阳极氧化
简介
阳极氧化是一种金属材料钝化的工艺。大多数金属都需要通过阳极氧化进行基础防腐处理，如铁的发蓝、铜的发黑和铝氧化等。其他金属的阳极氧化钝化属于功能性工艺，很少见于外观装饰性处理领域，因此不在本书详细阐述， 本文重点介绍铝及铝合金材料最重要的功能装饰性外观处理工艺：阳极氧化着色工艺。
为了克服铝合金表面硬度、耐磨损性等方面的缺陷，扩大其应用范围和延长其使用寿命，表面处理技术成为铝合金使用中不可缺少的一环，而阳极氧化技术是目前应用最广且最成功的。
铝及其合金的氧化着色工艺是利用铝的氧化膜具有坚硬多孔化学性质稳定且容易着色的特点，人工干预氧化膜的形成并染色的工艺。
工艺流程
分类
目前大规模应用的氧化有硫酸阳极氧化、草酸阳极氧化、硬质阳极氧化和瓷质阳极氧化（仿陶瓷氧化）等几种细分类型。
常用阳极氧化类型对比
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氧化类型 |
成膜特点 |
氧化膜性能 |
特点 |
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硫酸阳极氧化 |
氧化膜透明度低 |
硬度高、耐磨好 |
成膜速度快、设备复杂 |
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草酸阳极氧化 |
膜厚较厚、弹性好、有自然银白、黄铜色 |
绝缘性好 |
成本高、草酸有毒性 |
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硬质阳极氧化 |
硬质氧化膜、可吸附润滑油 |
电阻大、机械性能好 |
溶液浓度高、电流密度大、成膜时间长 |
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瓷质阳极氧化 |
膜层均匀光滑，类似瓷釉质感， 易染色，遮盖力好 |
理化、机械性能优异 |
结合力好，可二次加工 |
着色
着色是阳极氧化工艺路径中重要的步骤，是决定氧化施工后的成品工件色彩是否符合要求的关键步骤。目前常规的着色方法主要有整体着色法、吸附着色法和电解着色法三种。
整体着色法
以草酸氧化法和铬酸氧化法为主，即这几种氧化施工时可以自然形成天然颜色而无需人工添加着色剂。不过天然形成的颜色范围比较小，前者只有银白、黄铜、褐色等颜色，后者只有灰色 ~ 深灰色（俗称枪灰）。
吸附着色法
是最常用的可控着色法，在氧化膜生长到符合要求之后中断氧化进程，将工件投入染色槽进行染色，染色槽预调好的染色剂颗粒被氧化膜的毛细孔吸附以实现着色目的。吸附着色法的优点就是可以实现大部分的色彩，而且色彩比较牢固。
电解着色法
也叫二次电解法或浅田法，是一种金属沉积着色法，色彩谱系比较窄但耐候性能好，一般用于室外耐用品的加工。
常用着色法对比
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着色类型 |
性质 |
色彩范围 |
性能 |
特点 |
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整体着色 |
自然显色 |
色谱窄，自然银白、黄铜色、灰色 |
致密耐候耐光 |
耗电大、成本高、工件 成分对着色有影响 |
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吸附着色 |
化学着色 |
色谱宽，色彩鲜艳 |
机械性能、耐候偏弱 |
耗电小、成本低 |
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电解着色 |
金属沉积 |
介于两者之间 |
较致密、抗腐蚀、耐候耐光 |
成本高 |
封孔处理
封孔处理也叫封闭处理，是阳极氧化工艺路径中的一道主工序，由于氧化膜有多孔隙的特点，除了能吸附染色剂颗粒，自然也能吸附其他污渍，为了保证着色后色彩的鲜艳于稳定，因此需要将孔隙封闭起来。封孔处理方法有热水封孔、蒸汽封孔和金属盐封孔三种手段。
热水封孔
热水封孔是最常用的封孔方式，将染色完毕的工件清洗之后放入＞ 80℃的弱酸性热水中浸泡，氧化膜（主要是Al2O3）发生水合反应生成水合氧化铝， 体积膨胀33%~100%（与时间成正比）， 使孔隙缩小最终完全封闭。
蒸汽封孔
蒸汽封孔的原理跟热水封孔一样，但蒸汽温度高，因此封闭速度快、染料损失少，而且不受PH 值影响，耐腐蚀性提高。
金属盐封孔
金属盐封孔是将工件浸泡在金属盐溶液中发生水解反应产生氢氧化物沉积，将孔隙封闭。
常用封孔法对比
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封孔类型 |
材料 |
施工条件 |
特点 |
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热水封孔 |
纯净水 |
95~100℃、PH 值 5.5~6、时间 10~30min |
水中杂质 / 离子对封孔有害 |
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蒸汽封孔 |
蒸汽 |
100~110℃、压力 0.05~0.1MPa、时间 4~5min |
大型工件不能连续操作、氧化膜容易开裂 |
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金属盐封孔 |
金属盐溶液 |
常温常压，施工时间介于以上二者之间 |
成本高，污染大 |