一、陽極氧化的原理

陽極氧化處理是利用電化學的方法，在適當的電解液中，以合金鋁件為陽極，不銹鋼、鉻、或導電性電解液本身為陰極，在一定電壓電流等條件下，使陽極發生氧化，從而使工件表面獲得陽極氧化膜的過程。按其電解液的種類及膜層性質可分為硫酸（可以著色）、鉻酸、（不需著色）、混酸、硬質（不能著色）和瓷質陽極氧化；根據各種陽極氧化膜的染色性能，只有硫酸陽極氧化獲得的氧化膜最適宜染色；其他如草酸、瓷質陽極氧化膜（微弧氧化）雖能上色，但干擾色嚴重；鉻酸陽極氧化膜或硬質氧化膜均不能上色；綜合所述，要達到陽極氧化上色的目的，僅有硫酸陽極氧化可行。

二、硫酸陽極氧化對鋁合金材質的限制

1、合金元素的存在會使氧化膜質量下降，同樣條件下，在純鋁上獲得的氧化膜最厚，硬度最高，抗蝕性最佳，均勻度最好。鋁合金材料，要想獲得好的陽極氧化效果，要確保鋁的含量，通常情況下，以不低于95%為佳。

2、在合金中，銅會使氧化膜泛紅色，破壞電解液質量，增加氧化缺陷；硅會使氧化膜變灰，特別是當含量超過4.5%時,影響更明顯；鐵因本身特點，在陽極氧化處理后會以黑色斑點的形式存在。

三、鋁合金基礎知識

工業中使用的鋁合金有兩大類，即變形鋁合金和鑄造鋁合金。

1、變形鋁合金

不同牌號的變形鋁合金具有不同的成分、熱處理工藝和相應的加工形態，因此它們分別具有不同的陽極氧化特性。按照鋁合金系，從強度最低1xxx系純鋁到強度最高7xxx系鋁鋅鎂合金。

1xxx系鋁合金又稱“純鋁”,一般不用于硬質陽極氧化。但在光亮陽極氧化和保護性陽極氧化具有很好的特性。

2xxx系鋁合金又稱“鋁銅鎂合金”，由于合金中的Al-Cu金屬間化合物在陽極氧化時易溶解，因此難以生成致密的陽極氧化膜，在保護性陽極氧化時，其耐腐蝕性更差，因此此系列的鋁合金不易陽極氧化。

3xxx系鋁合金又稱“鋁錳合金”，不會使陽極氧化膜的耐腐蝕性下降，但是由于Al-Mn金屬間化合物質點，會使陽極氧化膜呈現灰色或灰褐色。

4xxx系鋁合金又稱“鋁硅合金”，由于此合金含有硅成分，會使陽極氧化膜呈灰色，硅含量越高，顏色越深。因此也不易陽極氧化。

5xxx系鋁合金又稱“鋁美合金”，是一種用途較廣的鋁合金系，耐蝕性也好，可焊性也好。此系列鋁合金可以陽極氧化，如果鎂含量偏高時，其光亮度不夠。典型的鋁合金牌號：5052。

6xxx系鋁合金又稱“鋁鎂硅合金”，在工程應用尤為重要，主要用于擠壓型材，此系列合金可以做陽極氧化，典型的牌號：6063，6463（主要適用于光亮陽極氧化）。強度高的6061和6082合金的陽極氧化膜不能超過10μm，否則會使陽極氧化膜呈現淺灰色或黃灰色，其耐腐蝕性也明顯低于6063和6463。

2、鑄造鋁合金

鑄造鋁合金和壓鑄件一般含有較高的硅含量，陽極氧化膜都是呈深色的，不可能得到無色透明的氧化膜，隨著硅含量的增加，陽極氧化膜的顏色從淺灰色到深灰色直至黑灰色。因此鑄造鋁合金不適合于陽極氧化。

常用壓鑄鋁合金的主要分類及成分構成：

常用的壓鑄鋁合金，主要可以分為三大類；一是鋁硅合金，主要包含YL102（ADC1、A413.0等)、YL104（ADC3、A360）；二是鋁硅銅合金，主要包含YL112（A380、ADC10）、YL113（A383、ADC12）、YL117（B390、ADC14）；三是鋁鎂合金，主要包含302（5180、ADC5、ADC6）。

對于鋁硅合金、鋁硅銅合金，顧名思義，其成分除鋁之外，硅與銅是主要構成；通常情況下，硅含量在6-12%之間，主要起到提高合金液流動性的作用；銅含量僅次之，主要起到增強強度及拉伸力的作用；鐵含量通常在0.7-1.2%之間,在此比例之內,工件的脫模效果最佳；通過其成分構成可以看出，此類合金是不可能氧化上色的，即使采用脫硅氧化，也難以達到理想效果。而鋁硅合金或含銅量較高的鋁合金，氧化膜則較難生成，且生成的膜發暗、發灰，光澤性不好。

對于鋁鎂合金的氧化膜容易生成，膜的質量也較佳，是可以氧化上色的，這是區別與其它合金的一個重要特點；但比較而言，也存在部分缺點。

1、陽極氧化膜具備雙重性，且孔隙較大、分布不均，難以達到最佳防腐效果；

2、鎂有產生硬化及脆性、降低伸長率、增大熱裂的傾向，如ADC5、ADC6等，在生產中，因其凝固范圍寬、收縮傾向大，經常產生縮松和裂紋，鑄造性能極差，因此，在其使用范圍上有較大局限性，結構稍復雜的工件，根本不宜生產；

3、市場上常用的鋁鎂合金，因其成分復雜，鋁純度過低，硫酸陽極氧化時，難以產生透明防護膜，多呈乳白色，上色狀態也差，按正常工藝難以達到理想效果。

綜合所述，可以看出，常用壓鑄鋁合金是不宜采取硫酸陽極氧化的；但是，并非所有壓鑄鋁合金都不能達到氧化上色的目的，如鋁錳鈷合金DM32、鋁錳鎂合金DM6等，壓鑄性能與氧化性能俱佳，只是因為進入國內時間短，未得到普及罷了。

四、不同含量的鋁合金氧化后的顏色

如果從氧化后要求氧化膜無色透明來看，5和6系列的鋁合金是比較好的，并且也可以氧化后著色。如果只是要求能陽極氧化，形成一層致密的陽極氧化膜，對于顏色沒有要求的話，大部分鋁合金是可以氧化的。在選取氧化工藝前，應對鋁或鋁合金材質有所了解，因為，材料質量的優劣、所含成份的不同，是會直接影響到鋁制品陽極氧化后的質量的。比如，鋁材表面如有氣泡、劃痕、起皮、粗糙等缺陷，經陽極氧化處理后，所有疵病依然會顯露出來。而合金成份，對陽極氧化后的表面外觀，也產生直接的影響。

前述已經提到鋁合金中含有銅、硅、鐵等雜質對氧化膜表面外觀的影響。其影響性能如下：銅會使氧化膜泛紅色，破壞電解液質量，增加氧化缺陷；硅會使氧化膜變灰，特別是當含量超過4.5%時,影響更明顯；鐵因本身特點，在陽極氧化處理后會以黑色斑點的形式存在。

另外還有合金中其他雜質成分對氧化膜外觀的影響：1～2%錳的鋁合金，氧化后呈棕藍色，隨鋁材中含錳量的增加，氧化后的表面色澤從棕藍色到深棕色轉化。含硅0.6～1.5%的鋁合金，氧化后呈灰色，含硅3～6%時，呈白灰色。含鋅的呈乳濁色，含鉻的呈金黃至灰色的不均勻色調，含鎳的呈淡黃色。一般而言，只有含鎂和含鈦量大于5%的鋁含金，經氧化后可以得到無色透明且光亮、光潔的外觀。

另外需說明的是：有些型材外觀做出不同的顏色，這些顏色不是氧化上去的，而是鋁材經過陽極氧化處理后，染色或者電解著色形成的。染色基本什么顏色都有，而電解著色就比較少了，可以做，黑色，古銅色，香檳色，金黃色，仿不銹鋼色。

五、鋁陽極氧化的預處理

鋁的表面處理是一系列機械和化學表面預處理工序于表面成膜處理工序的搭配和組合。鋁的表面預處理方法有機械法和化學（或電化學）法兩大類。機械法包括噴砂處理、刷光、掃紋和拋光處理等；化學法包括脫脂、堿洗、亞光處理等。鋁的表面成膜技術主要有陽極氧化、化學轉化、電鍍與化學鍍和有機涂裝等。化學轉化包括鉻化、磷鉻化、無鉻化學轉化，適合做有機聚合物涂裝的底層。

六、典型的鋁合金陽極氧化生產工藝流程

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