陽極酸化における一般的な問題の分析

アルミニウムの陽極酸化は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を陽極、鉛板を陰極とし、硫酸、シュウ酸、クロム酸などの水溶液中で電気分解し、表面に酸化皮膜を形成します。その中でも硫酸アルマイトが最も広く使われています。アルミニウムおよびアルミニウム合金の硫酸陽極酸化皮膜層は、吸着能力が高く、シールや着色が容易で、耐食性と外観が向上します。

陽極酸化皮膜の厚さは、一般的に3～15μmです。アルミニウム合金の硫酸陽極酸化プロセスは操作が簡単で、電解液が安定しており、コストも高くありません。それは成熟したプロセス方法です。しかし、酸化皮膜の質を左右する硫酸陽極酸化の工程では、様々な失敗が避けられません。

失敗の原因を真剣にまとめて分析し、効果的な予防策を講じます。これは、アルミニウム合金の硫酸陽極酸化処理の品質を向上させる上で重要な実用的な意味を持ちます。

(1) アルミニウム合金製品を硫酸アルマイトで処理した後、部分的に非酸化皮膜が生じ、目に見える黒ずみや筋が見られ、酸化皮膜には鼓膜の腫瘍や空洞があります。このような失敗はまれですが、発生することもあります。

上記の故障の原因は、一般に、アルミニウムおよびアルミニウム合金の組成、構造、相の均一性、または電解液に溶解した金属イオンまたは浮遊不純物に関連しています。アルミニウムおよびアルミニウム合金の金属相の化学組成、構造、および均一性は、酸化膜の形成と性能に影響を与えます。純アルミニウムやアルミニウム・マグネシウム合金の酸化皮膜が形成されやすく、皮膜の質も良好です。アルミニウム-シリコン合金や銅含有量の多いアルミニウム合金の場合、酸化皮膜が形成されにくく、結果として得られる皮膜は暗く、灰色で、光沢が不十分です。表面に金属相の不均一性、構造偏析、微少不純物偏析、不適切な熱処理による各部の不均一な構造が生じていると、選択酸化や選択溶解が生じやすくなります。アルミニウム合金中のシリコン含有量が局所的に偏析すると、局所的な無酸化膜や黒点状のスジが発生したり、局所的に選択溶解して空孔が発生したりすることがよくあります。また、電解液中に浮遊不純物、粉塵、銅や鉄などの金属不純物イオンが過度に多いと、酸化皮膜に黒点や黒筋が発生し、酸化皮膜の防食性能に影響を与えます。 .

(2) 同一槽内で処理されたアルマイト部品の中には、酸化皮膜がないものや皮膜が薄いもの、不完全なもの、治具と部品の接触部に焼けや腐食があるものがあります。このような失敗は、アルミニウム合金の陽極酸化処理の品質に深刻な影響を与える流動酸陽極酸化処理の実践でよく発生します。

アルミニウムの酸化皮膜は絶縁性に優れているため、アルミニウム合金部品は、陽極酸化処理を行う前に一般または特殊な固定具にしっかりと取り付けて、良好な電気伝導性を確保する必要があります。導電性ロッドは、銅または銅合金材料で作られ、十分な接触面積を確保する必要があります。フィクスチャと部品の間の接触点では、電流の自由な通過を確保する必要がありますが、フィクスチャと部品の間の接触痕を最小限に抑えることも必要です。接触面積が小さすぎて電流密度が大きすぎると、過熱の原因となり、部品や固定具が簡単に焼けてしまいます。主に治具とワークピース間の接触不良、電気伝導性の悪さ、または治具の酸化膜が完全に除去されていないことが原因である、酸化膜または不完全な膜はありません。

(3) アルミニウム合金の硫酸アルマイト処理後、酸化皮膜が緩んで粉状になり、手で触れると落ちてしまいます。耐食性が悪い。このタイプの故障は主に夏に発生し、特に冷却装置のない硫酸陽極酸化タンクで発生します。タンク部品を 1 ～ 2 個処理した後、ルース パウダリングが発生し、明らかに酸化膜の品質に影響します。

アルミニウム合金の陽極酸化皮膜は抵抗が高いため、陽極酸化時に大量のジュール熱が発生します。セル電圧が高いほど、生成される熱が大きくなり、電解液の温度が継続的に上昇します。そのため、陽極酸化工程では、攪拌装置や冷却装置を用いて電解液の温度を一定範囲内に保つ必要があります。通常、温度は 13 ～ 26 ℃ に制御する必要があり、酸化膜の品質は向上します。電解液の温度が30℃を超えると、酸化皮膜がばらけて粉状になり、皮膜の質が低下し、ひどい場合には「焦げ付き」という現象が起こります。さらに、電解液の温度が一定の場合、陽極電流密度も制限する必要があります。陽極電流密度が高すぎると、温度が急激に上昇し、酸化膜も粉や砂が緩みやすくなり、非常に有害です。酸化膜の品質に。

(4) 硫酸アルマイト処理後のアルミニウム合金の酸化皮膜は、場合によってはぼんやりとくすんだり、孔食が発生したりすることがあります。深刻なケースでは、黒色孔食が著しく、部品の廃棄や大きな損失につながります。

このような障害は偶発的に発生することが多く、特別な原因があります。アルミニウム合金の陽極酸化処理では、電源を切って再び電源を入れるため、酸化皮膜がくすんでくすんでいることが多く、電源を切った部分が洗浄槽に長時間留まりすぎて、洗浄槽が酸性が強すぎると、水質がきれいではなく、懸濁物質が含まれ、泥や砂が多くなり、アルミニウム合金部品の電気化学的腐食や孔食の黒い斑点が発生することがよくあります。電解液に水道水を入れたり、さらし粉で処理してCl-が基準値を超えたり、HClの入った容器の洗浄が不十分で硫酸が入ったりして、Cl-が過剰に出てしまうことがあります。陽極酸化された電解液に混合されます。その結果、アルミニウム合金部品の陽極酸化により孔食が発生し、製品は廃棄されます。