De complete gids voor aluminiumanodisatie: van principes, veelvoorkomende defecten tot analyse van het dichtingsproces van gaten

1. Inleiding

De dikte van de oxidelaag gevormd door aluminiumlegering in de natuurlijke omgeving is slechts 0,01 - 0,1 µm, wat onvoldoende is voor bescherming en niet kan voldoen aan de eisen van corrosiebestendigheid, slijtvastheid en decoratieve eigenschappen voor technische toepassingen. Anodische oxidatie is momenteel de meest gebruikte technologie voor oppervlakteversterking van aluminiumlegeringen, door de elektrochemische reactie op het oppervlak van het aluminiumsubstraat om een filmlaag van aluminiumtrioxide (Al₂O₃) te genereren. De filmlaag is stevig gebonden aan het substraat, heeft een hoge hardheid en kan gekleurd en verzegeld worden dankzij de poreuze structuur.

Maar defecten zoals een wittige film, krijten, diepe klemsporen en gedeeltelijke afwezigheid van film komen vaak voor in de werkelijke productie. De oorzaken van deze problemen hebben te maken met meerdere variabelen zoals de samenstelling van de legering, de kwaliteit van de voorbehandeling, elektrolytparameters, opspanmethoden en bedieningspraktijken. Dit artikel is gebaseerd opAnodiseren met zwavelzuurDe hoofdlijn, met verwijzing naar "Aluminium Alloy Surface Oxidation Treatment Q&A" (geredigeerd door Zheng Ruiting) en de casestudybibliotheek van de industrie, legt systematisch het procesprincipe, parametercontrole, defectanalyse en oplossingen uit.

2, Anodische oxidatie principe en procesclassificatie

2.1 Reactiemechanisme van anodisatie

Anodiseren is het proces waarbij een aluminium werkstuk in een elektrolytoplossing als anode wordt geplaatst en gelijkstroom wordt toegepast, waarbij twee reacties tegelijkertijd plaatsvinden op het anodeoppervlak:

• filmvormende reactieAluminium verbindt zich met zuurstof uit de anode en vormt Al₂O₃;
• oplossingsreactieDe elektrolyt (in het geval van zwavelzuur) lost het resulterende Al₂O₃ op.

De uiteindelijke dikte en structuur van de film hangt af van de balans tussen de filmvormingssnelheid en de oplossnelheid. De film die ontstaat door zwavelzuuranodisatie is een honingraatvormige poreuze structuur met een poriegrootte van ongeveer 0,01-0,03 μm en een porositeit van ongeveer 20%-30%, die de basis vormt voor het daaropvolgende kleur- en afdichtingsproces.

2.2 Vergelijking van drie belangrijke anodiseerprocessen

Procestype	elektrolyt	Filmdiktebereik	specifieke kenmerken	typische toepassing
Chroomzuur anodiseren	3%~10% Chroomzuur	5～8μm	Dunne filmlaag behoudt de nauwkeurigheid van het werkstuk; geen verandering in afmetingen	Precisieonderdelen, gelaste onderdelen, structurele onderdelen voor de ruimtevaart
Anodiseren met zwavelzuur	10% tot 20% Zwavelzuur	8～25μm	Zeer transparante, goedkope, kleurbare film	Consumentenelektronica, bouwmaterialen, dagelijkse benodigdheden
Hard geanodiseerd	Zwavelzuur + organisch zuur	25~150μm	Hoge hardheid (HV300~600), slijtvastheid, isolatie	Cilinders, hydraulische onderdelen, militaire uitrusting

3, voorbehandelingsproces

De kwaliteit van de voorbehandeling heeft een directe invloed op de uniformiteit, de hechting en het uiterlijk van de anodiseerhuid. Defecten die ontstaan door onvolledige voorbehandeling of onjuiste methodes kunnen na oxidatie niet hersteld worden.

3.1 Criteria voor acceptatie van blanco's

• Verschillende kwaliteiten van aluminiumlegeringen mogen niet worden gemengd met opknoping. 2 serie (aluminium-koper), 7 serie (aluminium-zink) en 5 serie (aluminium-magnesium), 6 serie (aluminium-magnesium-silicium) legeringen in dezelfde elektrolyse parameters van de oxidatiesnelheid van de significante verschillen in dezelfde groef behandeling zal waarschijnlijk leiden tot selectieve oxidatie, de film kleurverschil.
• Knellijnen, krassen en oorspronkelijke corrosieputjes zijn moeilijk volledig te verwijderen tijdens de voorbehandeling en de defecten worden vergroot en onthuld na oxidatie. De oppervlaktekwaliteit moet gecontroleerd worden tijdens de bewerkingsfase.

3.2 Mechanische afwerking

• zandstralenVerwijder geoxideerde huid, gegoten huid, krijg zelfs zand oppervlakte-effect. Hoge oppervlakteactiviteit na zandstralen, moet binnen 4 uur het oxidatieproces ingaan om secundaire oxidatie of vervuiling te voorkomen.
• Slijpen/polijsten: Onvoldoende voorbehandelingstijd voor alkalisch etsen na het spiegelpolijsten zal resulteren in een restspanningslaag of dichte oxidelaag waardoor de oxidelaag gaat bloeien. De polijstpasta moet grondig ontvet worden.

3.3 Chemische voorbehandeling

magere (melk)Aanbevolen gebruik van neutrale of zwakke alkalische ontvettingsmiddel, temperatuur 50 ~ 70 ℃, tijd 3 ~ 5 min. ontvetten is niet schoon is de primaire oorzaak van de film bloesem, verminderde hechting.

alkalische erosiealkalisch etsen: 10% ~ 15% natriumhydroxideoplossing, temperatuur 50 ~ 60 ℃, tijd 1 ~ 3 min. alkalisch etsen kan de natuurlijke oxidelaag en kleine oppervlaktedefecten verwijderen, zodat het substraat een uniforme metaalorganisatie onthult. De aluminiumionenconcentratie in de alkalische etsoplossing moet worden gecontroleerd op 30~50g/L, meer dan 80g/L wanneer de alkalische etssnelheid afneemt, het oppervlak is gemakkelijk om as op te hangen.

schijnsel (van licht)20%～30% Salpeterzuuroplossing, kamertemperatuur, tijd 1~3min. verwijder de grijze film (aluminium, silicium, ijzer en andere verbindingen) die achtergebleven is door alkalisch etsen.

Speciale behandeling - aluminiumlegering met hoog siliciumgehalteSilicadamp blijft achter op het oppervlak van aluminium-siliciumlegeringen (gegoten aluminium) na alkalisch etsen en is moeilijk te verwijderen door conventioneel polijsten met salpeterzuur. Moet gebruikenSalpeterzuurmengsel met 5% fluorwaterstofzuur(Salpeterzuur 30%, Waterstoffluoride 5%, Water 65%), behandeling bij kamertemperatuur gedurende 30-60s, tot het oppervlak egaal zilverwit is.

4, Zwavelzuur anodiseren proces

Zwavelzuuranodisatie is goed voor meer dan 80% van de totale industriële toepassingen. Het heeft een breed procesvenster, lage kosten, hoge filmtransparantie en is geschikt voor producten met hoge verf- en beschermingsvereisten.

4.1 Criteria voor de controle van procesparameters

parameters	Aanbevolen bereik	grensbereik	Gevolgen van afwijking
Zwavelzuurconcentratie	15% tot 20%	10% tot 25%	Een lage concentratie resulteert in een dunne filmlaag; een hoge concentratie resulteert in een snelle oplossing en een losse filmlaag.
Aluminiumionenconcentratie	5~15g/L	<20g/L	Bij meer dan 20g/L wordt de filmlaag grijs en neemt de corrosiebestendigheid af.
Temperatuur tank	18-22°C	15-25°C	＞25℃ filmlaag los, poeder; <15℃ filmlaag dicht maar brosheid toegenomen
stroomdichtheid	1,2~1,5A/dm²	0,8~2.0A/dm²	Te hoog veroorzaakt burnout; te laag is de filmlaag dun, laag productierendement
oxidatietijd	30-60min	Vereisten voor netvliesdikte	Onvoldoende laagdikte door te weinig tijd; te lange verlenging leidt tot grotere poriën en verminderde hechtkracht
Cl-concentratie	≤25mg/L	≤50mg/L	Overmatige normen leiden tot putcorrosie, perforatie

4.2 Waterkwaliteitseisen

Anodiseervloeistof en alle reinigingstanks moeten worden gebruiktgedeïoniseerd water或gedestilleerd water. Het Cl-gehalte in kraanwater is meestal 50-200mg/L, en direct gebruik zal het anodische oxidatieproces van hetputcorrosie--Het oppervlak van de oxidelaag vertoont zwarte puntjes die in ernstige gevallen door de filmlaag heen naar het substraat lopen. De waterweerstand moet gecontroleerd worden op ≥5×10⁴Ω-cm.

4.3 Klemtechnologie en geleidend ontwerp

• contactoppervlakHet contactpunt tussen de armatuur en het werkstuk moet ≥ 1/200 van het oppervlak van het werkstuk zijn. onvoldoende contactoppervlak leidt tot een te hoge plaatselijke stroomdichtheid en Joule-warmteaccumulatie, wat zal resulteren in vergeling van de filmlaag en smelten en brandwonden bij ernstig letsel.
• MateriaalkeuzeDe armatuur moet worden gemaakt van zuiver aluminium of aluminium-magnesium legering, die vergelijkbaar is met het materiaal van het werkstuk. Strikt verbieden het gebruik van koper, ijzer armatuur direct contact, koperionen verontreinigen de tank vloeistof zal de oxidelaag donker.
• HefhoekHet werkstuk moet schuin of verticaal in de tank worden gehouden, met de opening van de binnenholte van het profiel naar beneden gericht of gekanteld om ervoor te zorgen dat de zuurstofbellen die tijdens het oxidatieproces ontstaan, soepel kunnen ontsnappen. De geneste gasdelen hebben geen film of een zeer dunne filmlaag als gevolg van gasisolatie, genaamddefect luchtafscherming.
• Hergebruik van armaturenDe ontkleuring van de opspanning moet grondig gebeuren. De weerstand bij de achtergebleven oxidelaag neemt toe, waardoor het moeilijk wordt om stroom door te laten, en het werkstukgebied in de buurt van het opspanpunt zal er gedeeltelijk filmloos uitzien.

4.4 Plan voor zomerwarmteproductie

Anodische oxidatie is een exotherme reactie en de badtemperatuur wordt beïnvloed door de omgeving en de huidige warmteontwikkeling. Als de badtemperatuur boven de 25℃ komt en er geen koelapparatuur is, neemt de oplossnelheid van de oxidelaag enorm toe en wordt de filmlaag los en poederachtig. Tijdelijke maatregelen zijn onder andere:

• verhogenoxaalzuur C2H2O41,5% tot 2,0% ofgamma-trizoëzuur0,5%~1,0%, die de bovengrens van de temperatuurbestendigheid van tankvloeistof tot 35℃ kan verhogen, maar de transparantie van de filmlaag zal verminderen;
• Verhoog de mengintensiteit en gebruik perslucht of pompcirculatie om de warmteafvoer te versnellen;
• Batchproductie om lange perioden van continue hoge belasting te vermijden.

5, Veelvoorkomende defecten oorzakenanalyse en oplossingen

In dit hoofdstuk wordt de driedelige structuur van “Verschijnselen - Oorzaken - Tegenmaatregelen” gebruikt om de 12 meest voorkomende defecten in de productie van zwavelzuuranodisatie op te nemen.

5.1 Vergeeling en vergrijzing van de filmlaag

straffeloosheidDe geoxideerde film is geel, grijs of donker met verminderde transparantie.
reden::

1. Als het basismateriaal van de aluminiumlegering koper > 3% en silicium > 7% bevat, vormen de legeringselementen verbindingen in de oxidelaag die de laag grijs maken;
2. IJzer in de elektrolyt >200mg/L, silicium >100mg/L, onzuiverheden in de membraanporiën;
3. Een te hoge concentratie zwavelzuur, een te hoge oplossnelheid, een losse filmstructuur en een verhoogde lichtverstrooiing.
   tegenmaatregelen::

• Hoog koper en hoog silicium legeringen gebruiken DC/AC gestapelde voedingen of speciale elektrolyt formuleringen;
• De tankvloeistof wordt regelmatig gezuiverd en ijzerverontreinigingen kunnen worden verwijderd door elektrolytische behandeling met lage stroomdichtheid;
• Controleer de bovengrens van de zwavelzuurconcentratie.

5.2 Krijten, loslaten, afbladderen van de film

straffeloosheidHet oppervlak van de oxidelaag is poederachtig en er komt wit poeder los wanneer er met de vingers over gewreven wordt.
reden::

1. De tanktemperatuur is hoger dan 28°C en houdt lang aan;
2. Stroomdichtheid > 2,0 A/dm² met onvoldoende agitatie;
3. Overmatige verlenging van de oxidatietijd en oplossen van de buitenste laag van de film overschrijdt de generatie;
4. Aluminiumionenconcentratie >25g/L, tankveroudering.
   tegenmaatregelen::

• Geforceerde koeling zorgt ervoor dat de tankvloeistof overal ≤24°C is;
• Verminder de stroomdichtheid tot 1,2 tot 1,5 A/dm²;
• Elke batch wordt na oxidatie geanalyseerd op aluminiumionen en het bad wordt verdund of gedeeltelijk vervangen als de limiet wordt overschreden;
• De krijtende filmlaag kan niet worden gerepareerd en moet worden verwijderd en opnieuw worden aangebracht.

5.3 Plaatselijke afwezigheid van film, donkere vlekken

straffeloosheidGelokaliseerde delen van het werkstuk zonder oxidelaag of een zeer dunne laag met donkere plekken.
reden::

1. De oxidelaag op het contactpunt tussen de armatuur en het werkstuk wordt niet verwijderd en de contactweerstand is hoog;
2. Losse klemming en onderbreking van de oxidatieprocesstroom;
3. De binnenste holte van het profiel bevat gas en het gas schermt de stroom af;
4. De samenstelling van de legering is sterk gesegregeerd, met een hoge weerstand in de siliciumrijke zone.
   tegenmaatregelen::

• De hangers worden gedecoated met salpeterzuur of een speciale decoatingoplossing om de metaalglans volledig te onthullen;
• Controleer de spanning na het vastklemmen en gebruik zo nodig veerklemmen;
• Pas de ophangrichting aan om een vrije gasuitstroom te garanderen.

5.4 Branden, smelten, schroeien

straffeloosheidPlaatselijke delen van het werkstuk vertonen zwarte vlekken, pokdalige plekken of zelfs smelten van het substraat.
reden::

1. Het contactpunt tussen de opspanning en het werkstuk is te klein en de stroomdichtheid is plaatselijk >5A/dm²;
2. Het werkstuk is te dicht bij de kathode of er is kortsluiting;
3. Slechte menging in de tank en aanhechting van bellen leiden tot vervorming van de verdeling van de stroomdichtheid.
   tegenmaatregelen::

• Verhoogd contactoppervlak van de opspanning en meerpuntsklemming;
• Houd de afstand tussen de kathode en het werkstuk ≥ 150 mm;
• Vooroxidatie van werkstukken door ze onder spanning te zetten voordat ze in de tank worden geplaatst om een eerste stroomschok te voorkomen.

5,5 Putcorrosie, zwarte vlekken

straffeloosheidDistributie van zwarte puntjes op het oppervlak van de oxidelaag, microscopisch gezien als etsputjes.
reden::

1. Te hoog Cl-gehalte in tankvloeistof of waswater;
2. De stroom wordt midden in het anodiseerproces onderbroken en het werkstuk blijft te lang in de corrosieve reinigingsoplossing liggen;
3. Onvoldoende wassen na voorbehandeling beitsen, restzuur in de oxidatietank.
   tegenmaatregelen::

• Streng gebruik van gedeïoniseerd water en wekelijks testen van de Cl-oplossing in de tank;
• Het werkstuk moet onmiddellijk na stroomuitval worden verwijderd, met water worden afgespoeld en opnieuw worden opgehangen;
• Na de voorbehandeling wordt een tertiaire tegenstroomspoeling toegevoegd.

5.6 Vingerafdrukken, vetvlekken

straffeloosheidHet oppervlak van de oxidelaag vertoont duidelijke vingerafdrukken of oliecontouren.
reden::

1. Raak het werkstuk na de voorbehandeling en vóór de oxidatie met blote handen aan;
2. Perslucht bevat olie;
3. Het oppervlak van de hangers is geolied.
   tegenmaatregelen::

• Operators dragen altijd schone nylon handschoenen;
• De persluchtleiding is uitgerust met een olie-waterafscheider;
• Hangers worden regelmatig ontvet.

6. Kleur- en sealproces

6.1 Selectie van kleurmethode

Kleurmethode	theorie	specifieke kenmerken	toepassingsscenario
Organisch verven	Adsorptie van kleurstofmoleculen aan membraanporiën	Levendige kleuren en breed kleurenspectrum	Binnenhuisdecoratie, Kleine ijzerwaren
Elektrolytisch kleuren	Afzetting van metaalzouten op de bodem van de porie	Uitstekende weerbestendigheid	Architecturale vliesgevel, auto-afwerking
Algehele kleuring	Kleurontwikkeling legeringselement	Klein kleurverschil, hoge kosten	Hoogwaardige elektronica

technisch puntVoor het verven moet de oxidelaag vers zijn (≤30min tussen het verven en het verlaten van de oven), de laagdikte moet ≥10μm zijn en de pH-waarde, temperatuur en concentratie van de verfoplossing moeten strikt worden gecontroleerd volgens de parameters die door de verfstofleverancier worden verstrekt.

6.2 Noodzaak voor gatafdichting

Niet-verzegelde anodische oxide film porositeit van ongeveer 20% ~ 30%, blootgesteld aan de atmosfeer zal worden geadsorbeerd verontreinigende stoffen, vocht en zout, corrosieweerstand leven van slechts 1/10 ~ 1/20 van de verzegelde film.

Vergelijking van gangbare afdichtingsprocessen::

kunst en ambachten	medium	temp	keer	geschiktheid
heet water afdichting	gedeïoniseerd water	95-100°C	15-30min	Alle zwavelzuur geanodiseerde films
Afdichting bij gemiddelde temperatuur	Nikkelacetaatoplossing	60～80℃	10-20min	Vervende film, energiebesparende scènes
koude verzegeling	Nikkel fluoride oplossing	25-35°C	5-10min	Hoge productiviteitseisen

Kwaliteitsinspectie van afdichtingsgatenMet de verfvlekmethode (GB/T 8753.2) kan het slecht afgedichte gedeelte met de kleurstof worden gekleurd.

7、FAQ：Anodische oxidatie productie van hoogfrequente problemen

1. V: Waarom is de kleur van mijn aluminium onderdelen dof na het anodiseren?

A: Mogelijke oorzaken worden gerangschikt in volgorde -

• Stroomuitval of stroomschommeling in het midden van het oxidatieproces;
• Lage pH (restzuur) in de laatste wastank;
• Reinigingswater Cl-gehalte >50mg/L;
• Het substraat bevat koper > 4% of silicium > 8%;
• Vloeibare aluminiumionenconcentratie in tank >20g/L.

2. V. Waarom valt de oxidelaag eraf als ik hem met mijn hand aanraak?

A: Dit iszuiveringszout (gebruikt zuurdesem brood)Typische oorzaken: Tanktemperatuur >28°C gedurende meer dan 30 minuten, of stroomdichtheid >1,8A/dm² met onvoldoende roeren. Dit kan gemakkelijk gebeuren als er in de zomer geen koelapparatuur is. Tijdelijke tegenmaatregelen: voeg 1,5% oxaalzuur toe, verlaag de stroomdichtheid naar 1,0A/dm², verleng de oxidatietijd om de laagdikte goed te maken.

3. V. Kunnen aluminiumlegeringen van verschillende kwaliteiten in hetzelfde bad worden geoxideerd?

Antwoord:niet aanbevolenEr is een groot verschil in het venster van oxidatiepotentiaal tussen legeringen uit de 2-serie en 7-serie en legeringen uit de 5-serie en 6-serie. Bij behandeling in dezelfde tank hebben legeringen met een hoog potentiaal (zoals 6063) voorrang bij de filmvorming, terwijl legeringen met een laag potentiaal (zoals 2024) achterblijven bij de filmvorming en het verschil in laagdikte kan oplopen tot 5 μm of meer, wat gepaard gaat met kleurverschil. Moet dezelfde groef zijn, moet worden geselecteerd met pulsvermogen of gefaseerde stroom.

4. V. Welk proces wordt gekozen voor de helderrode kleur na oxidatie?

A: Binnenproducten: organische kleurstoffen verven, aanbevolen antrachinon rode kleurstoffen, pH 5,5-6,0, temperatuur 50-55°C, verftijd 5-15min. Buitenproducten: elektrolytisch kleuren, tinzout of tin-nikkel gemengd zoutsysteem, kan bordeaux rode tinten krijgen, UV-bestendige kwaliteit tot ISO 2810 klasse 5.

5. V. Kan leidingwater worden gebruikt als anodiseerbadoplossing?

Antwoord:absoluut verbod. De concentratie Cl- in leidingwater is 50~200mg/L, meer dan 25mg/L veroorzaakt putcorrosie. Het water dat gebruikt wordt voor anodiseren en reinigen voor en na alle processen moet gedeïoniseerd of gedestilleerd water zijn met een geleidbaarheid ≤20μS/cm.

6. V. Er zit wit stof op het oppervlak van de oxidelaag na het afdichten van de gaten, hoe kan ik dit verwijderen?

A: Witte as tijdens het sealen wordt veroorzaakt door een hoge hardheid van het water tijdens het sealen met heet water, of door het koud sealen van de pH-waarde van de vloeistof in de tank > 6,5. Tegenmaatregelen:

• Afdichting met heet water: Gebruik gedeïoniseerd water en voeg 0,5%~1% afdichtings- en stofonderdrukkingsmiddel toe;
• Er is witte as geproduceerd: 5% ~ 10% salpeterzuur 30-60s laten weken bij kamertemperatuur, wassen met water en het gat opnieuw afdichten.

8. Conclusie: van procesimplementatie tot kwaliteitsstabilisatie

Anodische oxidatie van aluminiumlegeringen is een systematisch project met een koppeling van meerdere processen en parameters. Volgens het veldonderzoek bij 32 anodiseerbedrijven in China.80% of meer kwaliteitsincidenten waren het gevolg van afwijkingen in de uitvoering van de procesdisciplinein plaats van een gebrek aan technische competentie.

Er zijn drie basissystemen nodig om een consistente kwaliteit te bereiken:

1. Tankvloeistof analyse grootboekDagelijkse tests voor zwavelzuurconcentratie, aluminiumionconcentratie, Cl-concentratie en wekelijkse tests voor ijzer- en koperonzuiverheden;
2. Voorschriften voor hangermanagementTraceerbaarheid van het hele proces van decoating, reparatie en sloop van hangers;
3. Inspectie eerste artikelInspectie op ware grootte en volledig uiterlijk van geoxideerde onderdelen in de eerste groef van elke ploeg vóór de massaproductie.

Er is geen kortere weg in het anodiseerproces. Voortdurende controle van temperatuur, waterkwaliteit, klemming en onzuiverheden is de enige weg van “95% doorlaatpercentage” naar “99,5% doorlaatpercentage”.