硬质阳极氧化相关知识

1、关于合金 
    最容易进行硬质氧化的合金是3×××系列和6×××系列铝合金。1×××的合金性能可以做到很好的性能，但是生产很麻烦。其它合金效果不是很理想。象2系列的硬铝含铜合金容易烧蚀，4系列的铝硅合金难于得到厚膜，5系列的铝镁合金和7系列的铝锌合金容易龟裂，且得到的硬质氧化膜性能也不是很理想。 
    所以在汽车配件行业普遍采用6系列的6061和6063，而铝合金炊具行业往往采用3系列的3003等合金。
2、关于温度 
    一般来说，硬质氧化通常会采用-5～5℃的低温，虽然有很多配方是可以在10℃左右生产，但没有成为主流。 
    这一点可能大家灰觉得奇怪，这可能和老外的验货标准有关。通常老外的标准是30微米左右，又黑又硬的硬质氧化膜为最佳。按这个标准来验收的话，有人在炊具行业测算过，-2℃的温度最符合成本最低的原则。
3、关于配方 
    一般都是采用硫酸体系，可能也有非硫酸的有机酸体系但往往只针对某类难于硬质氧化的合金。硬质氧化的配方一般为： 
硫酸：180～250g/L 
铝离子：2～20g/L 
    硫酸太低、铝离子太低容易烧蚀工件，不适合快速的硬质氧化生产，硫酸太高、铝离子太高氧化膜偏黄。 
    还有很多配方里面都有添加剂
4、关于电流密度和时间 
    根据法拉第电化学第一定律： 
　　　δ＝kit 
    其中δ为膜厚，单位为微米；i为电流密度，单位为安/分米2；t为时间，单位为分钟；k为比例系数，一般来说6063的k值在0.30～0.33之间，而3003在0.35～0.38之间。具体的k值跟生产工艺相关，可以实测得出。所以一般以3.5安/分米2进行硬质氧化时都能得到1分钟1微米以上的速度。 
    通常的硬质氧化给予2～5安/分米2的电流密度，对小工件可以大些，大工件可以小些。 
    一般在开始工作时给予5～10分钟的软启动时间，按公式即可计算出达到所需膜厚的时间。
5、关于电压 
    硬质氧化的结束电压往往与硬质氧化膜的颜色息息相关，一般来说，6063合金的结束电压在35～42伏，3003在65～80伏，在这些区间的氧化膜颜色也较黑。
6、关于搅拌 
    必须进行强制性的空气搅拌。因为硬质氧化是高电压、高电流密度的阳极氧化工艺，单位面积上存在巨大的热量，要对他进行强制散热。不然的话，工件就会因为烧蚀而损坏。   
7、关于整流器的选择 
    基本上选择普通可控硅整流的直流电源就可以了，而文献上大量报道的直流叠加脉冲类整流器对品质的提升很有限，个人认为不值得推荐。不对称交流或脉冲的整流器对大电流密度的快速硬质氧化有所帮助，不容易烧伤工件。 
    如果只做型材类的汽配件的加工（一般是6063）整流器最高输出电压60伏就足够了，顺带要加工一些铝硅系的压铸件的话就要考虑100伏甚至更高了。炊具行业的话（一般是3003）选择80或100伏的最高电压。最高电流的选择，计算一下要加工多少平方米的表面积，再乘以400就行了。 
8、关于封闭 
    硬质氧化本身是作为功能性氧化膜出现的，从这一点出发，美国军标推荐不封闭，因为通过封闭要损失硬质氧化的耐磨性。如果在一些要兼顾腐蚀性的场合，美国军标推荐重铬酸盐或硅酸盐封闭。曾经有人做过相对应的实验，上述方法通过美国军标的要求，还有NiF2的冷封闭幸运的通过了，其他的诸如：水蒸气封闭、沸水封闭和NiAc2的中温或高温封闭均不能通过。至于民品就百无禁忌了。
9、关于氧化膜裂纹 
    一般来说，硬质氧化膜出现裂纹，跟合金的选择关系最大。象1系列，5系列，7系列都很容易出现，而3系列、、4系列和6系列一般不会出现。2系列的合金我还没有系统的做过。 
    对于同一种合金的话较高的氧化温度和电流密度会加深这种趋向。象5052、7075或1100等合金进行硬质氧化处理的话，要采用较低的温度和较低的电流密度和较长的氧化时间，但也很难避免。得到的氧化膜遇热也会加大这个趋向。 
    机理上我感觉还是不大明白，只能提供一些思路。5系列，7系列的合金氧化电位都是低于Al的，而3系列、4系列和6系列的合金氧化电位都是高于Al的。较低的温度和较低的电流密度也有利于抑制溶膜反应。
10、关于制冷系统 
    每条硬质氧化的设计都要考虑与他匹配的制冷系统的问题。按面积计算出最大的氧化电流，根据此来计算所匹配的制冷设备。 
    制冷量的简单计算公式： 
    Q=1.1×U×I×(1.3～1.5) 
其中Q所需制冷量，单位换算到kW 
1.1：氧化热系数
U：平均电压，6063一般取35V，3003一般取48V，其他合金要事先确认，具体可以跟我联系。 
I：最大氧化电流 
(1.3～1.5)：制冷损耗系数，小系统取大值，大系统取小值。 
制冷机电机功率 
E=Q/n n为能效比一般在2.0-2.5之间，大型制冷机组的话有制冷量输出的标示，就不用麻烦了。 
保温很关键，要不然再完美的计算也是空的。 

信息来源：http://kiriner.com/news_info.asp?id=450