阳极氧化
通电让铝自身长出一层坚硬的氧化膜
阳极氧化是在酸液槽中对铝通电，使其表面长出一层坚硬的保护性氧化膜。笔记本电脑外壳、登山扣、手电筒上那些带颜色的金属，就是阳极氧化的铝。与喷漆或电镀不同，表面上没有额外添加任何东西：金属自己的表面变成了一层类似陶瓷的膜。
工作原理
清洗与蚀刻。 先给零件脱脂，再放入强碱槽中蚀刻，并做除灰处理（浸入酸液去除松散的残渣）。蚀刻得到哑光外观，化学抛光则得到亮面外观。
挂上挂具，作阳极。 零件被牢牢夹在铝或钛挂具上，放入酸液中，通常是保持在约 20 °C 的硫酸。此时零件是阳极（正极），与电镀正好相反。
接通电流。 直流电源将电流从零件送向槽中的阴极板，标准硫酸阳极氧化通常约为 15–20 V。
氧化膜生长。 水中的氧与铝表面反应，生成氧化铝。膜层一部分向金属内部生长，一部分向外生长，布满细小的直孔，通常需要 20–60 分钟。
染色（可选）。 开放的孔隙像海绵一样吸收有机染料，可得到黑、红、蓝、金等多种颜色。本色阳极氧化则跳过这一步。
封孔。 接近沸腾的热水，或镍盐等封孔液，会使氧化膜膨胀并封闭孔隙。这样既锁住了染料，又大大提高了耐腐蚀性。
硬质阳极氧化在更低的温度（接近 0 °C）和更高的电压下进行，为耐磨件生长出厚得多、更硬的膜层。钛和镁也可以阳极氧化；钛上的薄氧化膜靠光干涉呈现鲜艳的颜色，无需染料。
关键数据
- 材料
- 主要是铝合金；也可用于钛和镁。含铜或含硅较多的合金，阳极氧化效果较差
- 典型零件
- 笔记本电脑和手机外壳、挤压成型的窗框、炊具、攀登装备、自行车零件、飞机零件
- 零件尺寸
- 从小螺钉到数米长的型材；上限由槽体决定
- 精度
- 薄而均匀：标准膜层通常为 5–25 µm，硬质阳极氧化约 25–100 µm；每个表面约有一半厚度向外增加
- 表面质量
- 复制底下的表面（蚀刻或喷砂后为哑光，抛光后为亮面），外观均匀，呈缎面或光泽感
- 适合的批量
- 从单件到型材和消费品的连续生产
- 模具与设备成本
- 挂具很便宜；一条完整的阳极氧化线包括槽体、整流器、冷水机和废水处理，成本数十万美元甚至更高
- 速度
- 在氧化槽中大约 20–60 分钟，再加上清洗、染色和封孔；整个周期约 1–2 小时
优点与局限
优点
- 膜层是金属的一部分，因此不像油漆那样会剥落或起皮
- 硬度高、耐磨，硬质阳极氧化尤其如此
- 膜层薄且可预测，因此能保持紧密配合
- 颜色多样且持久，金属光泽依然透出
局限
- 只适用于铝、钛、镁和少数几种其他金属
- 氧化膜很脆，零件一弯就可能开裂
- 电绝缘，因此接触点需要遮蔽或后续加工
- 部分染色，尤其是红色和蓝色，在强烈阳光下会褪色
应用领域
- 消费电子笔记本电脑、手机和平板外壳，耳机零件，电脑机箱
- 建筑窗框、幕墙、立面板、扶手
- 航空航天与国防机身零件、硬质阳极氧化的作动器零件和壳体
- 运动与户外登山扣、自行车部件、手电筒、渔轮
- 厨房硬质阳极氧化炊具、厨具、意式咖啡机零件
- 机械气缸、活塞、皮带轮、阀体
如何识别
- 带颜色或银色的金属，呈缎面般略带纵深感的光泽，金属纹理透过颜色显露出来。
- 没有可以刮穿而露出另一种颜色的涂层；深划痕处会露出明亮的裸铝。
- 零件被夹在挂具上的位置留有未着色的小痕迹，常在边缘或孔内。
- 用简单的测试仪一测，表面不导电，尽管零件是金属的。
对比
观看
Yijin Solution · 面向初学者，讲解酸槽中生长的氧化膜
Captain Corrosion · 清洗、蚀刻、阳极氧化、染色、封孔，逐步演示
RAPID DIRECT · 逐个槽体参观一条阳极氧化线
Gamers Nexus · 真实工厂里，成排的电脑机箱零件被阳极氧化并染色
查看实拍照片
- 维基百科：阳极氧化 — 彩色阳极氧化零件的照片和多孔氧化结构示意图
- 维基共享资源图片搜索
记住
- 阳极氧化把铝的表面变成氧化物；表面上没有额外添加任何东西。
- 零件是正极，氧化膜长出许多可吸收染料的孔隙。
- 封孔会封闭孔隙，锁住颜色并提高耐腐蚀性。
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