防護性好、耐磨損，但其電阻高，不導(dǎo)電?？萍嫉目焖侔l(fā)展使集成電路廣泛用于各個領(lǐng)域中，集成電路與晶體管相比雖然有體積小、效率高等優(yōu)點，但卻存在抗干擾性差的致命缺點，這種缺點使得產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性嚴(yán)重下降。因此在電子產(chǎn)品設(shè)計中，往往要求盛裝集成電路的外殼機箱整體有良好的導(dǎo)電性。鋁及鋁合金經(jīng)導(dǎo)電氧化工藝后所獲的氧化膜具有導(dǎo)電性能，這是其特有的性能，而且膜層的防護與裝飾性能良好。鋁及鋁合金導(dǎo)電氧化工藝操作簡便，無需專用設(shè)備。近年來，有關(guān)導(dǎo)電氧化膜層易于吸附有機涂料結(jié)合力良好得到進一步認(rèn)識，因而在油漆和電泳涂料基底的應(yīng)用也逐步開展。下面簡述工藝全過程。

　　一、原理

　　鋁及鋁合金的表面處理工藝有陽極氧化和化學(xué)氧化，化學(xué)氧化膜導(dǎo)電，但通常呈彩虹色，影響產(chǎn)品美觀。我們在化學(xué)氧化工藝的基礎(chǔ)上進行摸索，成功研制出導(dǎo)電氧化處理工藝。該工藝是將鋁件放在含有鉻酐、磷酸的酸性溶液中化學(xué)處理，獲得一層導(dǎo)電性良好又有一定防護性能的透明保護膜。鋁成膜反應(yīng)式為:

　　Al + CrO3 + 2H3PO4 →AlPO4 + CrPO4 +3H2O

　　二、前處理

　　(1)除油

　　鋁在空氣中極不穩(wěn)定，易生成用肉眼也難以識別的氧化膜。由于鋁件加工工藝的不同鑄造成型，或是由延壓板材直接剪切而成，或是機械精細加工成型，或是經(jīng)不同工藝成型后又經(jīng)熱處理或焊接等等，經(jīng)上述不同的加工工藝，工件表面會留下不同狀態(tài)、不同程度的污物或痕跡，在前處理工序中必須根據(jù)工件表面的實際情況選擇前處理的工藝方法。精細加工件在前處理工序中需要注意的問題:精細加工件雖然表面的自然氧化膜才初生成、較易清除，但細膩重，特別是孔眼內(nèi)及其周圍(因機加工過程中潤滑需要而添加的) ，這類工件必須先經(jīng)有機溶劑清洗，若直接用堿洗不但油膩重難以除凈，且精細加工面承受不了長時間的強堿腐蝕，結(jié)果還會影響到工件表面的粗糙程度和公差的配合，最終成為廢品。鑄造成型件在前處理工序中需要注意的問題:鑄造成型件并非所有表面都經(jīng)過機械加工的，未經(jīng)機加工的表面留有澆鑄過程中形成的過厚氧化層，有的還夾有砂層，一般情況下，機加工或噴砂方法先除去這一部位的原始氧化膜，或是經(jīng)堿洗后再加工，只有這樣才能既除凈未加工部位的原始氧化層，又避免機加工部位公差尺寸的改變。經(jīng)過熱處理或焊接工藝的工件在前處理工序中需要注意的問題， 按工藝要求，工件轉(zhuǎn)入熱處理或焊接工序之前需經(jīng)有機溶劑清洗，除凈表面油污，但目前一般做不到這一點，故工件表面形成一層油污燒結(jié)的焦化物，這層焦化物在有機溶劑中難以除凈，若浸泡在堿液中會引起局部腐蝕，產(chǎn)生麻點或造成凹凸不平，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。用濃硝酸浸泡的方法來松軟這層焦化物，待焦化物松軟后在堿液中稍加清洗即能徹底除凈。有機溶劑除油油污不太嚴(yán)重的可采取在溶劑中短時間浸泡;油污嚴(yán)重的應(yīng)采取用棉紗蘸溶劑揩擦，或用鬃刷刷洗。操作中要注意安全，用后剩余溶劑要妥善保管好。

　　(2)晾干

　　無論采用何種有機溶劑的清洗方式，晾干工序決不可省略，否則將會失去清洗意義。

　　(3)綁扎

　?、俳壴玫牟牧弦诉x用鋁線，禁用銅線和鍍鋅鐵線，可用退去鋅層的鐵線。

　?、谏源蠹膯渭壴鸀楹茫M可能綁在離零件邊沿最近的孔眼中，以減少對工件表面的影響。

　?、鄄煌N工件不宜同綁于一串中，因不同成分(牌號) 的鋁材氧化處理時間是有所區(qū)別的。

　?、茏⒁馑壴墓ぜ铱諘r的方向，要避免凹入部位因朝下而產(chǎn)生窩氣

　　三、工藝流程

　　工藝流程如下：鋁合金零件→常溫除油→水洗→堿液腐蝕→精蝕→水洗→硝酸(1∶1) 酸洗→水洗→化學(xué)導(dǎo)電氧化→水洗→封閉→水洗→純凈水洗→干燥。

　　經(jīng)前處理后要立即轉(zhuǎn)入氧化工序，以防因工件在大氣中擱置過久而又生成自然氧化膜而影響氧化層的質(zhì)量。再度浸泡在清水中雖優(yōu)于曝露在大氣中，但也不宜浸泡過久。氧化過程中溶液的溫度是至關(guān)重要的工藝條件，溶液溫度過高，成膜速度加快，氧化膜容易出現(xiàn)粉化; 溶液溫度過低，成膜速度緩慢，所生成的膜色調(diào)偏淡，附著力差。在同一型號鉛材為求得表面基本一致的色彩，應(yīng)在同一溶液溫度下處理同樣時間。在一定的范圍內(nèi)溫度與時間成反比，即溶液溫度越高，所需時間越短，反之所需時間越長。鋁材純度越高所需的氧化處理時間越長。氧化處理時間不足，生成的氧化膜過于淺淡;鋁材純度低，氧化時間縮短，否則氧化膜顯陳舊，甚至影響膜層的導(dǎo)電性能。為了獲得均勻的氧化膜色彩，小件氧化時可在溶液中多晃動，大件可采取攪拌溶液或靜處理(不攪拌溶液、不晃動工件) ，以防工件的邊緣部位與溶液的交換機會比工件的中心部位增多而產(chǎn)生不均勻的氧化膜色彩。

　　四、后處理

　　(1)循環(huán)水沖洗

　　對于有盲孔、狹縫的工件要加強對這些部位的沖洗，并甩凈里面的殘留溶液，以防氧化溶液流出來氧化面受破壞。

　　(2)熱水沖洗

　　熱水洗目的是老化膜層。但水溫和時間要嚴(yán)格控制，水溫過高膜層減薄，顏色變淡。處理時間過長也會出現(xiàn)上述類似問題，適宜的溫度和時間是:溫度40～50 ℃時間015～1 min

　　(3)干燥

　　干燥方法以自然晾干為好，經(jīng)熱水沖洗過的工件斜掛于架子上，讓工作表面的游離水以垂直方向向下流。流至下端角邊的水珠用毛巾吸去，按此法晾干的膜層色彩不受干擾，顯得自然。

　　(4)老化

　　老化方法可根據(jù)氣候條件來決定，有日光的夏季可在日光下曝曬，陰雨天或是冬季可用烘箱烘烤，工藝條件是:溫度40～50 ℃時間10～15 min

　　(5)自檢

　　工件經(jīng)循環(huán)水沖洗后宜即自檢質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)有缺陷的可在堿液中退除，出光后重新氧化。不合格導(dǎo)電氧化膜件宜在干燥、老化工序之前先挑出來。若干燥、老化后膜層較難退除并會影響工件表面的粗糙度，經(jīng)多種方法試驗，發(fā)現(xiàn)采用下列方法效果很好，方法簡單。又不影響工件表面質(zhì)量， 具體過程如下:首先將不合格的工件夾在鋁陽極氧化用的夾具上，然后按鋁在硫酸溶液中的陽極氧化方法進行陽極處理2～3 min ，待膜層松軟、脫落，再經(jīng)堿液稍加清洗及硝酸出光后即可重新進行導(dǎo)電陽極化。。對于膜層形成時間超過3 h 或經(jīng)烘干過的膜層，可先在堿性化學(xué)除油槽中浸泡100 min 左右，再于1∶ 1 硝酸中退除。對于已老化后處理過的不合格膜層，在退除時為了不影響工件的表面質(zhì)量，鄭瑞庭推薦的具體過程如下:

　　首先，將不合格的工件夾在鋁陽極氧化用的夾具上，然后按鋁件在硫酸溶液中的陽極氧化方法進行陽極處理2～3 min ，待膜層松軟、脫落，再經(jīng)堿液稍加清洗及硝酸出光后，即可重新進行導(dǎo)電化學(xué)氧化，鋁及鋁合金導(dǎo)電氧化是一項很有應(yīng)用前景的工藝，該工藝操作簡便，生產(chǎn)成本低廉，所獲膜層除特有的導(dǎo)電性能之外，還可用于工件的防護與裝飾，色彩比鋅層彩色鈍化膜雅致，具有較淺且均勻的細紋彩虹，是有推廣價值而尚未被廣泛認(rèn)識的涂覆工藝。

　　不合格件的返修：

　　工件經(jīng)化學(xué)導(dǎo)電氧化和流動水清洗后，宜即自檢質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)有缺陷的工件可在堿性化學(xué)除油槽中退除，出光后重新氧化。對于有精度尺寸要求的，可在下列溶液中退除:

　　CrO3 　　12～20 g/ L

　　H3PO4 (85 %) 35～40 mL/ L

　　溫度 70～90 ℃

　　時間 除盡為止

　　六、工藝維護

　?、傺趸瘯r，若零件表面有油污，則油污處不能產(chǎn)生氧化膜，因此除油很重要，輕度油污可浸泡除去，油污較重時應(yīng)用刷子刷除。每班操作結(jié)束后要把槽液表面的油污清掉。

　?、诮壴玫牟牧蠎?yīng)選用鋁線，稍大的工件應(yīng)盡可能綁在離零件邊沿最近的孔眼中，以減小對工件表面的影響。注意所綁扎的工件懸空時的方向，要避免凹入部位因朝下而產(chǎn)生窩氣。

　?、塾忻た谆颡M縫的工件要加強各道水洗，徹底洗凈其中的殘留溶液，以免污染下道工序。

　?、茕X及鋁合金工件一般可采用1∶1 的硝酸水溶液進行漂光處理，對于含硅鋁合金工件應(yīng)采用硝酸∶氫氟酸為3∶1 的溶液，盡量不要帶入水分。

　?、莨ぜ?jīng)前處理后，要立即轉(zhuǎn)入氧化工序，以防在大氣中擱置過久產(chǎn)生自然氧化膜而影響氧化膜的質(zhì)量。

　?、扪趸^程中，溶液溫度的控制至關(guān)重要，溫度過高，成膜速度加快，氧化膜容易出現(xiàn)粉化;溶液溫度過低，成膜速度緩慢，附著力差。

　?、卟缓细窳慵捎?1∶1)體積比 硫酸或硝酸浸泡去除氧化膜，時間為1～2 min。

　　⑧帶有絲孔的工件，堿蝕和精飾的時間要嚴(yán)格控制在工藝范圍內(nèi)，以免時間過長引起過腐蝕，損壞絲扣。