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(hù)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(yáng)極氧化對(duì)鋁材進(jìn)行防護(hù)處理。陽(yáng)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(yáng)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(yáng)極氧化膜雖然防護(hù)性好、耐磨損，但其電阻高，不導(dǎo)電。科技的快速發(fā)展使集成電路廣泛用于各個(gè)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(diǎn)，但卻存在抗干擾性差的致命缺點(diǎn)，這種缺點(diǎn)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(jì)中，往往要求盛裝集成電路的外殼機(jī)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(hù)與裝飾性能良好。鋁及鋁合金導(dǎo)電氧化工藝操作簡(jiǎn)便，無(wú)需專用設(shè)備。近年來(lái)，有關(guān)導(dǎo)電氧化膜層易于吸附有機(jī)涂料結(jié)合力良好得到進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，因而在油漆和電泳涂料基底的應(yīng)用也逐步開(kāi)展。下面簡(jiǎn)述工藝全過(guò)程。

　　一、原理

　　鋁及鋁合金的表面處理工藝有陽(yáng)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?cè)诨瘜W(xué)氧化工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)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(hù)性能的透明保護(hù)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(shí)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(jī)械精細(xì)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(huì)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(shí)際情況選擇前處理的工藝方法。精細(xì)加工件在前處理工序中需要注意的問(wèn)題:精細(xì)加工件雖然表面的自然氧化膜才初生成、較易清除，但細(xì)膩重，特別是孔眼內(nèi)及其周?chē)?因機(jī)加工過(guò)程中潤(rùn)滑需要而添加的) ，這類工件必須先經(jīng)有機(jī)溶劑清洗，若直接用堿洗不但油膩重難以除凈，且精細(xì)加工面承受不了長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)堿腐蝕，結(jié)果還會(huì)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(wèn)題:鑄造成型件并非所有表面都經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的，未經(jīng)機(jī)加工的表面留有澆鑄過(guò)程中形成的過(guò)厚氧化層，有的還夾有砂層，一般情況下，機(jī)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(jī)加工部位公差尺寸的改變。經(jīng)過(guò)熱處理或焊接工藝的工件在前處理工序中需要注意的問(wèn)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(jī)溶劑清洗，除凈表面油污，但目前一般做不到這一點(diǎn)，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(jī)溶劑中難以除凈，若浸泡在堿液中會(huì)引起局部腐蝕，產(chǎn)生麻點(diǎn)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(lái)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(jī)溶劑除油油污不太嚴(yán)重的可采取在溶劑中短時(shí)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(wú)論采用何種有機(jī)溶劑的清洗方式，晾干工序決不可省略，否則將會(huì)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。

　　②稍大件的單件綁扎為好，盡可能綁在離零件邊沿最近的孔眼中，以減少對(duì)工件表面的影響。

　　③不同種工件不宜同綁于一串中，因不同成分(牌號(hào)) 的鋁材氧化處理時(shí)間是有所區(qū)別的。

　　④注意所綁扎的工件懸空時(shí)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(guò)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(guò)久。氧化過(guò)程中溶液的溫度是至關(guān)重要的工藝條件，溶液溫度過(guò)高，成膜速度加快，氧化膜容易出現(xiàn)粉化; 溶液溫度過(guò)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(hào)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(shí)間。在一定的范圍內(nèi)溫度與時(shí)間成反比，即溶液溫度越高，所需時(shí)間越短，反之所需時(shí)間越長(zhǎng)。鋁材純度越高所需的氧化處理時(shí)間越長(zhǎng)。氧化處理時(shí)間不足，生成的氧化膜過(guò)于淺淡;鋁材純度低，氧化時(shí)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(shí)可在溶液中多晃動(dòng)，大件可采取攪拌溶液或靜處理(不攪拌溶液、不晃動(dòng)工件) ，以防工件的邊緣部位與溶液的交換機(jī)會(huì)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(duì)于有盲孔、狹縫的工件要加強(qiáng)對(duì)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(lái)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(shí)間要嚴(yán)格控制，水溫過(guò)高膜層減薄，顏色變淡。處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)出現(xiàn)上述類似問(wèn)題，適宜的溫度和時(shí)間是:溫度40～50 ℃時(shí)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(guò)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(lái)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(shí)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(lái)。若干燥、老化后膜層較難退除并會(huì)影響工件表面的粗糙度，經(jīng)多種方法試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用下列方法效果很好，方法簡(jiǎn)單。又不影響工件表面質(zhì)量， 具體過(guò)程如下:首先將不合格的工件夾在鋁陽(yáng)極氧化用的夾具上，然后按鋁在硫酸溶液中的陽(yáng)極氧化方法進(jìn)行陽(yáng)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(jìn)行導(dǎo)電陽(yáng)極化。。對(duì)于膜層形成時(shí)間超過(guò)3 h 或經(jīng)烘干過(guò)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(duì)于已老化后處理過(guò)的不合格膜層，在退除時(shí)為了不影響工件的表面質(zhì)量，鄭瑞庭推薦的具體過(guò)程如下:

　　首先，將不合格的工件夾在鋁陽(yáng)極氧化用的夾具上，然后按鋁件在硫酸溶液中的陽(yáng)極氧化方法進(jìn)行陽(yáng)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(jìn)行導(dǎo)電化學(xué)氧化，鋁及鋁合金導(dǎo)電氧化是一項(xiàng)很有應(yīng)用前景的工藝，該工藝操作簡(jiǎn)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(hù)與裝飾，色彩比鋅層彩色鈍化膜雅致，具有較淺且均勻的細(xì)紋彩虹，是有推廣價(jià)值而尚未被廣泛認(rèn)識(shí)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(dòng)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(duì)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(shí)間 除盡為止

　　六、工藝維護(hù)

　?、傺趸瘯r(shí)，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(shí)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(duì)工件表面的影響。注意所綁扎的工件懸空時(shí)的方向，要避免凹入部位因朝下而產(chǎn)生窩氣。

　　③有盲孔或狹縫的工件要加強(qiáng)各道水洗，徹底洗凈其中的殘留溶液，以免污染下道工序。

　　④鋁及鋁合金工件一般可采用1∶1 的硝酸水溶液進(jìn)行漂光處理，對(duì)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。

　　⑤工件經(jīng)前處理后，要立即轉(zhuǎn)入氧化工序，以防在大氣中擱置過(guò)久產(chǎn)生自然氧化膜而影響氧化膜的質(zhì)量。

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

　　⑦不合格零件可用(1∶1)體積比 硫酸或硝酸浸泡去除氧化膜，時(shí)間為1～2 min。

　?、鄮в薪z孔的工件，堿蝕和精飾的時(shí)間要嚴(yán)格控制在工藝范圍內(nèi)，以免時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起過(guò)腐蝕，損壞絲扣。