1. 摘要
金属的表面处理工艺有很多,常见的有粉末喷涂、电镀、蚀刻、抛光、拉丝、喷砂以及阳极氧化等,今天我们主要介绍阳极氧化。
阳极氧化是十分常用也是非常基础的一门表面处理工艺,广泛应用在铝合金、钛合金以及镁合金领域。
很多人认为氧化就是给铝上色,其实不然,纯粹的阳极氧化只包括生成阳极氧化膜这样一个过程,如果需要给金属上色,需要再经过染色以及封孔。
2. 正文
(1) 阳极氧化种类
一般的阳极氧化膜能使产品的表面硬度达到200-300HV;如果是特种产品可以做硬质阳极氧化,它可以使产品表面硬度可达 400-1200HV,具有良好的耐磨性,因而硬质阳极氧化是航天航空领域的必用工艺,常见于传动装置。
阳极氧化和硬质阳极氧化不同之处在于阳极氧化可以着色,装饰性比硬质氧化要好的多。所以以后看到有人提到Hard Anodizing,要明白这说的是硬质阳极氧化,不是一般的阳极氧化Anodizing。

还需要提一下另外一个工艺---导电氧化,别名化学氧化,它不需要通电,是纯化学反应,而阳极氧化(Anodizing)需要在高压电下进行,是一种电化学反应。
导电氧化施工时间通常只有几十秒,所以膜层很薄,厚约0.5-4μm(阳极氧化的膜厚:5-30μm;硬质阳极氧化膜厚:25-150μm),但是它可以导电。一般用来帮助铝合金防止生锈,同时起到控制电阻的作用,常用于电器元件。
(2)阳极氧化工艺简介
常见的阳极氧化上色工艺一般的施工流程如下:
除油 ---> 碱蚀---> 化抛--->中和 ---> 黎地 ---> 中和 ---> 阳极氧化 ---> 染色 ---> 封孔 ---> 热水洗 ---> 烘干

大型阳极氧化池

阳极氧化制件悬吊在酸液上方

小型阳极氧化槽
(3)阳极氧化材料要求
因为工艺较为复杂,所以阳极氧化对材质要求比较严格,不同的铝合金会产生不同的装饰效果。
无人机行业广泛应用的有6系铝(6061,6063),7系铝(7075)。2024铝合金由于含铜量比较多一些,因此在氧化的时候,容易产生部分金斑,6061,6063,7075就不存在这个这类问题。
需要一提的是压铸铝,如A380,A365,A382等。就目前的生产条件,它们均不能做阳极氧化,原因在于压铸铝的生产过程中,为了保证铝液拥有良好的流动性,需要添加部分硅化物,阳极氧化的溶液通常为酸类,而酸类与硅会产生特殊反应,视觉上可以看到制件表面产生黑化,这也是为什么大多数铝氧化制件都是通过CNC或者挤出成型。
据了解,目前业内某厂家,已经可以通过对压铸铝的改性,实现压铸铝的阳极氧化,当然成本很高,这可能是铝氧化行业的下一步洗牌前兆。
(4) 阳极氧化色彩及机理搭配
阳极氧化结合不同纹理可以做出很多出彩的表面效果,能给产品外观效果、质感、手感、品质方面很大提升效果。
阳极氧化结合表面纹理可以实现以下效果:拉丝雾面本色、拉丝亮面本色、
拉丝亮面染色、雾面拉丝染色、喷吵亮面本色、喷吵雾面本色、喷沙染色等等。
从以上字面意思,也能大概了解到效果。

不同颜色样机氧化色彩效果
近年来阳极氧化的效果也在不停地进步,产生出了一批新型阳极氧化工艺,比如:双色氧化,渐变氧化,微弧氧化,高亮抛光氧化。
这些新工艺提升表面效果的同时,成本也有不少的提升。这些高级工艺,以后有时间也会给大家逐条解析。最后先上几张高端氧化的实物照片。

保时捷定制轮毂(双色氧化)

KEF MUO 2015限量版蓝牙音箱(渐变氧化)

iPhone7亮黑色款 (高亮抛光氧化)

齿轮 (微弧氧化MAO)
(5)关于阳极氧化渐变色处理工艺
现在有种工艺为渐变色喷涂,将含有染料的水溶性油墨喷涂在所述阳极氧化膜层上,使喷涂液的厚度成连续变化,着色完后还需要静置和水洗再封孔,但效果不是很好。
现在效果比较好的渐变阳极做法,是在着色池中控制着色时间,来进行渐变色的效果实现。因为阳极氧化后,是在金属表面形成一层氧化膜,而染料就是在染色过程中进入氧化膜的分子间隙中,染色时间越长,进入的染料越多,颜色也就染得更加深。通过计算机控制需要染色的部位在染料中停留的时间,比如逐步将工件抽离染料,就能做到均匀的渐变色效果,封孔后也就是所谓的渐变阳极工艺了。
当然,这只是某几种方法,阳极后做渐变色还有很多方法,比如银盐染色法,花样染色法,热转印染色法,因为阳极染色的机理已经被研究得很清晰了,所以很多染色工艺也慢慢开发出能够用于阳极染色的方法。
3. 总结
铝合金阳极氧化是集防腐、耐磨、装饰于一体的基础表面处理工艺,分为普通阳极氧化(可着色、装饰性强)、硬质阳极氧化(硬度 400-1200HV,为航空航天传动件必用)及无需通电、膜层薄但可导电的导电氧化。工艺繁杂、材质要求严苛:6 系、7 系铝适配良好,含铜 2024 易生金斑,压铸铝因含硅难以氧化,长期制约应用拓展。
近年来,业内已通过改性实现压铸铝阳极氧化,打破材质限制、降低成本,被视作行业新一轮洗牌的前兆。技术上,双色、渐变、微弧、高亮抛光等新工艺不断涌现,控时、银盐、热转印等染色方法让表面效果更丰富,质感与品质显著提升。
应用场景随之多样化:从航空航天传动装置、汽车轮毂,到手机亮黑外壳、蓝牙音箱及家电外观件,均兼顾功能与美学。展望未来,随着改性技术成熟与成本下降,阳极氧化将向更多民用与高端制造领域渗透,推动行业高质量发展。