什么是阳极氧化铝？加上 5 个关于它的常见问题

阳极氧化 是对铝部件执行的最常见的后处理操作之一。这是一种电化学过程，包括将铝部件浸入一系列槽中，将铝表面转化为耐用且耐腐蚀的饰面。

要确定阳极氧化是否是特定零件的正确选择，产品设计师必须首先了解它如何影响铝的强度、厚度、颜色和导热性。

本文提供了有关阳极氧化铝的五个常见问题的答案。如果您希望在您的机加工产品中实施阳极氧化，那么这篇文章就是为您准备的！

1) 阳极氧化的工作原理是什么？

阳极氧化过程包括将干净的铝部件浸入电解液化学浴中并进行处理。这种化学浴通常由硫酸或铬酸（一种导电溶液）制成。

接下来，向该化学浴施加直流电，在铝部件上产生正电荷，在电解质板中产生负电荷。由此产生的电化学反应在零件表面产生孔隙。这些孔与电解液中带负电的O2离子结合，在元件上形成蜂窝状氧化层（氧化铝）。

图片来源：Vicente Neto，CC BY 4.0，来自 Wikimedia Commons

这种氧化铝层比下面的铝基板更耐用、更耐腐蚀。然而，几乎每个铝部件在暴露在大气中时都会自然形成氧化铝层。那么，是什么让阳极氧化工艺与众不同，为什么还要费力去完成几乎自然发生的事情呢？

2) 为什么要对铝部件进行阳极氧化处理？

当您将普通铝部件暴露在大气中时，会在部件表面形成氧化铝层。然而，这层通常很薄，很容易磨损，尤其是当你刮伤它或在空气污染的地方使用它时。

然而，与普通铝不同，阳极氧化铝部件的氧化铝位于铝基材深处。例如，电化学反应中形成的孔隙（和蜂窝状氧化层）可达 25 微米。因此，您将拥有一个耐腐蚀、耐刮擦并且几乎可以承受任何化学侵蚀的铝制部件。

3) 阳极氧化是否使铝制零件更坚固？

材料硬度计

阳极氧化不会使铝部件变得更强或更弱。相反，它增加了铝的硬度ㅡ，它描述了铝部件对表面压痕、划痕或磨损的抵抗力。例如，经过阳极氧化处理的铝部件的硬度可能是原始铝合金的三倍。

此外，阳极氧化铝部件通常比铜和不锈钢等其他金属更轻。这种独特的特性使其非常适合需要轻质金属的航空航天应用。

4) 阳极氧化会提高铝的导热性吗？

热导率描述了材料传递或传导热量的能力。这种能力随着热流量、材料厚度和材料表面积的增加而增加。

因为阳极氧化会在铝部件的表面形成一层额外的氧化层，所以您会同意它会增加部件的厚度和表面积。因此，阳极氧化铝将具有比未完成的铝部件更高的导热性。这使得阳极氧化铝部件成为当今电子和其他热系统中散热器应用的理想选择。

5) 阳极氧化的种类有哪些？

阳极氧化通常根据 MIL-A-8625 标准分为三种类型：

• I 型阳极氧化
• II 型阳极氧化
• III 型阳极氧化

I 型阳极氧化工艺 ，也称为铬酸阳极氧化，使用铬酸化学浴在铝表面上形成涂层（或氧化层）。它可产生薄涂层（最大 2.5 微米），非常适合需要最低限度的腐蚀保护和油漆附着力的应用。

II型阳极氧化工艺 使用硫酸化学浴在铝部件上形成氧化层。这种阳极氧化类型产生厚达 25 微米的氧化层，使其比 I 型阳极氧化铝部件更耐腐蚀。此外，由于它们具有较厚的氧化层（和孔隙），因此它们比“I型”阳极氧化部件更能保持染料和着色。

III型阳极氧化工艺 ，也称为硬涂层阳极氧化，产生厚度超过 25 微米的氧化层。它使用硫酸作为化学浴，如 II 型阳极氧化。但是，与 II 型阳极氧化相比，此过程中的电流流动时间更长。这使得它们能够产生更厚的层，使其比 I 型和 II 型阳极氧化部件更耐腐蚀。

6) 在家对铝进行阳极氧化的成本

如果您正在寻找一种方法来保护您的铝制品并节省资金，那么阳极氧化是一个很好的选择。这个过程远远优于绘画，并且可以在您自己的家中完成，而成本只是其中的一小部分。

与该过程相关的实际成本将根据您居住的地方和您想要阳极氧化的部分而有所不同。零件越大，涂层越硬，成本就越高。不过，在家里做还是更便宜、更快捷。

在对铝进行大规模阳极氧化时，要记住的重要一点是将设备安装在通风良好的位置。此外，批量购买商品将帮助您省钱。

根据您居住的地方，采购硫酸可能具有挑战性，但您通常可以在灭火器供应商店或科学/化学品供应公司找到它。但是，批量购买硫酸可能需要许可证或许可证，因此请务必先与当地政府核实。

7) 阳极氧化铝所需的材料

阳极氧化铝所需的大多数材料都是基本的并且很容易找到。它们也相对便宜。如果您想在家中定期进行此操作，您可能需要设置自己的阳极氧化站。

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以下是您需要的物品：

• 蒸馏水
• 在此过程中用于盛装液体的罐和容器
• 硫酸
• 阴极
• 酸中和剂
• 脱脂剂
• 铝线或钛线
• 碱液
• 染料（任何你想要的颜色）
• 电池（或任何其他电源）

您还需要找一个通风良好的地方来设置阳极氧化站；请务必佩戴护目镜、手套和呼吸器。

除了我们列出的物品外，您还需要购买一些可选物品，根据我们的意见和经验，这将使工作更轻松。其中包括：

• 乒乓球（您可以将其放入水箱中以防止酸雾积聚）
• 搅拌器
• 用于染料的廉价水壶
• 用于检查温​​度的厨房温度计

8) 阳极氧化铝 - 基本步骤

收集完我们上面列出的所有内容后，您只需按照以下步骤操作即可。

1 – 使用钢丝绒或什至是轻度研磨的洗碗垫来擦洗您即将阳极氧化的铝材表面。这将有助于去除金属上的任何加工痕迹。

2 – 下一步是戴上所有安全设备，即手套、护目镜等。

3- 使用脱脂剂清洁零件，然后用蒸馏水清洗。

4 – 准备碱液，通常为 10% 到 20%。在一加仑水中加入大约四汤匙碱液。将此溶液与纯蒸馏水混合，然后将零件放入其中。戴上橡胶手套，等待几分钟，溶液浸入铝中。您应该看到气泡上升，表明铝材表面正在被擦洗。这不应超过 5 分钟。

5 – 从碱液浴中取出部件并用蒸馏水冲洗干净。确保零件干净。如果您看到表面有水珠，请多冲洗几次。

6 – 然后你想把零件挂在铝线或钛线上。它应该有一个牢固的连接，并记住在电线与零件接触的地方会有一个未阳极氧化的标记。所以，明智地选择位置。

7– 下一步是通过将硫酸倒入蒸馏水中来制作浴缸。您可以通过将 1 份酸与 3 份蒸馏水混合来做到这一点。但是，无论环境温度如何，都必须确保浴缸温度为 70 华氏度。如果它超过这个温度或低于 65F，它会破坏这个过程，结果会令人失望。

8 – 然后将阴极添加到槽中，但要确保它不会接触到要阳极氧化的部分。您希望阳极氧化的部件应悬挂在水箱中，确保它们不会接触任何东西。然后添加一个小加热器和一个温度计。浴缸的表面也可以用乒乓球覆盖。

9 – 在浴缸温度达到 70 度之前不要开始这个过程。

10 – 接下来，连接电源并连接到电池或电源的正极端子。然后将负极连接到阴极。这是您需要小心的地方，因为浴缸会开始散发出危险的烟雾。

11 – 您需要根据要阳极氧化的表面积来设置安培数。如果您想要一个坚硬的表面，请将其设置为每平方英寸 0.03 安培；如果你想要更柔软的东西，它会吸收染料，把它调到 0.02 安培。

12 – 我们最初建议从 16 伏开始。一些在线计算器可以帮助您解决这个问题，但在家里，16 伏的电压已经相当不错了。然而，这里重要的是随着过程的进行密切关注罐中的温度。在这个过程中温度经常会升高，所以你不能不管它。

13 – 一旦阳极氧化过程开始，您就可以开始加热染料。大多数颜色在 140° F 下都能正常工作，但您可能需要冷却一些颜色。所有品牌的油漆都略有不同，值得进行一些实验。

14 – 然后你准备一个蒸馏水箱，另一个用酸中和剂。

15 – 完成后，关闭电源，从水箱中取出部件，然后将它们浸入蒸馏水中 15 秒。然后在中和罐中冲洗约 5 分钟。您将需要在中和器中进行第二轮冲洗 5 分钟。然后再用蒸馏水将零件浸入染料中。这些部件会立即吸收颜色，但您必须将它们放置 15 分钟左右，具体取决于您想要的强度。

16 – 染色过程完成后，您需要将部件煮沸 15 分钟。这将有助于硬化染料，确保硬密封。

铝阳极氧化处理：Gensun 可以提供帮助

既然您至少对阳极氧化饰面有所了解，您就会同意阳极氧化铝零件比普通铝零件具有几个优势。然而，阳极氧化过程并不像看起来那么简单：它需要特殊的技术和专业知识。

Gensun Precision Machining 是亚洲领先的高质量制造服务提供商。我们不仅使用最先进的 CNC 加工技术准确地制造产品，而且还提供广泛的表面处理服务，包括铝阳极氧化处理。

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注意：本文最初发表于 2021 年 4 月，并于 2022 年 5 月更新