什么是阳极氧化?产品设计师须知的阳极氧化工艺-优概念

什么是阳极氧化?产品设计师须知的阳极氧化工艺

当前位置:首页 - 资讯 - 设计理论      2018-08-10 18:23:52     

什么是阳极氧化?产品设计师须知的阳极氧化工艺

作为产品设计师,产品工艺你是需要去知晓,去学习的,尤其是产品设计新人,想要晋级,这些知识是需要去尝试学习和了解的。一款产品设计想要落地,工艺和材料方面的限制是有目共睹的,设计出的产品如果不考虑以上两点,到了量产的时候无疑会出现不少问题。下面优概念工业设计为大家分享什么是阳极氧化?产品设计师须知的阳极氧化工艺及种类。

关于阳极氧化

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。正所谓长城不是一天修成的,工艺很多,要一步步学习,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。

道理都是一通继而百通,所以本次我们以最常用的铝合金领域为例。

简单来讲,铝阳极氧化可以使铝制件表面形成一层均匀,致密的氧化膜,它的化学式为Al2O3,俗名刚玉,这个名字在矿石界具有鼎鼎大名,说起它的家族,有一个大哥和一位大姐享誉全球,那就是蓝宝石和红宝石。

当然,它们都是天然形成的。

言归正传,这层氧化膜具有保护性、装饰性以及一些其他的功能特性。从这个定义出发,需要纠正一个错误认识:

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。

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。

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

(图为大型阳极氧化池)

(图为阳极氧化制件悬吊在酸液上方)

(图为小型阳极氧化槽)

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。

常用的有手机行业广泛应用的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。发散的东西可能偏向工程技术了,但设计师若要转型CMF设计的话,这些知识也需要简单了解哦。

(ps: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。ps2:仅提供思路,不接受询问)

搭配

在统一讲讲阳极氧化搭配其它工艺,可以做出那些不同的效果。

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,

此处无图,但从字面意思,也能大概了解到效果。

最后说说关于阳极氧化的未来。

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)

关于阳极氧化渐变色处理工艺

阳极氧化的渐变色,其核心就是在染色阶段进行了渐变色的染色。

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。

这也是为什么说,基础理论研究能推动现有工艺发展的原因。




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