La guía completa del anodizado del aluminio: desde los principios y los defectos más comunes hasta el análisis del proceso de sellado de orificios
Fecha:2026-02-13 Categorías:Blog Vistas:49
1. Introducción
El espesor de la película de óxido formada por la aleación de aluminio en el entorno natural es de sólo 0,01～0,1μm, lo que resulta insuficiente para la protección y no puede cumplir los requisitos de resistencia a la corrosión, resistencia a la abrasión y propiedades decorativas para aplicaciones de ingeniería. La oxidación anódica es actualmente la tecnología de refuerzo de superficies de aleaciones de aluminio más utilizada, mediante la reacción electroquímica en la superficie del sustrato de aluminio para generar una capa de película de trióxido de aluminio (Al₂O₃). La capa de película se adhiere firmemente al sustrato, tiene una gran dureza y puede colorearse y sellarse gracias a su estructura porosa.
Sin embargo, en la producción real suelen aparecer defectos como películas blanquecinas, caleo, marcas profundas de sujeción y ausencia parcial de película. Las causas de estos problemas tienen que ver con múltiples variables, como la composición de la aleación, la calidad del pretratamiento, los parámetros del electrolito, el método de sujeción y las especificaciones de funcionamiento. Este documento se basa enAnodizado con ácido sulfúricoLa línea principal, con referencia a "Aluminium Alloy Surface Oxidation Treatment Q&A" (editado por Zheng Ruiting) y la biblioteca de casos de fallo de la industria, explica sistemáticamente el principio del proceso, el control de parámetros, el análisis de defectos y las soluciones.
2、Principio de la oxidación anódica y clasificación del proceso
2.1 Mecanismo de reacción de la anodización
El anodizado es el proceso de colocar una pieza de aluminio en una solución electrolítica como ánodo y aplicar corriente continua, donde se producen dos reacciones simultáneas en la superficie del ánodo:
- reacción de formación de películaEl aluminio se combina con el oxígeno precipitado del ánodo para formar Al₂O₃;
- reacción de disoluciónEl electrolito (en el caso del ácido sulfúrico) disuelve el Al₂O₃ resultante.
El espesor final y la estructura de la capa de película dependen del equilibrio entre la velocidad de formación de la película y la velocidad de disolución. La película generada por anodización con ácido sulfúrico es una estructura porosa en forma de panal con un tamaño de poro de aproximadamente 0,01-0,03 μm y una porosidad de aproximadamente 20%-30%, que es la base para el posterior proceso de coloración y sellado.
2.2 Comparación de los tres principales procesos de anodizado
| Tipo de proceso | electrolito | Gama de espesores de película | especificidades | aplicación típica |
|---|---|---|---|---|
| Anodizado con ácido crómico | 3%～10% Ácido crómico | 5～8μm | La fina capa de película mantiene la precisión de la pieza; no cambia las dimensiones | Piezas de precisión, piezas soldadas, piezas estructurales aeroespaciales |
| Anodizado con ácido sulfúrico | 10% a 20% Ácido sulfúrico | 8～25μm | Película coloreable de alta transparencia y bajo coste | Electrónica de consumo, materiales de construcción, artículos de primera necesidad |
| Anodizado duro | Ácido sulfúrico + ácido orgánico | 25～150μm | Alta dureza (HV300～600), resistencia al desgaste, aislamiento | Cilindros, piezas hidráulicas, material militar |
3、Proceso de pretratamiento
La calidad del pretratamiento afecta directamente a la uniformidad, la adherencia y el aspecto de la película de óxido anódico. Los defectos introducidos por un pretratamiento incompleto o métodos inadecuados no pueden repararse tras la oxidación.
3.1 Criterios de aceptación de los blancos
- Diferentes grados de aleación de aluminio no deben mezclarse con colgar. 2 series (aluminio-cobre), 7 series (aluminio-zinc) y 5 series (aluminio-magnesio), 6 series (aluminio-magnesio-silicio) aleaciones en los mismos parámetros de electrólisis de la velocidad de oxidación de las diferencias significativas en el mismo tratamiento de ranura es probable que conduzca a la oxidación selectiva, la diferencia de color de la película.
- Las líneas de aplastamiento, los arañazos y las picaduras de corrosión originales son difíciles de eliminar por completo en el pretratamiento, y los defectos se magnificarán y saldrán a la luz tras la oxidación. La calidad de la superficie debe controlarse en la fase de mecanizado.
3.2 Acabado mecánico
- chorro de arenaEliminar la piel oxidada, la piel fundida, conseguir un efecto de superficie de arena uniforme. Alta actividad superficial después de chorro de arena, necesidad de entrar en el proceso de oxidación dentro de 4 horas para evitar la oxidación secundaria o la contaminación.
- Rectificado/pulidoPulido de espejo: Después del pulido de espejo, si el tiempo de grabado alcalino de pretratamiento no es suficiente, la capa de tensión residual o la densa película de óxido provocarán el florecimiento de la película de óxido. La pasta de pulido debe desengrasarse a fondo.
3.3 Pretratamiento químico
desnatada (leche)Se recomienda utilizar agente desengrasante neutro o alcalino débil, temperatura 50 ~ 70 ℃, tiempo 3 ~ 5 min. El desengrase no es limpio es la razón principal de la floración de la película, disminución de la adherencia.
erosión alcalinasolución de hidróxido de sodio 10% ~ 15%, temperatura 50 ~ 60 ℃, el tiempo de 1 ~ 3 min. grabado alcalino puede eliminar la película de óxido natural y defectos superficiales menores, de modo que el sustrato para revelar una organización uniforme de metal. La concentración de iones de aluminio en la solución de grabado alcalino debe ser controlado a 30～50g/L, más de 80g/L cuando la tasa de grabado alcalino disminuye, la superficie es fácil de colgar cenizas.
destello (de luz): 20%～30% Solución de ácido nítrico, temperatura ambiente, tiempo 1～3min. Eliminar la película gris (aluminio, silicio, hierro y otros compuestos) dejada por el grabado alcalino.
Tratamiento especial: aleación de aluminio con alto contenido en silicioHumo de sílice: El humo de sílice permanece en la superficie de las aleaciones de aluminio-silicio (aluminio fundido) después del grabado alcalino y es difícil de eliminar mediante el pulido convencional con ácido nítrico. Debe utilizarseMezcla de ácido nítrico con ácido fluorhídrico 5%(Ácido nítrico 30%, Ácido fluorhídrico 5%, Agua 65%), tratamiento a temperatura ambiente durante 30-60s, hasta que la superficie adquiera un color blanco plateado uniforme.
4、Proceso de anodizado con ácido sulfúrico
El anodizado con ácido sulfúrico representa más del 80% del total de aplicaciones industriales. Tiene una amplia ventana de proceso, bajo coste, alta transparencia de la película y es adecuado para productos con altos requisitos de teñido y protección.
4.1 Criterios para el control de los parámetros del proceso
| parámetros | Ámbito recomendado | rango límite | Consecuencias de la desviación |
|---|---|---|---|
| Concentración de ácido sulfúrico | 15% a 20% | 10% a 25% | Una concentración baja da lugar a una capa delgada; una concentración alta produce una disolución rápida y una capa suelta. |
| Concentración de iones de aluminio | 5～15g/L | <20g/L | Más de 20g/L, la capa de la película es gris y la resistencia a la corrosión disminuye. |
| Temperatura del depósito | 18-22°C | 15-25°C | ＞25℃ capa de película suelta, polvo; <15℃ capa de película densa pero fragilidad aumentada. |
| densidad de corriente | 1,2～1,5A/dm². | 0,8～2,0A/dm². | Demasiado alto provoca agotamiento; demasiado bajo la capa de película es fina, baja la eficiencia de producción |
| tiempo de oxidación | 30-60min | Requisitos de grosor de retina | Espesor insuficiente de la película debido a un tiempo insuficiente; una prolongación excesiva provoca un aumento del tamaño de los poros y una reducción de la fuerza de adhesión. |
| Concentración de Cl- | ≤25mg/L | ≤50mg/L | Unas normas excesivas provocan corrosión por picadura, perforación |
4.2 Requisitos de calidad del agua
El líquido del depósito de anodizado y todos los depósitos de limpieza deben utilizarseagua desionizada或agua destilada. El contenido de Cl- en el agua del grifo suele ser de 50-200mg/L, y su uso directo desencadenará el proceso de oxidación anódica delcorrosión por picadura--La superficie de la película de óxido muestra puntos negros puntiformes, que en casos graves atraviesan la capa de la película hasta el sustrato. La resistividad al agua debe controlarse a ≥5×10⁴Ω-cm.
4.3 Tecnología de sujeción y diseño conductor
- zona de contacto: El punto de contacto entre el útil y la pieza de trabajo debe ser ≥ 1/200 de la superficie de la pieza de trabajo. una superficie de contacto insuficiente provocará una densidad de corriente local excesiva y una acumulación de calor Joule, lo que dará lugar al amarilleamiento de la capa de película y a la fusión y quemaduras en caso de lesiones graves.
- Selección de materialesEl accesorio debe ser de aluminio puro o aleación de aluminio y magnesio, que es similar al material de la pieza de trabajo. Estrictamente prohibir el uso de cobre, hierro accesorio contacto directo, los iones de cobre contaminan el líquido del tanque hará que la película de óxido oscuro.
- Ángulo de elevaciónLa pieza debe mantenerse inclinada o vertical en el tanque, con la abertura de la cavidad interior del perfil hacia abajo o inclinada para garantizar que las burbujas de oxígeno generadas durante el proceso de oxidación puedan escapar sin problemas. Las piezas de gas anidadas no tienen película o tienen una capa muy fina debido al aislamiento del gas, denominadadefecto de blindaje del aire.
- Reutilización de instalacionesLa decoloración de la fijación debe ser completa. La resistencia en la película de óxido residual aumenta, dificultando el paso de la corriente, y la zona de la pieza cercana al punto de sujeción aparecerá parcialmente sin película.
4.4 Plan de producción de calor en verano
La oxidación anódica es una reacción exotérmica, y la temperatura del baño se ve afectada por el entorno y la generación de calor actual. Cuando la temperatura del baño supera los 25℃ y no hay equipo de refrigeración, la velocidad de disolución de la película de óxido aumenta drásticamente, y la capa de la película queda suelta y pulverulenta. Las medidas temporales incluyen:
- aumentarácido oxálico C2H2O41,5% a 2,0% oácido gamma-triazóico0,5%～1,0%, lo que puede aumentar el límite superior de resistencia a la temperatura del líquido del tanque a 35℃, pero reducirá la transparencia de la capa de película;
- Aumente la intensidad de la mezcla y utilice aire comprimido o una bomba de circulación para acelerar la disipación del calor;
- Producción por lotes para evitar largos periodos de funcionamiento continuo con cargas elevadas.
5、Análisis de la causa raíz de los defectos comunes y soluciones
Esta sección adopta la estructura en tres partes de “Fenómenos - Causas - Contramedidas” para incluir los 12 defectos más comunes en la producción de anodizado con ácido sulfúrico.
5.1 Amarilleamiento y agrisamiento de la capa de película
impunidadLa película oxidada es amarilla, gris u oscura con transparencia reducida.
razonamiento:
- Cuando el material base de aleación de aluminio contiene cobre > 3% y silicio > 7%, los elementos de aleación forman compuestos en la película de óxido, que hacen que la película sea gris;
- Hierro en el electrolito >200mg/L, silicio >100mg/L, impurezas depositadas en los poros de la membrana;
- Una concentración demasiado alta de ácido sulfúrico, una velocidad de disolución demasiado elevada, una estructura de la película poco consistente y una mayor dispersión de la luz.
contramedidas:
- Las aleaciones con alto contenido en cobre y silicio utilizan fuentes de alimentación apiladas CC/CA o formulaciones especiales de electrolitos;
- El fluido del tanque se purifica regularmente y las impurezas de hierro pueden eliminarse mediante un tratamiento electrolítico de baja densidad de corriente;
- Controlar el límite superior de concentración de ácido sulfúrico.
5.2 Caleo, desprendimiento, pelado de la película
impunidadLa superficie de la película de óxido es pulverulenta y se desprende polvo blanco al frotarla con los dedos; en casos graves, la capa de la película se desprende.
razonamiento:
- La temperatura del depósito supera los 28 °C y se mantiene durante mucho tiempo;
- Densidad de corriente > 2,0 A/dm² con agitación insuficiente;
- La prolongación excesiva del tiempo de oxidación y la disolución de la capa exterior de la película supera la generación;
- Concentración de iones de aluminio >25g/L, envejecimiento del tanque.
contramedidas:
- La refrigeración forzada garantiza que el líquido del depósito esté a ≤24°C en todo momento;
- Reducir la densidad de corriente a 1,2 a 1,5 A/dm²;
- Cada lote se analiza en busca de iones de aluminio tras la oxidación y el baño se diluye o se sustituye parcialmente si se supera el límite;
- La capa de película calcárea no puede repararse y debe retirarse y rehacerse.
5.3 Ausencia localizada de película, manchas oscuras
impunidad: Zonas localizadas de la pieza sin película de óxido o con una película muy fina con manchas oscuras.
razonamiento:
- La película de óxido en el punto de contacto entre el útil y la pieza no se retira, y la resistencia de contacto es alta;
- Sujeción floja e interrupción de la corriente del proceso de oxidación;
- La cavidad interior del perfil alberga gas, y el gas apantalla la corriente;
- La composición de la aleación está muy segregada, con alta resistencia en la zona rica en silicio.
contramedidas:
- Las perchas se decapan con ácido nítrico o una solución decapante especial para revelar completamente el brillo del metal;
- Compruebe el apriete después del apriete y utilice abrazaderas de muelle si es necesario;
- Ajuste la dirección de suspensión para garantizar una trayectoria de descarga de gas despejada.
5.4 Quemar, fundir, abrasar
impunidad: Las zonas localizadas de la pieza muestran puntos negros, marcas de viruela o incluso fusión del sustrato.
razonamiento:
- El punto de contacto entre el útil y la pieza es demasiado pequeño y la densidad de corriente es localmente >5A/dm²;
- La pieza está demasiado cerca del cátodo o en cortocircuito;
- Una mezcla deficiente del tanque y la fijación de las burbujas provocan una distorsión de la distribución de la densidad de corriente.
contramedidas:
- Mayor superficie de contacto de la fijación y sujeción multipunto;
- Mantener la distancia entre el cátodo y la pieza ≥ 150mm;
- Preoxidación de las piezas de trabajo energizándolas antes de introducirlas en la cuba para evitar el choque inicial de corriente.
5,5 Corrosión por picaduras, puntos negros
impunidadDistribución de manchas negras puntiformes en la superficie de la película de óxido, microscópicamente como picaduras de grabado.
razonamiento:
- Contenido excesivo de Cl- en el líquido del depósito o en el agua de lavado;
- Se corta la corriente en mitad del proceso de anodizado y la pieza se deja demasiado tiempo en la solución de limpieza corrosiva;
- Lavado inadecuado tras el decapado de pretratamiento, ácido residual arrastrado al tanque de oxidación.
contramedidas:
- Uso estricto de agua desionizada y análisis semanal del Cl- de la solución del tanque;
- La pieza debe retirarse inmediatamente después del corte de corriente, enjuagarse con agua y volver a colgarse;
- Tras el pretratamiento, se añade un aclarado terciario en contracorriente.
5.6 Huellas dactilares, manchas de grasa
impunidad: La superficie de la película de óxido muestra claras huellas dactilares o contornos de aceite.
razonamiento:
- Tocar la pieza con las manos desnudas después del pretratamiento y antes de la oxidación;
- El aire comprimido contiene aceite;
- La superficie de las perchas está aceitada.
contramedidas:
- Los operarios llevan guantes de nailon limpios en todo momento;
- La línea de aire comprimido está equipada con un separador de aceite y agua;
- Las perchas se desengrasan con regularidad.
6. Proceso de coloración y sellado
6.1 Selección del método de coloración
| Método de coloración | teoría | especificidades | escenario de aplicación |
|---|---|---|---|
| Teñido ecológico | Adsorción de moléculas de colorante a los poros de la membrana | Colores vivos y amplia gama cromática | Decoración de interiores, Pequeña ferretería |
| Coloración electrolítica | Deposición de sales metálicas en el fondo del poro | Excelente resistencia a la intemperie | Muro cortina arquitectónico, molduras de automóvil |
| Coloración general | Desarrollo del color de los elementos de aleación | Poca diferencia de color, coste elevado | Electrónica de gama alta |
punto técnicoAntes del teñido, la película de óxido debe estar fresca (≤30min entre el teñido y la descarga del horno), el espesor de la película debe ser ≥10μm, y el valor del pH, la temperatura y la concentración de la solución de teñido deben controlarse estrictamente de acuerdo con los parámetros proporcionados por el proveedor del colorante.
6.2 Necesidad de sellar los orificios
Sin sellar la porosidad de la película de óxido anódico de alrededor de 20% ~ 30%, expuestos a la atmósfera será adsorbido contaminantes, la humedad y la sal, la vida de resistencia a la corrosión de sólo 1/10 ~ 1/20 de la película sellada.
Comparación de los principales procesos de sellado:
| artesanía | medio | temp | veces | idoneidad |
|---|---|---|---|---|
| sellado de agua caliente | agua desionizada | 95-100°C | 15-30min | Todas las películas anodizadas con ácido sulfúrico |
| Sellado a media temperatura | Solución de acetato de níquel | 60～80℃ | 10-20min | Película de tinte, escenas de ahorro de energía |
| sellado en frío | Solución de fluoruro de níquel | 25-35°C | 5-10min | Altas exigencias de productividad |
Inspección de la calidad del orificio de selladoUtilizando el método de la mancha de tinte (GB/T 8753.2), la zona mal sellada puede colorearse con el tinte.
7、FAQ：Producción de oxidación anódica de problemas de alta frecuencia.
1. P: ¿Por qué el color de mis piezas de aluminio es apagado después del anodizado?
R: Las posibles causas se clasifican por orden.
- Corte de corriente o fluctuación de la corriente en mitad del proceso de oxidación;
- pH bajo (ácido residual) en el tanque de lavado final;
- Contenido de Cl- del agua de limpieza >50mg/L;
- El sustrato contiene cobre > 4% o silicio > 8%;
- Concentración de iones de aluminio en el líquido del depósito >20g/L.
2. P. ¿Por qué se cae la película de óxido cuando la toco con la mano?
R: Esto esbicarbonato de sodio (utilizado levadura pan)Causas típicas: Temperatura del tanque >28°C durante más de 30 min, o densidad de corriente >1,8A/dm² con agitación insuficiente. Es muy fácil que ocurra cuando no hay equipo de refrigeración en verano. Contramedidas temporales: añadir ácido oxálico 1,5%, reducir la densidad de corriente a 1,0A/dm², prolongar el tiempo de oxidación para recuperar el espesor de la película.
3. P. ¿Se pueden oxidar aleaciones de aluminio de diferentes calidades en el mismo baño?
Contesta:no recomendadoExiste una gran diferencia en la ventana de potencial de oxidación entre las aleaciones de las series 2 y 7 y las aleaciones de las series 5 y 6. Cuando se tratan en el mismo tanque, las aleaciones de alto potencial (como la 6063) tienen preferencia en la formación de la película, mientras que las aleaciones de bajo potencial (como la 2024) se quedan atrás en la formación de la película, y la diferencia en el espesor de la película puede ser de hasta 5 μm o más, acompañada de diferencia de color. Debe ser la misma ranura, debe seleccionarse con potencia de impulso o corriente en fase.
4. P. ¿Qué proceso se elige para obtener el color rojo brillante tras la oxidación?
R: Productos de interior: tintura con colorantes orgánicos, se recomiendan tintes rojos de antraquinona, pH 5,5-6,0, temperatura 50-55°C, tiempo de tintura 5-15min. Productos de exterior: tintura electrolítica, sistema de sal de estaño o sal mixta de estaño-níquel, puede obtener tonos rojos burdeos, grado de resistencia a los rayos UV hasta ISO 2810 Clase 5.
5. P. ¿Se puede utilizar agua del grifo como solución para el baño de anodizado?
Contesta:prohibición absoluta. La concentración de Cl- en el agua del grifo es de 50~200mg/L, más de 25mg/L provocará corrosión por picaduras. El agua utilizada para el anodizado y la limpieza antes y después de todos los procesos debe ser agua desionizada o destilada con una conductividad ≤20μS/cm.
6. P. Hay polvo blanco en la superficie de la película de óxido después de sellar los orificios, ¿cómo puedo eliminarlo?
R: La ceniza blanca de sellado se origina por la elevada dureza del agua durante el sellado con agua caliente, o por el fluido del tanque de sellado en frío con un pH > 6,5. Contramedidas:
- Sellado con agua caliente: Utilice agua desionizada y añada 0,5%～1% de agente de sellado y supresión de polvo;
- Se ha producido ceniza blanca: 5% ~ 10% remojo de ácido nítrico a temperatura ambiente durante 30-60s, lavar con agua y volver a sellar el agujero.
8. Conclusión: de la implantación del proceso a la estabilización de la calidad
La oxidación anódica de aleaciones de aluminio es un proyecto sistemático con acoplamiento multiproceso y multiparámetro. Según la investigación de campo realizada en 32 empresas de anodizado de China.80% o más incidentes de calidad derivados de desviaciones en la ejecución de la disciplina del proceso.más que una falta de competencia técnica.
Se necesitan tres sistemas básicos para lograr una calidad constante:
- Libro de análisis de fluidos de tanquesPruebas diarias de concentración de ácido sulfúrico, concentración de iones de aluminio, concentración de Cl- y pruebas semanales de impurezas de hierro y cobre;
- Protocolo de gestión de perchas: Trazabilidad de todo el proceso de decoletaje, reparación y desguace de perchas;
- Inspección del primer artículoInspección de las piezas oxidadas en el primer surco de cada turno antes de la producción en serie.
No hay atajos en el proceso de anodizado. El control continuo de la temperatura, la calidad del agua, la sujeción y las impurezas es el único camino para pasar del “índice de aprobación 95%” al “índice de aprobación 99,5%”.
