硬质阳极氧化

硬质阳极氧化

通常将氧化膜在20μm以上,硬度(HV)在3500以上的阳极氧化.氧化膜按其硬度分类如下 阳极氧化膜 超硬质 硬质 硬度HV >4500 半硬质 普通 软质 3500~4500 2500~3500 1500~2500 <1500 获得硬质氧化膜溶液很多,如;硫酸.多种有机酸(’)电源则有交流电，交直流叠加 脉冲电流等

硬质阳极氧化处理条件为：高电流密度 低温 搅拌。电流密度为普通阳极氧化的2~3倍。低温，是为了抑制溶液对膜的溶解，通过搅拌降温。光用硫酸作电解液，则因硫酸腐蚀 性大，故要求温度小于10°C，此为硫酸硬质阳极氧化法。 若是硫酸中添加有机酸（如苹果酸、乳酸、丙二酸等）则可在常温下氧化，此混合酸硬质阳极氧化法。这两种方法是目前生产中应用较多的方法。 硬质氧化膜性质

1) 硬度 铝合金上可达HV400~600,在纯铝上可达HV500以上。在铝合金中。LC4合金最

易获得硬质氧化膜。

2) 耐磨性 硬质阳极氧化膜、硬度高、耐磨性好。由于膜层具有大量微小孔隙可吸附各种

润滑亮剂，故可以提高其减摩能力。各种材料耐磨性比较如下 材料 LG1 L5-1 LF2 硬度镀铬层 45.6 硬质镀铬层HV947 29.1 硬质阳极氧化膜 12.3 磨耗量（mg） 632 540.8 288.2 备注 表中数据为2*10?次回转磨耗量，磨耗数为CS-17,压力为10N 3) 疲劳性能 工件经硬质阳极氧化后，疲劳性能要下降。下降的原因是膜层内微观裂纹顶端的应力集中造成。例如，LC?合金经硬质阳极氧化后疲劳性能下降50%。硬质阳极氧化对铝合金应力疲劳影响不大，对高应力疲劳性能影响较大。

4) 耐热性 硬质阳极氧化膜熔点达2050℃，导热系数低至67KW/(m·K),耐热性极好。在

短时间内经爱1500~2000℃高温没问题。 5) 电绝缘性 硬质阳极氧化膜电阻率大，经封闭处理（浸绝缘或石腊），击穿电压可达2000V 膜厚μm 未封孔 沸水封孔 沸水和石腊浸渍封孔 25 50 75 100 250 950 1250 1850 250 1200 1850 1400 550 1500 2000 2000 6) 耐蚀性 耐大气腐蚀。在3%NaCL盐雾试验中，可经受数千小时。 7) 结合强度 膜与基体结合强度高。用一般机械方法难除去氧化膜。

硫酸硬质阳极氧化工艺

1) 工艺流程 铝工件→化学除油→清洗→中和→清洗→硬质阳极氧化→清洗→封闭→成

品

2) 溶液配方及工艺条件 配方及工艺条件 硫酸：ρ＝1.84

1 200~300g/L 2 15% 3 10%

电流密度（A/dm2） 电源 槽端电压（V） 温度（℃） 搅拌 阴极材料 时间（H） 2~5 直流 40~90 -8~10 机械或空气 纯铝或铅板 2~3 —20~25 直流 25→ 60 ↑25~100 直流 40→120 -5~5 机械或空气 纯铝或铅板 2 ↑0 机械或空气 纯铝或铅板 2 3) 溶液配制 用蒸馏水或去离子水，CL含量应≤10%；Mg≤5g/L，否则会影响氧化质量与硫酸进行配制。 4) 各种影响膜质量的因素

a) 温度 影响极大通常，溶液温度下降膜硬度及耐磨性提高，一般温度应在↑↓2℃为宜。

b) 溶液浓度 硫酸含量一般在10~30%，浓度低，膜硬度高，特别结纯AL件，更是。

对含Cu量较高的铝合金（LY12除外）。可用高浓度（200~300g/L）硫酸溶液氧化处理

c) 阳极电流密度 电流密度增大，氧化膜生成速度快，氧化时间短，膜硬度及耐磨性

提高。但超过极限电流密度时，氧化时发热增快，阳极（工件）界面温度过高，膜溶解速度加快膜的硬度下降。

d) 合金成分 合金元素及杂技影响膜的均匀性及质量。如Si影响膜的颜色。含3%以

上的Cu或7.5%以上的Si的铝合金不适于用硬质阳极氧化处理，但若提高电流密度，采用交直流重叠法，或脉冲电流法氧化可得到成功

5) 操作要求

a) 局部硬质氧化绝缘 对工件需进行局部硬质阳极氧化时，应对其余部分进行绝缘

保护。绝缘保护方法是：将配好的绝缘胶喷涂（或刷或浸）于需保护部位，刷一次烘干一次，共2~4次。氧化后，胶可用50~70℃热水洗去，绝缘配制如下 配方 1 成分 Q98-1硝基胶5份 Q04-3红色硝基磁漆 烘干温度 室温 烘干时间30~60min 2 3 G98-1过氯乙烯胶液100g G51-1红色过氯乙烯防腐漆15~20g 聚乙烯醇100g 香蕉水500L 固化时间、温度4H 4 地蜡40% 蜂蜡50% 凡士林10% (2) J电压电流控制

电压控制：开始氧化时间电压为9~ 12V，最终电压可根据膜厚度及材料再定。

电流控制：用直流电恒电流法。氧化开始电流密度为0.5A/dm2,在25min内分5~8次逐渐升高到5A/dm2,然后保持电流密度恒定，每隔5分种调节一次电流，至氧化结束。

氧化过程中，要经常注意电压与电流状况，若有电流突增或电压突降现象发生，应立即断电

备注 用X-1稀释搅拌均匀，工作粉度，刷涂为20~30s（4号粘度计） 用X-3稀释搅拌均匀，调至适当粘度刷涂或浸涂 将聚乙烯醇溶于香蕉水中成胶液状或烘干，60~70℃ 30min 于140~170℃溶解混匀后刷涂

检查工件一般是由于工件膜层溶解造成。

（3）对工件的要求 工件表面粗糙度应低于0.8μm；所有锐边、锐角均应倒圆角、半径不小于0.5mm；有螺纹表面不得划伤，，如LF2,LF21.LC4.ZL101等合金工件，螺纹顶部和根部应倒圆角，其半径为0.2mm，氧化处理表面粗糙度应低于1.6mm此外，硬质氧化后工件尺寸会增加（约为膜层厚度的一半），因此，对氧化后要进一步加工件应留出加工余量。 （4）对挂具、夹具要求

挂具：所有挂具与工件触点，均由铝、铝镁合金、铝硅镀合金制，要求导电好，其余部分进行绝缘保护处理

夹具：设计专用夹具，保证与工件良好电接触并可高电压及电流。 6）常见缺陷及处理方法 缺陷 氧化膜厚度不够 原因 a) 氧化时间短 b) 电流密度小 c) 氧化面积计算不准 a) 溶液温度太高 b) 电流密度太大 c) 厚度太厚 合金中Cu含量过高 工件散热不好 工件与挂具接触不良 氧化时通电太急 氧

化

溶

液

配

方处理方法 1) 加长时间 2) 加大电流 3) 重算氧化面积 1) 降低温度 2) 减小电流 3) 缩短氧化时间 1) 2) 3) 4) 及

换铝材 加强搅拌 改善接触 改善操作条件 工

艺

条

件

氧化硬度不高 氧化膜被击穿（或烧杯工件） a) b) c) d) 混合酸硬质阳极氧化 混合酸硬质

阳

极