铝阳极氧化的测量

DeFelsko制造了一种手持式无损涂层测厚仪，非常适合测量铝阳极氧化的厚度。

计量挑战

为了有效地控制阳极氧化过程中薄涂层的厚度，需要准确的无损测量方法。

第二个挑战是在较小或难以到达的区域测量阳极氧化。

涂层厚度测量解决方案

这个PosiTector 6000“N"系列涡流计是非铁基材上非导电涂层无损测量的理想选择。PosiTector NAS探头专门用于铝阳极氧化的高分辨率测量。尽管NAS探针的测量精度高达625μm（25密耳），但其精度，在100μm（4密耳）以下的分辨率，在大多数阳极氧化应用的预期范围内。

图1——阳极氧化的NAS测量

当测量较小或难以到达的区域时，PosiTector N微探针是理想的测量替代品。使用0°、45°或90°的探针头，可以在深孔、小壁架或内径上读取读数。当使用夹具或快速释放适配器时，N微探针的规格与NAS探针相同。

图2-N阳极氧化微探针测量

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阳极氧化背景

什么是阳极氧化？

阳极氧化是自20世纪30年代以来存在的一种电化学转化过程。有几种金属可以进行阳极氧化，包括铝、镁、钛和钽。阳极氧化铝因其成本低、美观和理想的机械性能而被广泛应用。

与大多数保护涂层不同，阳极氧化性地改变了金属的外部结构。当铝暴露在空气中时，它自然会形成一层薄的氧化铝膜，将铝密封起来，防止进一步氧化。阳极氧化过程使氧化表面厚得多，达到千分之几英寸厚。阳极氧化铝涂层的硬度与金刚石相当，提高了铝的耐磨性。增加的氧化层深度提高了铝的耐腐蚀性，同时使表面更容易清洁。特殊类型阳极氧化的多孔性使铝可以染上各种颜色，使其更具吸引力。

阳极氧化的厚度通常可达5密耳。铝阳极氧化的三种见变体包括铬（I型）、硫酸（II型）和硬（III型）。

Þ铬阳极氧化利用铬酸电解液，产生的涂层，厚度仅为0.02至0.1密耳（0.5至2.5微米）。50%渗透到基底中，并在原始尺寸上生长50%。铬阳极氧化对疲劳强度的影响最小，腐蚀性较小，因此非常适合复杂且难以清洗的零件。大多数铬阳极氧化零件用于军事和航空航天应用，其功能性强于装饰性，非常适合铝铸件的涂层。

Þ硫酸阳极氧化是见的阳极氧化方法，利用硫酸产生厚度达1密耳（25微米）的涂层。67%渗透到基底中，比原始尺寸增长33%。由于其渗透性，硫酸阳极氧化非常适合染色，并为底漆、粘合剂和有机涂层提供基础。硫酸阳极氧化提供耐腐蚀性，非常耐用。典型应用包括建筑、航空航天、汽车制造和计算机。

Þ硬质阳极氧化（又称硬质涂层）在较低的温度下使用较高浓度的硫酸电解液，形成坚韧的外皮，具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、耐褪色性、介电强度和表面硬度（洛氏C-Scale高达70）。总厚度为0.5至4密耳时，50%渗透到基材中，并比原始尺寸增长50%。硬质阳极氧化金属具有较高的表面粗糙度。常见用途包括非装饰性食品包装设备、影印机纸卷以及建筑店面和窗户等外部应用。

铝阳极氧化工艺

铝部件悬挂在剥落的铝或钛支架上，确保良好的电气接触。在整个阳极氧化过程中，零件被固定，支架被悬挂在一系列槽中。

1.将铝件浸入含有浸泡清洗剂的热槽中，以清除所有表面污垢。

2.冲洗零件，以避免污染后续槽中的溶液。

3.下一个槽用酸溶液（铬酸、硫酸、硝酸或磷酸）去除薄而不均匀的氧化铝表面，使零件去氧化。

4.再次冲洗零件，以避免储罐污染。

5.通过将零件悬浮在含有氢氧化钠溶液的槽中进行蚀刻。蚀刻去除了铝的自然光泽，并提供了柔软、无光泽、有纹理的外观。

6.零件悬浮在阳极氧化槽中，阳极氧化槽中含有能够允许电流流动的稀释酸和水混合物。酸的类型、溶液百分比和温度都是关键参数，取决于所需的光洁度和颜色。电路的负极连接到零件架上，电路的正极连接到一个或多个将电引入油箱的“阴极"。阴极的数量和位置随零件的尺寸和形状以及待处理铝表面的总面积而变化。最靠近阴极的表面将获得更厚的阳极涂层。对于普通的硫酸阳极氧化，使用能够产生高达24伏的直流电源，电压通常保持在18至24伏之间。施加在阳极氧化槽上的电流大小将根据待处理表面的大小而变化，通常每平方英尺的覆盖面积需要12到16安培。在阳极氧化过程中搅拌电解液，以提供均匀的溶液温度。在正常情况下，阳极氧化槽的过程不到一个小时。

7.为了添加颜色（染料），将零件浸入装有稀释水溶性有机染料的槽中。每种染料的浸泡时间和温度不同。

8.阳极氧化过程中的最终考虑是密封现在染色的外表面，使其不会在阳光下漂白或染色。未密封的多孔外表面具有较低的耐腐蚀性。对于非染色涂层，将阳极氧化铝零件放入煮沸的去离子水中20至30分钟。这将氧化铝的无结构孔隙转化为更固态的晶体水合物形式。如果对阳极氧化零件进行染色，则在含有醋酸镍溶液的槽中进行3到5分钟的密封过程。

9.硬质阳极氧化，取决于工艺，使用硫酸和草酸的混合物。相对较低的温度与较高的电流和电压一起使用。生成的“灰色"氧化层通常为2至3密耳，且非常致密、耐磨和耐腐蚀。

替代支架的另一种方法是批量阳极氧化，它更适合于对铆钉、套圈和医疗轮毂等形状不规则的小零件进行阳极氧化。零件在穿孔铝、塑料或钛筐中加工，而不是机架。无论您是需要线圈还是批量生产，阳极氧化都是行业内铝表面处理选择之一。

另一种选择是线圈阳极氧化。卷材铝经过预阳极氧化处理，以降低表面处理成本，节省生产时间，减少材料搬运。预阳极化铝的优点可应用于大多数由板材或卷料制成的产品。由挤压件、铸件、棒棒或板制成的产品于单件阳极氧化工艺，如支架或散装。

虽然大多数铝合金会在阳极氧化槽中生成氧化铝，但它们的阳极氧化方式不同。一些合金更难阳极氧化，而另一些合金则阳极氧化成略微不同的颜色。阳极氧化时，各种合金提供不同程度的可加工性（机加工、研磨、抛光）、耐环境性能和尺寸稳定性。

为什么要阳极氧化？

阳极氧化是一种高效且理想的铝表面处理方法。阳极氧化的一些主要优点包括：

Þ耐用性-大多数阳极化零件在搬运、安装、使用和维护附着力方面不会出现磨损-阳极化是铝的一部分，用于总粘合和的附着力。

Þ颜色——阳极氧化零件在暴露于紫外线时保持良好的颜色稳定性，没有易剥落或剥落的涂层，并且具有可重复的着色过程。

Þ原饰面质量——零件不受原阳极氧化工艺标记的影响。

Þ维护-温和的肥皂和水清洗通常会将阳极氧化型材恢复到其原始外观。

Þ美学——阳极氧化提供了大量光泽度和颜色选择，同时允许挤压铝的金属外观显露出来。

Þ成本-与其他表面处理方法相比，阳极氧化具有非常高的成本效益。除了较低的加工和维护成本，耐用性还将更换成本降至。

Þ环境、健康和安全——阳极氧化有利于现行政府法规，因为它是的工业工艺之一，通常不会对人类健康有害。经阳极氧化处理的表面化学性质稳定，不会分解，无毒，并且耐热铝的熔点。由于阳极氧化过程是对自然发生的氧化物过程的强化，因此它是无害的，不会产生有害或危险的副产品。阳极氧化过程中使用的化学镀液通常是回收、再利用和再利用的。