三、铝合金基础知识
工业中使用的铝合金有两大类,即变形铝合金和铸造铝合金。
1、 变形铝合金 不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态,因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。按照铝合金系,从强度最低1xxx系纯铝到强度最高7xxx系铝锌镁合金。
1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。 2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”,由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解,因此难以生成致密的阳极氧化膜,在保护性阳极氧化时,其耐腐蚀性更差,因此此系列的铝合金不易阳极氧化。
3xxx系铝合金又称“铝锰合金”,不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降,但是由于Al-Mn金属间化合物质点,会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。
4xxx系铝合金又称“铝硅合金”,由于此合金含有硅成分,会使阳极氧化膜呈灰色,硅含量越高,颜色越深。因此也不易阳极氧化。
5xxx系铝合金又称“铝美合金”,是一种用途较广的铝合金系,耐蚀性也好,可焊性也好。此系列铝合金可以阳极氧化,如果镁含量偏高时,其光亮度不够。典型的铝合金牌号:5052。
6xxx系铝合金又称“铝镁硅合金”,在工程应用尤为重要,主要用于挤压型材,此系列合金可以做阳极氧化,典型的牌号:6063,6463(主要适用于光亮阳极氧化)。强度高的6061和6082合金的阳极氧化膜不能超过10μm,否则会使阳极氧化膜呈现浅灰色或黄灰色,其耐腐蚀性也明显低于6063和6463。
2、铸造铝合金
铸造铝合金和压铸件一般含有较高的硅含量,阳极氧化膜都是呈深色的,不可能得到无色透明的氧化膜,随着硅含量的增加,阳极氧化膜的颜色从浅灰色到深灰色直至黑灰色。因此铸造铝合金不适合于阳极氧化。 常用压铸铝合金的主要分类及成分构成:
常用的压铸铝合金,主要可以分为三大类;一是铝硅合金,主要包含YL102(ADC1、A413.0等)、YL104(ADC3、A360);二是铝硅铜合金,主要包含YL112(A380、ADC10)、YL113(A383、ADC12)、YL117(B390、ADC14);三是铝镁合金,主要包含302(5180、ADC5、ADC6)。
对于铝硅合金、铝硅铜合金,顾名思义,其成分除铝之外,硅与铜是主要构成;通常情况下,硅含量在6-12%之间,主要起到提高合金液流动性的作用;铜含量仅次之,主要起到增强强度及拉伸力的作用;铁含量通常在0.7-1.2%之间,在此比例之内,工件的脱模效果最佳;通过其成分构成可以看出,此类合金是不可能氧化上色的,即使采用脱硅氧化,也难以达到理想效果。而铝硅合金或含铜量较高的铝合金,氧化膜则较难生成,且生成的膜发暗、发灰,光泽性不好。
对于铝镁合金的氧化膜容易生成,膜的质量也较佳,是可以氧化上色的,这是区别与其它合金的一个重要特点;但比较而言,也存在部分缺点。
1、阳极氧化膜具备双重性,且孔隙较大、分布不均,难以达到最佳防腐效果;
2、镁有产生硬化及脆性、降低伸长率、增大热裂的倾向,如ADC5、ADC6等,在生产中,因其凝固范围宽、收缩倾向大,经常产生缩松和裂纹,铸造性能极差,因此,在其使用范围上有较大局限性,结构稍复杂的工件,根本不宜生产;
3、市场上常用的铝镁合金,因其成分复杂,铝纯度过低,硫酸阳极氧化时,难以产生透明防护膜,多呈乳白色,上色状态也差,按正常工艺难以达到理想效果。
综合所述,可以看出,常用压铸铝合金是不宜采取硫酸阳极氧化的;但是,并非所有压铸铝合金都不能达到氧化上色的目的,如铝锰钴合金DM32、铝锰镁合金DM6等,压铸性能与氧化性能俱佳,只是因为进入国内时间短,未得到普及罢了。 四、不同含量的铝合金氧化后的颜色
如果从氧化后要求氧化膜无色透明来看,5和6系列的铝合金是比较好的,并且也可以氧化后着色。如果只是要求能阳极氧化,形成一层致密的阳极氧化膜,对于颜色没有要求的话,大部分铝合金是可以氧化的。在选取氧化工艺前,应对铝或铝合金材质有所了解,因为,材料质量的优劣、所含成份的不同,是会直接影响到铝制品阳极氧化后的质量的。比如,铝材表面如有气泡、划痕、起皮、粗糙等缺陷,经阳极氧化后,所有疵病依然会显露出来。而合金成份,对阳极氧化后的表面外观,也产生直接的影响。
前述已经提到铝合金中含有铜、硅、铁等杂质对氧化膜表面外观的影响。其影响性能如下:铜会使氧化膜泛红色,破坏电解液质量,增加氧化缺陷;硅会使氧化膜变灰,特别是当含量超过4.5%时,影响更明显;铁因本身特点,在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。
另外还有合金中其他杂质成分对氧化膜外观的影响:1~2%锰的铝合金,氧化后呈棕蓝色,随铝材中含锰量的增加,氧化后的表面色泽从棕蓝色到深棕色转化。含硅0.6~1.5%的铝合金,氧化后呈灰色,含硅3~6%时,呈白灰色。含锌的呈乳浊色,含铬的呈金黄至灰色的不均匀色调,含镍的呈淡黄色。一般而言,只有含镁和含钛量大于5%的铝含金,经氧化后可以得到无色透明且光亮、光洁的外观。 另外需说明的是:有些型材外观做出不同的颜色,这些颜色不是氧化上去的,而是铝材经过阳极氧化后,染色或者电解着色形成的。染色基本什么颜色都有,而电解着色就比较少了,可以做,黑色,古铜色,香槟色,金黄色,仿不锈钢色。