1. introdu??o

A espessura da película de óxido formada pela liga de alumínio no ambiente natural é de apenas 0,01～0,1μm, o que é insuficiente para prote??o e n?o pode atender aos requisitos de resistência à corros?o, resistência à abras?o e propriedades decorativas para aplica??es de engenharia. A oxida??o anódica é atualmente a tecnologia de fortalecimento de superfície de liga de alumínio mais amplamente utilizada, através da rea??o eletroquímica na superfície do substrato de alumínio para gerar uma camada de filme de trióxido de alumínio (Al?O?). A camada de película está firmemente ligada ao substrato, tem elevada dureza e pode ser colorida e selada devido à sua estrutura porosa.

No entanto, defeitos como película esbranqui?ada, escama??o, marcas de fixa??o profundas e ausência parcial de película ocorrem frequentemente na produ??o efectiva. As causas destes problemas envolvem múltiplas variáveis, tais como a composi??o da liga, a qualidade do pré-tratamento, os parametros do eletrólito, o método de fixa??o e as especifica??es de funcionamento. Este documento baseia-se emAnodiza??o com ácido sulfúricoA linha principal, com referência a "Aluminium Alloy Surface Oxidation Treatment Q&A" (editado por Zheng Ruiting) e à biblioteca de casos de insucesso da indústria, explica sistematicamente o princípio do processo, o controlo dos parametros, a análise dos defeitos e as solu??es.

2 、 Princípio da oxida??o anódica e classifica??o do processo

2.1 Mecanismo de rea??o da anodiza??o

A anodiza??o é o processo que consiste em colocar uma pe?a de alumínio numa solu??o electrolítica como anodo e aplicar corrente contínua, em que duas reac??es ocorrem simultaneamente na superfície do anodo:

• rea??o de forma??o de películaAlumínio: O alumínio combina-se com o oxigénio precipitado do anodo para formar Al?O?;
• rea??o de dissolu??oO eletrólito (no caso do ácido sulfúrico) dissolve o Al?O? resultante.

A espessura final e a estrutura da película dependem do equilíbrio entre a taxa de forma??o da película e a taxa de dissolu??o. A película gerada pela anodiza??o com ácido sulfúrico é uma estrutura porosa em favo de mel com um tamanho de poro de cerca de 0,01-0,03 μm e uma porosidade de cerca de 20%-30%, que é a base para o processo subsequente de colora??o e selagem.

2.2 Compara??o dos três principais processos de anodiza??o

Tipo de processo	eletrólito	Gama de espessuras de película	especificidades	aplica??o típica
Anodiza??o com ácido crómico	3%～10% ácido crómico	5～8μm	A camada de película fina mantém a precis?o da pe?a de trabalho; n?o há altera??o das dimens?es	Pe?as de precis?o, pe?as soldadas, pe?as estruturais aeroespaciais
Anodiza??o com ácido sulfúrico	10% a 20% ácido sulfúrico	8～25μm	Alta transparência, baixo custo, película colorida	Eletrónica de consumo, materiais de constru??o, produtos de necessidade diária
Anodizado duro	ácido sulfúrico + ácido organico	25～150μm	Elevada dureza (HV300～600), resistência ao desgaste, isolamento	Cilindros, pe?as hidráulicas, equipamento militar

3、Processo de pré-tratamento

A qualidade do pré-tratamento afecta diretamente a uniformidade, a liga??o e o aspeto da película de óxido anódico. Os defeitos introduzidos por um pré-tratamento incompleto ou por métodos incorrectos n?o podem ser reparados após a oxida??o.

3.1 Critérios de aceita??o dos ensaios em branco

• As ligas de alumínio de diferentes qualidades n?o devem ser misturadas com ligas de suspens?o. As ligas das séries 2 (alumínio-cobre), 7 (alumínio-zinco) e 5 (alumínio-magnésio), 6 (alumínio-magnésio-silício) nos mesmos parametros de eletrólise da taxa de oxida??o das diferen?as significativas no mesmo tratamento de ranhura podem conduzir a uma oxida??o selectiva, a uma diferen?a de cor da película.
• As linhas de compress?o, os riscos e os pontos de corros?o originais s?o difíceis de eliminar completamente no pré-tratamento, e os defeitos ser?o ampliados e revelados após a oxida??o. A qualidade da superfície deve ser controlada na fase de maquina??o.

3.2 Acabamento mecanico

• jato de areiaRemover a pele oxidada, a pele fundida, obter um efeito de superfície de areia uniforme. Elevada atividade superficial após o jato de areia, é necessário entrar no processo de oxida??o no prazo de 4 horas para evitar a oxida??o secundária ou a polui??o.
• Retifica??o/polimentoApós o polimento de espelhos, se o tempo de ataque alcalino do pré-tratamento n?o for suficiente, a camada de tens?o residual ou a película de óxido densa fará com que a película de óxido flores?a. A pasta de polimento deve ser completamente desengordurada.

3.3 Pré-tratamento químico

desnatado (leite)Recomendado para usar agente desengordurante neutro ou alcalino fraco, temperatura 50 ~ 70 ℃, tempo 3 ~ 5 min. desengorduramento n?o é limpo é a principal raz?o para a flor do filme, diminui??o da ades?o.

eros?o alcalina: 10% ~ 15% solu??o de hidróxido de sódio, temperatura 50 ~ 60 ℃, tempo 1 ~ 3 min. o condicionamento alcalino pode remover o filme de óxido natural e pequenos defeitos de superfície, de modo que o substrato revele uma organiza??o metálica uniforme. A concentra??o de i?es de alumínio na solu??o alcalina de gravura deve ser controlada a 30~50g/L, mais de 80g/L quando a taxa de gravura alcalina diminui, a superfície é fácil de pendurar cinzas.

brilho (de luz): 20%～30% Solu??o de ácido nítrico, temperatura ambiente, tempo 1～3min. remover a película cinzenta (alumínio, silício, ferro e outros compostos) deixada pelo ataque alcalino.

Tratamento especial - liga de alumínio com elevado teor de silícioA sílica de fumo permanece na superfície das ligas de alumínio-silício (alumínio fundido) após o ataque alcalino e é difícil de remover pelo polimento convencional com ácido nítrico. Deve utilizar-seMistura de ácido nítrico com ácido fluorídrico 5%(ácido nítrico 30%, ácido fluorídrico 5%, água 65%), tratamento à temperatura ambiente durante 30-60s, até a superfície ficar branca-prateada uniforme.

4、Processo de anodiza??o com ácido sulfúrico

A anodiza??o com ácido sulfúrico é responsável por mais de 80% do total das aplica??es industriais. Tem uma ampla janela de processo, baixo custo, elevada transparência da película e é adequada para produtos com elevados requisitos de tingimento e prote??o.

4.1 Critérios para o controlo dos parametros do processo

parametros	?mbito de aplica??o recomendado	intervalo limite	Consequências do desvio
Concentra??o de ácido sulfúrico	15% a 20%	10% a 25%	Uma concentra??o baixa resulta numa camada de película fina; uma concentra??o elevada resulta numa dissolu??o rápida e numa camada de película solta.
Concentra??o de i?es de alumínio	5～15g/L	<20g/L	Mais de 20g/L, a camada de película é cinzenta e a resistência à corros?o diminui.
Temperatura do depósito	18-22°C	15-25°C	＞25℃ camada de película solta, pó; <15℃ camada de película densa mas fragilidade aumentada
densidade de corrente	1.2～1.5A/dm2	0,8～2,0A/dm2	Demasiado alta provoca o desgaste; demasiado baixa, a camada de película é fina, baixa eficiência de produ??o
tempo de oxida??o	30-60min	Requisitos de espessura da retina	Espessura insuficiente da película devido a tempo insuficiente; um prolongamento excessivo conduz a um aumento do tamanho dos poros e a uma redu??o da for?a de liga??o
Concentra??o de Cl-	≤25mg/L	≤50mg/L	Padr?es excessivos conduzem à corros?o por picadas, perfura??o

4.2 Requisitos de qualidade da água

O fluido do depósito de anodiza??o e todos os depósitos de limpeza devem ser utilizadoságua desionizada或água destilada. O teor de Cl- na água da torneira é normalmente de 50-200mg/L, e a utiliza??o direta desencadeia o processo de oxida??o anódica docorros?o por pite-A superfície da película de óxido apresenta pontos negros pontuais, que em casos graves atravessam a camada de película até ao substrato. A resistividade da água deve ser controlada em ≥5×10?Ω-cm.

4.3 Tecnologia de fixa??o e conce??o condutora

• área de contactoO ponto de contacto entre o dispositivo de fixa??o e a pe?a de trabalho deve ser ≥ 1/200 da área da superfície da pe?a de trabalho. Uma área de contacto insuficiente conduzirá a uma densidade de corrente local excessiva e à acumula??o de calor por efeito de Joule, o que resultará no amarelecimento da camada de película e na fus?o e queimaduras em caso de ferimentos graves.
• Sele??o de materiaisO acessório deve ser feito de alumínio puro ou liga de alumínio-magnésio, que é semelhante ao material da pe?a de trabalho. Proibir estritamente a utiliza??o de cobre, o contacto direto com o dispositivo de fixa??o de ferro, os i?es de cobre contaminam o líquido do tanque, tornando a película de óxido escura.
• ?ngulo de eleva??oA pe?a de trabalho deve ser mantida inclinada ou na vertical no tanque, com a abertura da cavidade interna do perfil virada para baixo ou inclinada para garantir que as bolhas de oxigénio geradas durante o processo de oxida??o possam escapar sem problemas. As pe?as de gás aninhadas n?o têm película ou têm uma camada de película muito fina devido ao isolamento do gás, denominadadefeito na prote??o do ar.
• Reutiliza??o de acessóriosA descolora??o do dispositivo de fixa??o deve ser efectuada em profundidade. A resistência da película de óxido residual aumenta, dificultando a passagem da corrente, e a zona da pe?a próxima do ponto de fixa??o fica parcialmente sem película.

4.4 Plano de produ??o de calor no ver?o

A oxida??o anódica é uma rea??o exotérmica, e a temperatura do banho é afetada pelo ambiente e pela gera??o de calor atual. Quando a temperatura do banho excede 25 ℃ e n?o há equipamento de refrigera??o, a taxa de dissolu??o do filme de óxido aumenta dramaticamente e a camada de filme fica solta e pulverulenta. As medidas temporárias incluem:

• aumentarácido oxálico C2H2O41,5% a 2,0% ouácido gama-trizoico0.5% ～ 1.0%, que pode aumentar o limite superior da resistência à temperatura do líquido do tanque para 35 ℃, mas reduzirá a transparência da camada de filme;
• Aumentar a intensidade da mistura e utilizar ar comprimido ou a circula??o da bomba para acelerar a dissipa??o do calor;
• Produ??o por lotes para evitar longos períodos de funcionamento contínuo com carga elevada.

5、Análise de causa raiz de defeitos comuns e solu??es

Esta sec??o adopta a estrutura de três partes “Fenómenos - Causas - Contramedidas” para incluir os 12 defeitos mais comuns na produ??o de anodiza??o com ácido sulfúrico.

5.1 Amarelecimento e acinzentamento da camada de película

impunidadeA película oxidada é amarela, cinzenta ou escura com transparência reduzida.
racionalidade::

1. Quando o material de base da liga de alumínio contém cobre > 3% e silício > 7%, os elementos de liga formam compostos na película de óxido, que tornam a película cinzenta;
2. Ferro no eletrólito >200mg/L, silício >100mg/L, impurezas depositadas nos poros da membrana;
3. Uma concentra??o demasiado elevada de ácido sulfúrico, uma taxa de dissolu??o demasiado elevada, uma estrutura de película solta e uma maior dispers?o da luz.
   contramedidas::

• As ligas com elevado teor de cobre e silício utilizam fontes de alimenta??o DC/AC empilhadas ou formula??es especiais de electrólitos;
• O fluido do tanque é regularmente purificado e as impurezas de ferro podem ser removidas por tratamento eletrolítico de baixa densidade de corrente;
• Controlar o limite superior da concentra??o de ácido sulfúrico.

5.2 Giz, descolamento, descama??o da película

impunidadeA superfície da película de óxido é pulverulenta e o pó branco desprende-se quando esfregado com os dedos e, em casos graves, a camada de película é descolada.
racionalidade::

1. A temperatura do depósito ultrapassa os 28°C e mantém-se durante muito tempo;
2. Densidade de corrente > 2,0 A/dm2 com agita??o insuficiente;
3. O tempo de oxida??o é excessivamente prolongado e a dissolu??o da camada exterior da película excede a gera??o;
4. Concentra??o de i?es de alumínio >25g/L, envelhecimento do depósito.
   contramedidas::

• A refrigera??o for?ada garante que o líquido do depósito é ≤24°C durante todo o tempo;
• Reduzir a densidade da corrente para 1,2 a 1,5 A/dm2;
• Cada lote é analisado para i?es de alumínio após a oxida??o e o banho é diluído ou parcialmente substituído se o limite for excedido;
• A camada de película de calcário n?o pode ser reparada e tem de ser retirada e refeita.

5.3 Ausência localizada de película, manchas escuras

impunidadeáreas localizadas da pe?a de trabalho sem película de óxido ou com uma película muito fina com manchas escuras.
racionalidade::

1. A película de óxido no ponto de contacto entre o dispositivo de fixa??o e a pe?a de trabalho n?o é retirada e a resistência de contacto é elevada;
2. Fixa??o frouxa e interrup??o da corrente do processo de oxida??o;
3. A cavidade interior do perfil alberga gás, e o gás protege a corrente;
4. A composi??o da liga é fortemente segregada, com elevada resistência na zona rica em silício.
   contramedidas::

• Os cabides s?o decapados com ácido nítrico ou com uma solu??o especial de decapagem para revelar completamente o brilho do metal;
• Verificar o aperto após a fixa??o e utilizar grampos de mola, se necessário;
• Ajustar a dire??o de suspens?o para garantir um caminho de descarga de gás desimpedido.

5.4 Queimar, derreter, queimar

impunidadeO que acontece é que em zonas localizadas da pe?a de trabalho aparecem manchas negras, marcas de pancada ou mesmo a fus?o do substrato.
racionalidade::

1. O ponto de contacto entre o dispositivo de fixa??o e a pe?a de trabalho é demasiado pequeno e a densidade da corrente é localmente >5A/dm2;
2. A pe?a de trabalho está demasiado próxima do cátodo ou em curto-circuito;
3. A mistura deficiente do tanque e a fixa??o de bolhas levam à distor??o da distribui??o da densidade da corrente.
   contramedidas::

• Aumento da área de contacto da fixa??o e fixa??o multiponto;
• Manter a distancia entre o cátodo e a pe?a de trabalho ≥ 150 mm;
• Pré-oxida??o das pe?as, energizando-as antes de serem colocadas no tanque para evitar choques de corrente iniciais.

5.5 Corros?o por picadas, pontos negros

impunidadeDistribui??o de manchas pretas pontuais na superfície da película de óxido, microscopicamente como po?os de corros?o.
racionalidade::

1. Teor excessivo de Cl- no fluido do depósito ou na água de lavagem;
2. A energia é cortada a meio do processo de anodiza??o e a pe?a de trabalho é deixada na solu??o de limpeza corrosiva durante demasiado tempo;
3. Lavagem inadequada após o pré-tratamento da decapagem, ácido residual transportado para o tanque de oxida??o.
   contramedidas::

• Utiliza??o rigorosa de água desionizada e teste semanal da solu??o do tanque Cl-;
• A pe?a de trabalho deve ser removida imediatamente após a falha de energia, enxaguada com água e novamente pendurada;
• Um enxaguamento terciário em contracorrente é adicionado após o pré-tratamento.

5.6 Impress?es digitais, manchas de gordura

impunidadeA superfície da película de óxido apresenta impress?es digitais claras ou contornos de óleo.
racionalidade::

1. Tocar a pe?a de trabalho com as m?os desprotegidas após o pré-tratamento e antes da oxida??o;
2. O ar comprimido contém óleo;
3. A superfície dos cabides é oleada.
   contramedidas::

• Os operadores usam luvas de nylon limpas durante todo o processo;
• A linha de ar comprimido está equipada com um separador de água e óleo;
• Os cabides s?o desengordurados regularmente.

6. processo de colora??o e selagem

6.1 Sele??o do método de colora??o

Método de colora??o	teoria	especificidades	cenário de aplica??o
Tingimento organico	Adsor??o de moléculas de corante nos poros da membrana	Cores vivas e ampla gama de cores	Decora??o de interiores, Pequenas ferragens
Colora??o electrolítica	Deposi??o de sais metálicos no fundo do poro	Excelente resistência às intempéries	Parede cortina arquitetónica, revestimento automóvel
Colora??o geral	Desenvolvimento da cor do elemento de liga	Pequena diferen?a de cor, custo elevado	Eletrónica topo de gama

ponto técnicoAntes do tingimento, o filme de óxido deve ser fresco (≤30min entre o tingimento e a descarga do forno), a espessura do filme deve ser ≥10μm, e o valor do pH, a temperatura e a concentra??o da solu??o de tingimento devem ser estritamente controlados de acordo com os parametros fornecidos pelo fornecedor de corantes.

6.2 Necessidade de veda??o do furo

A porosidade da película de óxido anódico n?o selada de cerca de 20% ~ 30%, exposta à atmosfera, será adsorvida por poluentes, humidade e sal, a vida útil da resistência à corros?o é apenas 1/10 ~ 1/20 da película selada.

Compara??o dos principais processos de selagem::

artes e ofícios	médio	temporário	tempos	adequa??o
veda??o de água quente	água desionizada	95-100°C	15-30min	Todas as películas anodizadas com ácido sulfúrico
Veda??o a média temperatura	Solu??o de acetato de níquel	60～80℃	10-20min	Película de tingimento, cenas de poupan?a de energia
veda??o a frio	Solu??o de fluoreto de níquel	25-35°C	5-10min	Requisitos de elevada produtividade

Inspe??o da qualidade do orifício de selagemUtilizando o método da mancha de corante (GB/T 8753.2), a área mal selada pode ser colorida pelo corante.

7、FAQ：Oxida??o anódica produ??o de problemas de alta frequência

1. P: Porque é que a cor das minhas pe?as de alumínio fica ba?a após a anodiza??o?

R: As causas possíveis s?o classificadas por ordem -

• Falha de energia ou flutua??o de corrente a meio do processo de oxida??o;
• pH baixo (ácido residual) no tanque de lavagem final;
• Teor de Cl- da água de limpeza >50mg/L;
• O substrato contém cobre > 4% ou silício > 8%;
• Concentra??o de i?es de alumínio no líquido do tanque >20g/L.

2) P. Qual é a raz?o pela qual a película de óxido cai quando lhe toco com a m?o?

R: Trata-se debicarbonato de sódio (utilizado para fermentar p?o)Causas típicas: Temperatura do tanque >28°C durante mais de 30 min, ou densidade de corrente >1,8A/dm2 com agita??o insuficiente. é muito fácil de acontecer quando n?o há equipamento de refrigera??o no ver?o. Contramedidas temporárias: adicionar 1,5% de ácido oxálico, reduzir a densidade da corrente para 1,0A/dm2, prolongar o tempo de oxida??o para compensar a espessura da película.

3. P. As ligas de alumínio de diferentes graus podem ser oxidadas no mesmo banho?

Resposta:n?o recomendadoExiste uma grande diferen?a na janela de potencial de oxida??o entre as ligas das séries 2 e 7 e as ligas das séries 5 e 6. Quando tratadas no mesmo tanque, as ligas de elevado potencial (como a 6063) têm precedência na forma??o da película, enquanto as ligas de baixo potencial (como a 2024) ficam para trás na forma??o da película, e a diferen?a na espessura da película pode ser de até 5 μm ou mais, acompanhada de diferen?a de cor. Deve ser a mesma ranhura, deve ser selecionada com potência de impulso ou corrente faseada.

4) P. Qual é o processo escolhido para obter uma cor vermelha brilhante após a oxida??o?

R: Produtos de interior: tingimento com corantes organicos, corantes vermelhos de antraquinona recomendados, pH 5,5-6,0, temperatura 50-55°C, tempo de tingimento 5-15min. Produtos de exterior: colora??o electrolítica, sal de estanho ou sistema de sal misto de estanho-níquel, pode obter tons de vermelho borgonha, grau de resistência aos raios UV até ISO 2810 Classe 5.

5. P. A água da torneira pode ser utilizada como solu??o de banho de anodiza??o?

Resposta:proibi??o absoluta. A concentra??o de Cl- na água da torneira é de 50~200mg/L, mais de 25mg/L desencadeia a corros?o por picadas. A água utilizada para a anodiza??o e a limpeza antes e depois de todos os processos deve ser água desionizada ou destilada com uma condutividade ≤20μS/cm.

6. Q. Existe pó branco na superfície da película de óxido depois de selar os orifícios, como o remover?

R: As cinzas brancas de selagem têm origem na elevada dureza da água durante a selagem com água quente ou no pH do fluido do depósito de selagem a frio > 6,5:

• Veda??o com água quente: Utilizar água desionizada e adicionar 0,5%～1% de agente de veda??o e supress?o de poeiras;
• Foram produzidas cinzas brancas: 5% ~ 10% de ácido nítrico embebido à temperatura ambiente durante 30-60s, lavar com água e voltar a fechar o orifício.

8. conclus?o: da implementa??o do processo à estabiliza??o da qualidade

A oxida??o anódica de ligas de alumínio é um projeto sistemático com acoplamento multiprocesso e multiparametro. De acordo com a investiga??o de campo efectuada em 32 empresas de anodiza??o na China.80% ou mais incidentes de qualidade resultaram de desvios na execu??o da disciplina do processoe n?o por falta de capacidade técnica.

S?o necessários três sistemas básicos para obter uma qualidade consistente:

1. Livro de análise do fluido do tanqueTestes diários de concentra??o de ácido sulfúrico, concentra??o de i?es de alumínio, concentra??o de Cl- e testes semanais de impurezas de ferro e cobre;
2. Regulamentos de gest?o de cabidesRastreabilidade de todo o processo de descofragem, repara??o e desmantelamento dos cabides;
3. Inspe??o do primeiro artigoInspe??o de pe?as oxidadas em tamanho real e de aparência total na primeira ranhura de cada turno antes da produ??o em massa.

N?o há atalhos no processo de anodiza??o. O controlo contínuo da temperatura, da qualidade da água, da fixa??o e das impurezas é o único caminho para passar da “taxa de aprova??o 95%” para a “taxa de aprova??o 99,5%”.