大薄板陽極氧化過程中裝夾方式的研究

楊迪

摘 要：本文討論了基于特定要求，大薄板在陽極氧化過程中的幾種裝夾方式，分析對比了這幾種方式的可實現性及優缺點。

關鍵詞：陽極氧化；裝夾方式；大薄板；激光焊接；粘膠

中圖分類號：TG174 文獻標志碼：A

1 背景介紹

鋁及其合金在相應的電解液和特定的工藝條件下，由于外加電流的作用下，在鋁制品（陽極）上形成一層氧化膜的過程。為了克服鋁合金表面硬度、耐磨損性等方面的缺陷，擴大應用范圍，延長使用壽命，表面處理技術成為鋁合金使用中不可缺少的一環，而陽極氧化技術是目前應用最廣且最成功的。

陽極氧化不同于噴涂，它能夠展現出鋁合金特有的金屬質感，并可配以噴砂、拉絲等不同的表面處理方式。隨著智能手機的鋁合金外殼采用噴砂陽極氧化工藝，這種工藝被不斷的推廣使用，也讓更多人知道這種工藝的存在。

目前了解到大薄板的陽極氧化主要有兩種方式：先將大薄板切割成需要的尺寸，再進行表面處理；另一種是卷板直接陽極處理后，再展平切割成規格一致的陽極毛坯板。

例如鋁合金板材尺寸長1.7m，寬1m，厚度0.002m，顏色為一種紫色，板材表面無孔，平板無折彎。要求陽極上色均勻，無色差，表面無流痕，無燒傷等缺陷，力爭鋁板四周切割斷面也為紫色。。

根據大尺寸鋁板的要求，采用卷板陽極后切割方式比較好，但是由于二次切割，四周斷面只能為鋁本色。如果采用卷板直接陽極的方式，一次需要做一卷，起訂量非常大，并不適合做樣品，因此考慮鋁板直接陽極處理的方式。陽極過程需要將鋁板全部放置在流動液體中，并且要經過幾種不同液體容器，因此鋁板的固定必須可靠。

2 鋁板裝夾

掛具是陽極氧化不可缺少的工具，既要固定零件，又要保證導電。鋁合金材料陽極氧化所使用的掛具，多是純鋁絲或專用鋁制工具。這種掛具材料消耗非常大，一般使用幾次就報廢，并且在使用前要做退膜處理。近年來以鈦質材料代替鋁質制作掛具也在逐漸推廣，尤其針對小型的鋁合金零件，具有長度短，大多為實心或者質量重等特點。但是鈦質材料的不足之處是導電性較差，且價格較貴，但是使用前無須做退膜處理。下面針對大薄板在陽極氧化過程中的裝夾方式展開討論。

2.1 膠黏吊裝塊+激光焊接

由于該項目中鋁板只有一面作為外觀面，因此可以考慮在另外一面做掛具支撐。在鋁板內側做支撐結構可以保證鋁板外觀及四周陽極顏色一致。

采用壓鉚方式可以將螺柱或者螺釘種植在鋁板上，但是由于鋁板只有2mm厚度，且外觀表面要求無孔，無色差，所以該種方式無法使用。

通過與3M公司交流了解到，可以使用膠水將吊裝塊黏在鋁板背面。由于正常膠水無法導電，因此考慮使用導電膠粘接后在吊裝塊周圍采用激光焊接的方式來解決導電問題，如圖1所示。試驗結果，導電性能較差，并且由于鋁板面積較大，在陽極過程中，受到水流和自身的重力影響，吊裝塊不夠牢固，個別出現脫落現象。另外激光焊接的成本較高，以厘米長度為單位計算價格，并且操作復雜。綜合各種因素，決定不采用此種方式。

2.2 短連接

由于鋁板的尺寸精度要求較高，正負0.1mm，決定采用激光切割機下料。考慮到操作的便捷性與成本，在激光機下料時，鋁板兩側預留帶孔余料作為吊裝位置，通過1mm接觸點短連接。這樣在陽極完成后，打斷短連接，再將1mm凸起位置磨平，這樣可以最大程度地保證鋁板四軸斷面的陽極顏色，如圖2所示。試驗結果，由于短連接的尺寸過小，影響導電性，同時在處理短連接凸起時，很難保證處理得非常平整，導致鋁板尺寸超差。

2.3 陽極后二次切割

經過幾種方案的討論與試驗，結果都并不滿意，最終決定使用二次激光切割方式，不保留鋁板四周斷面的陽極顏色，如圖3所示，第一次激光下料時四周各預留10mm余量，完成陽極后進行二次激光切割至要求尺寸。

結論

在該項目中的大薄板陽極氧化處理，由于使用要求、時間和成本等限制，并未完全實現預想要求，但仍會不斷實踐，力求解決此類大薄板的氧化處理。

參考文獻

[1]李洪.實用機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1999.

[2]聞邦春.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2011.