阳极氧化表面处理工艺

发布时间：2022-08-17

关于阳极氧化

金属的表面处理工艺有很多，常见的有粉末喷涂、电镀、蚀刻、抛光、拉丝、喷砂以及阳极氧化等。正所谓长城不是一天修成的，工艺很多，要一步步学习，今天我们主要介绍阳极氧化。

阳极氧化是十分常用也是非常基础的一门表面处理工艺，广泛应用在铝合金、钛合金以及镁合金领域。

道理都是一通继而百通，所以本次我们以最常用的铝合金领域为例。

简单来讲，铝阳极氧化可以使铝制件表面形成一层均匀，致密的氧化膜，它的化学式为AL₂O₃,俗名刚玉，这个名字在矿石界鼎鼎大名，说起它的家族，有一个打哥和一位大姐享誉全球，那就是蓝宝石和红宝石。

当然，它们都是天然形成的。

言归正传，这层氧化膜具有保护性、装饰性以及一些其他的功能特性。从这个定义出发，需要纠正一个错误认识：

很多人认为氧化铝就是给铝上色，其实不然，纯粹的阳极氧化只包含生成阳极氧化膜这样一个过程，如果需要给金属上色，需要再经过染色以及封孔。

阳极氧化种类

一般的阳极氧化能使产品的表面硬度达到200-300HV；如果是特种产品可以做硬质阳极氧化，它可以使产品表面硬度可达400-1200HV，具有良好的耐磨性，因而硬质阳极氧化是航天航空领域的必用工艺，常见于传动装置。

在古代，建筑斗拱是由木头制成的，并传递荷载。然而，木制斗拱易燃，长期户外使用后容易开裂。现代建筑结构主要是框架和剪力墙结构，不需要额外的承重功能。因此，木制斗拱已逐渐不再使用，仿古建筑斗拱已转向耐用、不可燃和轻质的铝合金斗拱阳极氧化和硬质阳极氧化不同之处在于阳极氧化可以着色，装饰性比硬质阳极氧化要好的多。所以以后看到有人提到Hard Anodizing,要明白这是说的是硬质阳极氧化，不是一般的阳极氧化Anodizing。

还需要提一下另外一个工艺——导电氧化，别名化学氧化，它不需要通电，是纯化学反应，而阳极氧化（Anodizing）需要在高压电下进行，是一种电化学反应。

导电氧化施工时间通常只有几十秒，所以膜层很薄，厚约0.5-4μm（阳极氧化的膜厚：5-30μm；硬质阳极氧化膜厚：25-150μm），但是它可以导电。一般用来帮助铝合金防止生锈，同时起到控制电阻的作用，常用于电器元件。

工艺简介

常见的阳极氧化上色工艺一般的施工流程如下：除油 → 碱蚀 → 化抛 → 中和 → 黎地→ 中和 → 阳极氧化 → 染色 → 封孔 → 热水洗 → 烘干

图为大型阳极氧化池  

图为阳极氧化制件悬吊在酸液上方

图为小型阳极氧化槽      

材料要求

因为工艺较为复杂，所以阳极氧化对材质要求比较严格，不同的铝合金会产生不同的装饰效果。

常用的有手机行业广泛应用的6系铝（6061,6063），7系铝（7075）。

2024铝合金由于含铜量比较多一些，因此在氧化的时候，容易产生部分金斑，6061,6063,7075就不存在这个问题。

需要一提的是压铸铝，如A380,A365,A382等。就目前的生产条件，它们均不能做阳极氧化，原因在于压铸铝的生产过程中，为了保证铝液拥有良好的流动性，需要添加部分硅化物，阳极氧化的溶液通常为酸类，而酸类与硅会产生特殊反应，视觉上可以看到制件表面产生黑化，这也是为什么大多数铝氧化制件都是通过CNC或者挤出成型。发散的东西可能偏向工程技术了，但设计师若要转型CMF设计的话，这些知识也需要简单了解。

据了解，目前业内某厂家，已经可以通过对压铸铝的改性，实现压铸铝的阳极氧化，当然成本很高，这可能是铝氧化行业的下一步洗牌先兆。

搭配

再统一讲讲阳极氧化搭配其他工艺，可以做出哪些不同的效果？

拉丝雾面本色

拉丝亮面本色

拉丝亮面染色

雾面拉丝染色

喷砂亮面本色

喷砂雾面本色

喷砂染色等等

最后说说关于阳极氧化的未来。

近年来阳极氧化的效果也在不停地进步，产生出了一批新型阳极氧化工艺，比如：双色氧化，渐变氧化，微弧氧化，高高抛光氧化。

这些新工艺提升表面效果的同时，成本也有不少的提升。最后先上几张高端氧化的实物照片。

保时捷定制轮毂（双色氧化）

KEF MUO 2015限量版蓝牙音箱（渐变氧化）

Iphone7亮黑色款（高亮抛光氧化）

齿轮（微弧氧化MAO）

关于阳极氧化渐变色处理工艺

阳极氧化的渐变色核心就是在染色阶段进行了渐变色的染色。

现在有种工艺为渐变色喷涂，将含有染料的水溶性油墨喷涂在所诉阳极氧化膜层上，使喷涂液的厚度成连续变化，着色完后还需要静置和水洗再封孔，但效果不是很好。

现在效果比较好的渐变阳极做法，是在着色池中控制着色时间，来进行渐变色的效果实现。因为阳极氧化后，是在金属表面形成一层氧化膜，而染料就是在染色过程中进入氧化膜的分子间隙中，染色时间越长，进入的染料越多，颜色也就染得更加深。通过计算机控制需要染色的部位在染料中停留的时间，比如逐步将工件抽离染料，就能做到均匀的渐变色效果，封孔后也就是所谓的渐变阳极工艺了。

当然，这只是某几种方法，阳极后做渐变色还有很多方法，比如银盐染色法，花样染色法，热转印染色法，因为阳极染色的机理已经研究得很清晰了，所以很多染色工艺也慢慢开发出能够用于阳极染色的方法。

这也是为什么说，基础理论研究能推动现有工艺发展的原因。