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    鋁型材陽極氧化著色產品的主要缺陷分析與對策
    內容來源:天津艾普斯工業鋁型材股份有限公司    作者:APAS    發布日期:2022-01-20 16:30    閱讀次數:914 次 點擊收藏

    陽極氧化工序中發生的缺陷

    (1)黃變

    1)定義

    某些不純物混入鋁型材氧化膜層中,造成皮膜帶黃色;

    2)現象

    用這種皮膜來電解著色,色調就變了;

    3)原因

    ①電解液中或者是鋁型材中的鐵、硅等混入了皮膜,造成皮膜帶黃色;

    ②陽極氧化工藝條件不合適,即低溫氧化、大電流密度氧化,生成異常的厚膜;

    4)對策

    1)降低鋁型材及電解液中的鐵、硅等的濃度;

    2)優化陽極氧化工藝條件;


    (2)重疊

    1)定義

    氧化時材料重疊,因異常接近造成皮膜非正常生成;

    2)現象

    從沒發生皮膜的部分和端部變薄的部分可以看到疊合型材的印跡,有時可以看到部分彩虹(干涉色);

    3)原因

    電解中鋁型材排列太密,就有可能發生異常接觸;

    4)對策

    ①保持合適的綁料間距;

    ②夾緊夾具;

    ③去掉變形的夾具;

    ④不裝吊變形、彎曲的型材;

    ⑤調小攪拌量和循環量;


    (3)聚集氣體(空氣袋)

    1)定義

    電解中產生的氣體或攪拌所用的空氣,停留在型材的間隙或拐角處,故不能生成氧化膜層,通常也著不上色;

    2)現象

    鋁型材的間隙或拐角部位,膜層局部很薄或者沒有,進行電解著色時,不能獲得均勻顏色;

    3)原因

    吊裝的角度不合適或者受型材的形狀影響,在型材的間隙或拐角部位,反應的氣體和攪拌用的空氣停留,阻礙了膜層的生成和上色;

    4)對策

    采用氣體容易排出的吊裝角度和裝料方式;


    (4)黑斑

    1)定義

    因局部析出了β’Mg2Si)中間相的原因,陽極氧化后顯現出黑色或白色的斑點;

    2)現象

    可能看到沿擠出方向有大致等間距黑色、白色或灰色的斑點;這些斑點多為Mg2Si析出物,硬度低;

    3)原因

    鋁型材擠壓過程中與冷床接觸的部位,受到急冷又回熱的熱過程,發生(Mg2Si)中間相析出;析出中間相的型材表面,在去污過程中粗面化,由陽極氧化形成了雜亂的膜層結構;

    4)對策

    ①用冷卻風扇來抑制回熱;

    ②減少與鋁型材接觸材料的熱導率;


    (5)起粉(粉膜)

    1)定義

    陽極氧化后,膜層表面形成白色粉狀物;

    2)現象

    陽極氧化后,膜層呈白色粉狀,且不透明;用手擦,很容易將粉狀物擦除;

    3)原因

    在高溫、高濃度的電解液中長時間電解,或者電解后長時間浸漬,膜層化學溶解而粉化;

    4)對策

    ①調低電解液濃度、溫度;

    ②調低鋁離子量;

    ③縮短浸泡時間;


    (6)短路(電蝕、溶膜、打火)

    1)定義

    通電中,型材對極接觸,一部分出現溶解現象;

    2)現象

    在通電工序中,型材和對極短路,一部分型材因電流過大而溶解;

    3)原因

    型材對極接觸,或者通過掉下的型材而短路;

    4)對策

    ①改善排列方式;

    ②防止型材搖擺;

    ③除去掉下的型材;

    ④調整極間距離;


    (7)電解不良(通電不良)

    1)定義

    陽極氧化中,導電接觸不良,與設定的電流值不同,沒流過規定的電流,膜層幾乎不能生成;

    2)現象

    兩面有時可看到彩虹現象(干涉色),不能正常電解著色;

    3)原因

    ①因停電、電源故障而中斷電解;

    ②夾具劣化、污染、不能綁緊;

    ③夾具接觸面積不足;

    ④設定的電流值有誤;

    4)對策

    ①加強夾具節點的管理;

    ②增大接觸面積;

    ③確認設定的電流值;


    (8)乳白

    1)定義

    不純物混入了陽極氧化膜,膜層構造不同而產生乳白色;

    2)現象

    膜層缺乏透明而發白;

    3)原因

    ①高溫下電解處理;

    ②熱水洗時間短;

    ③擠出條件(如擠壓溫度低等情況)不良;

    ④硅、鐵、錳等含量的波動;

    4)對策

    ①陽極氧化處理條件的正?;?;

    ②水洗條件正?;?;

    ③確認設定的電流值;

    ④調整鋁型材的合金成分;


    (9)膜層燒傷(燒傷)

    1)定義

    陽極氧化處理時,電流密度局部過大,形成似乎燒傷的外觀;

    2)現象

    陽極氧化處理中,電流局部集中的地方,溫度增高,膜層厚度增加,成為白化、粉化狀態;膜層燒傷部位周邊的膜層會減??;

    3)原因

    ①接觸面積不足、對極與鋁型材過于接近等,產生局部的電流密度過大;

    ②攪拌能力不足和不均勻,使溫度不均勻,并且鋁離子濃度已超過上限;

    4)對策

    ①確保合適的接觸面積;

    ②改善對極配置;

    ③增加槽液循環量,且要均勻;

    ④設定合適的電流密度;

    ⑤優化工藝條件,特別是確定鋁離子含量;


    (10)耐蝕性不好

    1)主要原因

    硫酸濃度過高,鋁離子含量超過20g/L;

    2)解決方法

    將硫酸濃度保持在150~200g/L;如果確認鋁離子超過20g/L時,則考慮更換1/2~3/4槽液;


    (11)掛料中個別膜薄導致著色淺,甚至不能著色

    1)主要原因

    鋁型材綁的不緊或堿蝕后松動,使型材與導電桿接觸不良;

    2)解決方法

    堿蝕后用鉗子把綁線進一步擰緊;


    (12)氧化膜局部燒傷發黑

    1)主要原因

    鋁型材與導電桿接觸不良或接觸面積不夠,導電桿上的膜未脫干凈,或者是陰、陽極接觸短路;

    2)解決方法

    改善接觸,消除陰、陽極接觸;


    (13)膜層呈暗色

    1)主要原因

    鋁型材合金成分有問題,氧化時電流中斷有給電,電解液濃度低,氧化電壓過高,預處理不好;

    2)解決方法

    如果確定為鋁型材合金成分問題,應提高型材原料質量;如果屬于處理不當,就要加強預處理工藝措施;調節電解質含量,調整硫酸濃度,適當降低電壓;


    (14)出現指印

    1)主要原因

    操作時手指觸及未封孔的陽極氧化膜(這是很多廠家都存在的現象);

    2)解決方法

    戴干凈手套,盡量避免手指接觸;


    (15)膜厚不均勻

    其產生原因及解決方法如下表所示;

    鋁型材膜層厚度不均產生的原因及解決方法

    膜厚不均勻的主要原因:

    解決方法:

    ①鋁型材裝掛過于密集

    合理裝掛,保證鋁型材有一定的間距,防止陽極區局部過熱,型材應處于均勻強電場中,防止邊緣效應;與陰極間距力求一致,以減少型材間的膜厚差;保持陰極布置合理且有足夠面積;

    ②電流分布不均

    ③極間距離不適當

    ④極比(陰/陽)過大

    ⑤空心鋁型材(凹狀或槽狀)腔內槽液靜止或流速降低,造成內膜厚度不均;槽溶液循環(攪拌)能力小或不均勻

    增加腔內電解液流速,以降低溫差;提高槽內循環(攪拌)能力,槽內循環管合理分布孔數及其大小,使攪拌趨于均勻;

    ⑥槽液溫度升高

    加大冷卻循環量,加強槽液冷卻;

    ⑦鋁型材表面附有殘留油污雜質

    加強鋁型材堿蝕,加強水洗,嚴禁用手或帶有油脂的臟手套擦拭預處理好的鋁型材表面,防止污染;

    ⑧電解液有油脂雜物

    加強槽液管理,脂類雜物必須清除;

    ⑨陰極板長度不夠,穿插不到位

    按鋁型材長度設定陰極長度,穿插到位;

    ⑩鋁型材合金成分的影響

    嚴格控制適于陽極氧化處理的合金成分;

    ?部分分離陰極導電不

    及時堿洗清洗,夾緊加固,使其恢復導電能力;


    錫鹽電解著色工序發生的缺陷

    (1)顏色不均

    1)定義

    局部與成品的色調不同,電解著色的外觀不均勻;

    2)原因

    ①陽極氧化后水洗不足或長時間水洗;

    ②異常質的水洗;

    ③著色浸透時間短;

    ④攪拌不足或過度攪拌;

    1)對策

    ①找出陽極氧化后合適的水洗時間;

    ②水洗水質要調整;

    ③延長浸泡時間;

    ④調整著色液濃度、pH值,去除不純物;

    ⑤改善循環攪拌條件;

    ⑥調整著色后水洗pH值;


    (2)重疊褪色

    1)定義

    鋁型材在靠近的狀態下進行電解著色而發生的著色不良;

    2)現象

    ①鋁型材間隔太窄;

    ②在豎吊時夾具不保證垂直度;

    3)對策

    ①進行合理的綁料間隔處理,細小的型材和搖晃大的型材應設置防搖晃裝置;

    ②定期保養夾具;


    (3)針狀流痕

    1)定義

    氧化膜發生裂縫,其周邊著色不良;

    2)現象

    鋁型材表面產生未著色的彗星狀流痕,型材的棱角部位發生概率較高;

    3)原因

    用脈沖方法著色處理時,陽極處理時的陽極氧化膜產生裂紋,從裂紋中產生氣體阻礙著色;

    4)對策

    優化電解著色條件,特別是脈沖電解時陽極處理條件要合適;


    (4)堿性流痕(堿性垂線)

    1)定義

    著色的鋁型材附著堿性溶液而發生垂狀色不均;附著堿液的部分,未著色或淡色;

    2)現象

    堿蝕處理后,夾具或導電梁水洗不充分時,這些部位殘留堿液,電解著色液流到型材表面,妨礙金屬析出;

    3)原因

    在堿性工序,夾具或者導電桿附著堿性溶液,其后的水洗未能充分除去;

    4)對策

    ①夾具強化水洗;

    ②改變夾具結構;

    ③水洗水液面的調整;


    (5)發暗一

    1)定義

    色調有不鮮明的感覺

    2)現象

    色調有不鮮明的感覺;

    3)原因

    6063鋁型材鑄錠均勻化處理時,氫進入鑄錠中,著色時呈現發白的外觀,這個反應是由于二氧化硫氣體參與,所以燒丙烷氣和煤油的直射爐均勻化時易發生;

    4)對策

    ①控制爐內水蒸氣和二氧化硫量;

    ②均勻化時用間接反射爐;


    (6)發暗二

    1)定義

    色調有不鮮明的感覺;

    2)現象

    色調發暗,渾濁外觀;

    3)原因

    堿洗時,高溫、高濃度和處理時間長;

    4)對策

    ①設定合適的堿洗工藝;

    ②調低堿濃度;

    ③降低槽溫;

    ④縮短堿洗時間;


    (7)發暗三

    1)定義

    色調有不明顯的感覺;

    2)現象

    色調發暗,缺少透明度;

    3)原因

    氧化電流密度高時,膜層燒傷而失光,反之則生成白而濁的膜層;如果用這樣的膜層來著色,色調就發暗;

    4)對策

    ①設定正確的氧化電流密度;

    ②調整氧化槽液的溫度、濃度;


    (8)發暗四

    1)定義

    色調有不鮮明的感覺;

    2)現象

    色調發暗,色度不好,渾濁的外觀;在著黑色時色調發灰;

    3)原因

    ①雜質混入著色液(如鋁離子等);

    ②著色條件不適合:激發氣體產生的條件,電壓不適合;

    4)對策

    ①除去不純物;

    ②修正著色條件:抑制氣體產生,采用適合電壓;


    (9)棱角褪色(拐角缺陷)

    1)定義

    著色時,鋁型材棱角部位著色不良;

    2)現象

    棱角部位顏色淺或沒有顏色;

    3)原因

    鋁型材擠壓時,棱角部位發生模具裂縫劃痕,著色時,此部分電流集中而著色不良;

    4)對策

    ①進行修模;早期不易發現裂紋劃痕,肉眼很難看見,用手摸就容易區別;

    ②水洗時不要在空氣中長期放置;

    ③水洗后移送時不要吹風;


    (10)酸流痕

    1)定義

    著色前在鋁型材上,因附著酸性溶液而呈垂狀色不均;與正常部分不同,色深或色淺;

    2)現象

    膜層表面留有酸性溶液,阻礙或促進著色;如果著色后有此情況即出現退色,有時也有流痕;

    3)原因

    鋁型材氧化處理工序中,夾具、垂直桿或者型材上端夾緊部位附著酸性溶液,而其后的水洗又未能充分去除;

    4)對策

    ①強化夾具水洗;

    ②改變夾具的構造;

    ③強化水洗以及調整水洗液面;

    ④設置垂直桿防附酸機構;


    (11)剝落(膜層破壞)

    1)定義

    著色時,氧化膜呈斑點狀剝離;

    2)現象

    產生不能著色的斑點,氧化膜阻擋層和鋁界面有大量的氣體產生,因壓力大而離開膜層,有時可達幾毫米大??;

    3)原因

    ①著色電壓太高或者著色時間長;

    ②著色液被污染;

    ③氧化時形成的阻擋層太薄,或者不均勻;

    4)對策

    ①修正著色條件;

    ②除去不純物(Na、K、NO);

    ③提高氧化電壓;


    (12)接點不良(端白)

    1)定義

    夾具劣化和綁料不緊等,引起接點著色不良;

    2)現象

    接點附近著色不良,顏色不均勻;

    3)原因

    ①夾具劣化、污染;

    ②接點綁緊力弱;

    ③與夾具不吻合;

    ④夾具附著涂料;

    4)對策

    ①加強夾具管理,徹底清洗;

    ②在夾具上涂抹耐久性絕緣涂料;


    (13)綁料周圍不良

    1)現象

    電解著色時,鋁型材端部顏色深或顏色淺;

    2)原因

    電解著色時,電壓設定不正確;

    3)對策

    ①設定正確的著色電壓:通常端部(周圍)顏色深為電壓低,顏色淺為電壓高;

    ②檢查氧化著色槽液的組成;


    (14)白點一

    1)定義

    電解著色時,隨著膜層的剝離發生斑點狀未著色的部分;

    2)現象

    與剝落不同,隨著膜層剝離呈白斑點狀缺陷;白點部是裂紋產生于膜層上,還未形成正常的膜層,其周邊部位未上色,沿擠壓方向發生較多;

    3)原因

    鋁型材擠壓時卷入異物或金屬間化合物,一電解著色就呈現白點狀裂縫,發生于膜層上;

    4)對策

    ①防止異物卷入;

    ②坯料充分均勻化;

    ③調整鋁型材的合金成分;

    ④電解著色條件適合;


    (15)白點二

    1)定義

    從氧化至電解著色之間,表面附著堿霧,隨著膜層剝離產生斑點狀未著色部分;

    2)現象

    與鋁型材合金成分原因所形成的白點不同,環境中漂游著阻礙著色的有害氣體,例如堿蝕工序中飛散的堿氣附著而發生;

    3)原因

    堿霧附著;

    4)對策

    ①強化堿洗排氣能力;

    ②改變生產線內氣流方向;

    ③堿洗和著色隔開;


    (16)單錫鹽發黑起灰

    1)原因

    電解著色的時間過長,四價錫離子濃度偏高;

    2)對策

    人工擦去起灰或在含硝酸的中和槽進行短時間漂洗;


    (17)鋁型材色調發綠或棕黃色

    型材色調發綠的原因:封孔劑不當,用單錫鹽電解著色時的硫酸/硫酸亞錫的比值偏高;

    型材色調發棕色的原因:用單錫鹽電解著色時的硫酸/硫酸亞錫的比值偏低,在錫鹽與鎳鹽進行混合著色時也可能出現;


    (18)著色不均勻

    原因:型材間距太小,掛料導電不好,電流分布不均勻;

     

    鎳鹽電解著色工序發生的缺陷

    缺陷產生的原因及解決方法見下表;

    鋁型材電解著色工序產生缺陷的原因及解決方法
    缺陷名稱
    現象
    產生原因
    解決方法

    著色速度慢

    槽液成分偏低

    調整槽液成分

    pH值偏低

    調整pH值

    槽液液溫偏低

    調整槽液溫度

    上下端色差

    pH值異常

    調整pH值

    Na離子濃度異常

    調整Na離子濃度

    彗星狀針孔

    順著鋁型材擠壓紋的方向有彗星狀的小白點

    電解著色的負通電時間過長

    選擇合適的波形

    負通電電壓過高

    著色層脫落

    著色層能被輕易剝離,從而露出非氧化底層

    著色槽內Na含量過多

    調整槽液管理范圍

    電解著色的負通電時間過長

    選擇合理的波形

    深色云狀色斑

    在夾具端1~2m處的型材表面有深色云狀色斑

    陽極氧化后水洗pH低

    調整陽極氧化后的水洗條件

    調整槽液管理范圍


    封孔工序發生的缺陷

    缺陷產生的原因及解決方法見下表;

    鋁型材封孔工序產生缺陷的原因及解決方法
    現象
    產生原因與機理
    解決方法

    冷封孔不合格

    封孔液pH值低

    pH值調整到6.0

    封孔液Ni或F低

    調整到工藝控制值的上限

    Ni/F比值不合格

    Ni/F比值調整到1.5~2.5

    封孔液里的雜質超標、槽液老化

    更換槽液

    熱封孔不合格

    封孔溫度低

    溫度高于93℃

    pH值偏低

    pH值調整到6.0

    封孔時間不夠

    根據氧化膜厚度計算時間

    封孔液里的雜質超標

    更換槽液

    冷封孔膜裂紋

    常溫封孔以水解反應產物Ni(OH)2填充占主導地位,在封孔效果較好的情況下,日光暴曬發生膨脹,Ni(OH)2與氧化膜基體膨脹系數不一致,將膜孔脹裂

    適當提高陽極氧化時電解液溫度,降低電流密度,控制氧化膜厚度,將大大減少氧化膜破裂現象的發生;提高封孔溫度,縮短封孔時間,封孔后熱水洗,同時延長陳化時間,避免鋁型材在日光下暴曬,將減少膜破裂現象產生


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