铝合金阳极氧化厚度测量

Defelsko生产手持式非破坏性涂层测厚仪,非常适合测量铝阳极氧化膜的厚度。



测量的挑战

为了有效地控制阳极氧化过程的薄涂层的厚度,需要准确的非破坏性测量手段。

次要挑战是测量小型或难以到达的区域的阳极氧化。

涂层厚度测量解决方案

PosiTector 6000“N”系列涡流计适用于非破坏性测量非铁基体上的非导电涂层。 PosiTector NAS探头专为铝的阳极氧化高分辨率测量而设计。 NAS探头虽然能够测量高达625μm(25密耳)的密度,但是其测量精度最高,并且可以在100μm(4密耳)以下提供最高的分辨率,这在大多数阳极氧化应用的预期范围内。



图1-阳极NAS测量

当测量小的或难以到达的区域时,PosiTector N微探头是理想的测量选择。 使用0°,45°或90°读数头可以在深孔,小壁架或内径上读取。 当使用夹具或快速释放适配器时,N探针与NAS探针具有相同的规格。



图2-氧化N探针测量

阳极氧化的背景

什么是阳极氧化?

阳极氧化是自20世纪30年代以来存在的电化学转换过程。几种金属能够被阳极氧化,包括铝,镁,钛和钽。阳极氧化铝由于其低成本,美观的质量和理想的机械性能而在许多应用中使用。

与大多数防护涂层不同,阳极氧化会永久改变金属的外部结构。当铝暴露在空气中时,它自然会形成一层薄的氧化铝膜,将铝密封,避免进一步氧化。阳极氧化过程使得氧化表面更厚,达千分之几英寸厚。阳极氧化铝涂层的硬度与金刚石相当,增强了铝的耐磨性。氧化层的添加深度提高了铝的耐腐蚀性,同时更容易清洁表面。特定类型的阳极氧化的多孔特性使得可以将铝染成各种颜色,使其更具吸引力。

阳极氧化处理厚度通常高达5密耳。铝阳极氧化的三种最常见变化包括铬(I型),硫酸(II型)和硬质(III型)。

Þ铬阳极氧化利用铬酸电解液生产最薄的涂层,厚度仅为0.02至0.1密耳(0.5至2.5微米)。 50%渗透到基体上,50%的增长超过原始尺寸。铬酸盐阳极氧化对疲劳强度影响最小,腐蚀性较小,因此非常适合复杂和难以冲洗的部件。大部分镀铬阳极氧化部件用于军事和航空航天应用,并且比自然界更具有装饰性。

Þ硫酸阳极氧化是最常见的阳极氧化方法,利用硫酸产生厚达1密耳(25微米)厚的涂层。 67%的渗透率和33%的原始尺寸增长。由于其渗透性,硫酸阳极氧化对于染色非常出色,并为底漆,粘合剂和有机涂料提供了基础。硫化阳极氧化提供耐腐蚀性并且非常耐用。典型应用包括建筑,航空航天,制造汽车和电脑。

•硬质阳极氧化(又称硬质涂层)在较低温度下使用较高浓度的硫酸电解液,从而形成坚硬的外表层,具有出色的耐磨性,耐腐蚀性,抗褪色性,介电强度和表面硬度(Rockwell C-Scale高达70) 。对于0.5至4密耳的总厚度,50%渗透到基材中并且在原始尺寸上增长50%。硬质阳极氧化金属会增加表面粗糙度。常见用途包括非装饰食品包装设备,复印机纸卷,以及建筑店面和窗户等外部应用。

铝阳极氧化工艺

铝制部件悬挂在剥离的铝或钛支架上,确保良好的电气接触。在整个阳极氧化过程中,部件被固定,机架悬挂在一系列的储罐中。

1.将铝制部件浸入含有浸泡清洁剂的热水箱中以去除所有表面污物。

2.清洗零件以避免污染后续罐中的溶液。

3.下一个罐用酸溶液(铬,硫酸,硝酸或磷酸)去除氧化皮薄而不均匀的表面。

4.再次冲洗零件以避免罐体污染。

5.通过将部件悬浮在含有氢氧化钠溶液的槽中进行蚀刻。蚀刻去除铝的自然光泽,并提供柔和,哑光,纹理外观。

6.零件悬浮在阳极氧化槽中,该槽含有能够允许电流流动的稀酸和水混合物。酸的类型,溶液百分比和温度都是关键参数,并取决于所需的表面光洁度和颜色。电路的负极连接到部件的机架,电路的正极连接到一个或多个

7.要添加颜色(染料),将部件浸入带稀释水溶性有机染料的槽中。每种染料在浸泡时间和温度上都有所不同。

8.在阳极氧化过程中最后的考虑是密封现在染色的外表面,以免日光漂白或污染。未密封,多孔的外表面具有较低的耐腐蚀性。对于未染色的涂层,将阳极氧化铝部件放入煮沸的去离子水中20至30分钟。这将氧化铝的非结构化孔隙转化为更固体的结晶水合物形式。如果阳极氧化部件被染色,则密封过程在具有醋酸镍溶液的槽中进行3到5分钟。

9.根据工艺的不同,硬质阳极氧化使用硫酸和草酸的混合物。使用相对较低的温度以及较高的电流和较高的电压。所产生的“灰色”氧化层通常为2至3密耳,并且非常致密,耐磨且耐腐蚀。

另一个货架是散装氧化更为理想的阳极极化小,形状不规则的零件如铆钉、垫圈和医疗中心。而架,部分在多孔铝加工、塑料或钛篮。你是否需要线圈或批量生产,阳极氧化提供了一个最好的铝加工行业中的选项。

大型阳极氧化更适用于阳极氧化小型不规则形状的部件,如铆钉,套圈和医疗中心。零件采用多孔铝,塑料或钛篮加工而不是机架。无论您需要卷材还是批量生产,阳极氧化都可以提供业内最佳的铝加工选项之一。

另一种选择是线圈阳极氧化。卷材铝经过预阳极氧化处理以降低整理成本,节省生产时间并减少材料处理。预阳极氧化铝的优点可应用于大多数由片材或卷材制成的产品。由挤压件,铸件,杆棒或钢板制成的产品仅限于支架阳极氧化工艺,如货架或散装。

尽管大多数铝合金会在阳极氧化槽中制造氧化铝,但它们倾向于不同的阳极氧化。一些合金更难以阳极氧化,而另一些则阳极氧化成略微不同的颜色。当阳极氧化时,各种合金提供不同程度的可加工性(加工,研磨,抛光),耐环境性能和尺寸稳定性。

为什么要阳极氧化?

阳极氧化是精加工铝的一种非常有效和理想的手段。阳极氧化的一些主要优点包括:

Þ耐用性 - 大多数阳极氧化部件在处理,安装,使用和维护过程中不会出现磨损。附着力 - 阳极氧化是铝的一部分,可实现完全粘合和无与伦比的粘合。

Þ颜色 - 阳极氧化部件在暴露于紫外线时保持良好的颜色稳定性,没有施加涂层,易于碎裂或剥落,并且具有可重复的着色过程。

Þ原始表面处理的质量 - 零件不受原始阳极氧化处理标记。

Þ维护 - 温和的肥皂水清洁通常会使阳极氧化轮廓恢复原貌。

Þ美学 - 阳极氧化提供了大量的光泽和颜色替代品,同时允许挤出铝的金属外观通过。

Þ成本 - 与其他整理方法相比,阳极氧化是一种非常具有成本效益的价值。除了低加工和维护成本外,耐用性还可以降低更换成本。

Þ环境,健康和安全 - 阳极氧化有利于当前的政府法规,因为它是最环保的工业过程之一,通常对人体健康无害。阳极氧化表面化学性质稳定,不会分解,无毒,对铝的熔点具有耐热性。由于阳极氧化过程是对自然发生的氧化过程的补强,因此它是无害的,不会产生有害或危险的副产品。阳极氧化过程中使用的化学浴通常被回收,回收和再利用。

为什么要测量?

阳极氧化工艺参数对形成的氧化物的性质具有显着的影响。 如果使用低温和酸浓度,则会产生较少的多孔和较硬的涂层。 更高的温度和酸含量以及更长的浸泡时间可以产生更柔软,更多孔的涂层。 合金本身或任何这些参数的微小变化都会显着影响涂层。

通过各种过程控制和测量技术,阳极氧化器能够监测,控制和校正阳极氧化涂层应用。 阳极氧化最关键的质量控制之一是厚度。 阳极氧化的厚度可以使用涡流计进行无损测量,也可以通过计算每单位面积的重量进行测量。 涡流方法的简单性不仅比计算方法更高效,而且还使检查员能够验证在零件的所有表面上发生了足够的阳极氧化。

市场在哪里?

成千上万的商业,工业和消费者应用中使用阳极氧化产品和组件:

- 建筑产品(幕墙,屋面系统)

- 商业和住宅产品(通风口,遮篷,框架,固定装置)

- 家电(冰箱,微波炉,咖啡机)

- 食物准备设备(平底锅,冷却器,烤架)

- 家庭和办公室家具(桌子,床,橱柜)

- 体育用品(高尔夫球车,小船,露营和捕鱼设备)

- 汽车组件(装饰,轮毂罩,面板,铭牌)

- 电子产品(电视机,摄影器材)

- 航空航天(卫星面板)

协会

AAC(铝阳极氧化剂委员会)

AEC(铝挤压协会)

AAMA(美国建筑制造商协会)

铝协会

行业规范

军事

MIL-A-8625 - 铝和铝合金阳极涂层

MIL-STD-171 - 表面处理和处理标准

ASTM

B244-97用涡流仪器测量非磁性基金属上铝和其他非导电涂层阳极涂层厚度的标准试验方法

B487-85通过显微镜检查横截面来测量金属和氧化物涂层厚度的标准试验方法

B137-95测量阳极涂覆铝上每单位面积涂层质量的标准试验方法

B136-84测量铝阳极涂层耐污染性的标准方法

B457-67铝合金阳极氧化膜阻抗测量的标准试验方法

B580-79铝上阳极氧化物涂层的标准规范

B680-80通过酸溶解在铝上的阳极涂层的密封质量的标准试验方法

B893-98用于工程应用的镁硬质涂层阳极氧化规范

SAE国际AMS(航空航天材料规格)

AMS2468 - 铝合金的硬涂层处理

AMS2469 - 铝和铝合金的硬涂处理

AMS2471 - 铝合金的阳极处理硫酸工艺,不含过程

AMS2472 - 阳极处理铝合金硫酸工艺,加工染色

AMS-A-8625(MIL-A-8625的副本)

国际标准

ISO7599铝及其合金的阳极氧化;铝合金阳极氧化涂层的一般规范

ISO8078铝合金的阳极处理 - 硫酸处理,未染色涂层

ISO8079铝合金的阳极处理 - 硫酸法,染色涂层

ISO10074铝及其合金硬质阳极氧化涂层规范

BS / DIN EN 2101铝和锻铝合金铬酸阳极氧化处理规范

BS / DIN 2284铝和锻铝合金硫酸阳极化规范

BS / DIN 2536铝合金的硬质阳极氧化

BS / DIN 2808阳极氧化钛和钛合金

DIN EN 12373-1铝和铝合金 - 阳极氧化

AAMA

AAMA 2604 - 铝挤压件和面板上高性能有机涂层的自愿规范,性能要求和测试程序

AAMA 611 - 阳极氧化建筑铝的自愿规范

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