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铝及铝合金阳极氧化膜规范 GB/T 8013—200

铝及铝合金阳极氧化膜规范 GB/T 8013—200 
ICS 77.120.10
H 60
中华人民共和国国家标准
 

GB/T 8013—200X
代替 GB/T 8013-1987


铝及铝合金阳极氧化膜规范
 
Specifications of anodic oxide coatings on aluminium and its alloys
 
(ISO 7599:1983, Anodizing of aluminium and its alloys-General specifications for anodic oxide coatings on aluminium, MOD)
  
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发布
 

200X—XX—XX发布                                              200X—XX—XX实施
 

GB/T 8013-200×

 
前    言
     
本标准是在 GB/T 8013-1987《铝及铝合金阳极氧化膜的总规范》以及与 GB/T 8013-1987 等同的ISO 7599-1983《铝及铝合金阳极氧化-阳极氧化膜的总规范》的基础上,参考 EN 12373.1-2001《铝及铝合金-阳极氧化-装饰和保护性阳极氧化膜的试验方法》,修改采用而成。其中定义部分按照GB/T 11109-1989 《铝及铝合金阳极氧化术语》以及相关的铝阳极氧化膜性能检测的国家标准,重新进行修订和统一。
本标准的构架基本按照GB/T 8013-1987,技术内容全部参照 EN 12373.1-2001 进行核对、补充和修订,以下三部分变动较大。
(1) 第7章封孔质量。撤销原标准中10.2.2的耐酸试验,增加本标准9.2.1.2磷铬酸试验(有硝酸预浸),作为建筑铝型材阳极氧化膜的封孔质量的仲裁方法。
(2) 第13章光反射性能。ISO的方法标准 ISO 2767-1973已经撤销,而 ISO 2813-1992 系涂层与清漆的测试标准,应予更换,所以本标准相应撤销。并参照EN 12373.1-2001增加ISO 7668-1986 和 ISO 10125-1992。该章中有关光反射和影象清晰度的4个测量方法标准均属新制订的国家标准。
(3) 本标准增添4个附录。
附录A 表面制备的原则,
附录B 平均厚度和局部厚度的说明,
附录C 选择膜厚级别的指导,
附录D 室外建筑业应用中清洗材料的指导。
本标准的附录A、附录B、附录C和附录D为资料性附录。
本标准代替 GB/T 8013-1987。
本标准由中国有色金属工业协会提出。
本标准由全国有色金属标准化技术委员会归口。         
本标准负责起草单位: 国家有色金属质量监督检验中心,福建闽发铝业有限公司,广东坚美铝型材有限公司,广东兴发创新股份有限公司,福建南平铝业有限公司。
本标准参加起草单位:全国有色金属标准化技术委员会,华南有色金属质量监督检验中心。
本标准主要起草人:朱祖芳,李永丰,徐杰。
本标准参加起草人:
本标准由全国有色金属标准化技术委员会解释。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为:GB/T 8013-1987。

Ι
GB/T8013-200×
 
铝及铝合金阳极氧化膜规范
 
1 范围
本标准主要适用于装饰和保护的铝及铝合金的阳极氧化膜。
本标准定义了铝及铝合金阳极氧化膜的特性,提出了这些特性的检验方法,规定了氧化膜的最低性能,还阐明了预处理对加工制品外观及表面状态所带来的影响。
本标准不适用的范围有:
a)      壁垒型无孔阳极氧化膜;
b)      铬酸或磷酸溶液中阳极氧化生成的膜;
c) 用于有机涂层或金属镀层的阳极氧化膜底层; 
d)  工程上应用的硬质阳极氧化膜。
 
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修改版均不适用于本文件,但鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB/T 4957 非磁性金属体上非导电覆盖层厚度测量—涡流方法
GB/T 6461 金属覆盖层 对底材为阴极的覆盖层腐蚀试验后的电镀试样的评级
GB/T 6462 金属和氧化物覆盖层 横断面厚度显微镜测量方法
GB/T 8014 铝及铝合金阳极氧化 氧化膜厚度的测量方法
GB/T 8752 铝及铝合金阳极氧化 薄阳极氧化膜连续性的检验-硫酸铜试验
GB/T 8753 铝及铝合金阳极氧化 氧化膜封孔质量的评定方法
GB/T 8754 铝及铝合金阳极氧化 应用击穿电位测定法检验绝缘性
GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验
GB/T 11109 铝及铝合金阳极氧化术语
GB/T 11942 彩色建筑材料色度测量方法
GB/T 12967.1 铝及铝合金阳极氧化 用喷磨试验仪测定阳极氧化膜的平均耐磨性
GB/T 12967.2 铝及铝合金阳极氧化 用轮式磨损试验仪测定阳极氧化膜的耐磨性和磨损系数
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GB/T8013-200×
 
GB/T 12967.3 铝及铝合金阳极氧化 氧化膜的铜加速醋酸盐雾试验(CASS试验)
GB/T 12967.4  铝及铝合金阳极氧化 着色阳极氧化膜耐紫外光性能的测定
GB/T 12967.5 铝及铝合金阳极氧化 用变形法评定阳极氧化膜的抗破裂性
GB/T 16259 彩色建筑材料人工气候加速颜色老化试验方法
GB/T×××× 铝及铝合金阳极氧化 在 20°、45°、60°或85°时测量镜面反射率和镜面光泽度
GB/T×××× 铝及铝合金阳极氧化 用遮光角度仪或角度仪测定铝表面反射特性
GB/T×××× 铝及铝合金阳极氧化 用积分球法测量铝表面反射特性
GB/T×××× 铝及铝合金阳极氧化 阳极氧化膜的影像清晰度 条标法目视测定
 
3 定义
下列术语、定义适用于本标准。
3.1 
铝 Aluminium
铝及铝基合金。
3.2 
阳极氧化铝 anodized aluminium
具有阳极氧化膜的铝,阳极氧化膜是在电解氧化过程中生成的,这层氧化膜具有防护、装饰或其他功能特性。
3.3 
无色阳极氧化膜 clear anodic coating
基本无色透明的阳极氧化膜。
3.4 
着色阳极氧化膜 coloured anodic coating
在阳极氧化或以后着色过程中着色的阳极氧化膜。
3.5 
整体着色阳极氧化膜 integral-coloured anodic coating
在某种合适的电解液(通常以有机酸为基)中,阳极氧化过程本身自发生成的一种带色的阳极氧化膜。
 
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3.6 
电解着色阳极氧化膜 electro-coloured anodic coating
通过氧化膜的孔结构被金属或金属氧化物电沉积而着色的阳极氧化膜。           
3.7 
染色阳极氧化膜 dyed anodic coating
在孔结构中吸附染料或颜料而着色的阳极氧化膜。
3.8 
复合着色阳极氧化膜 combine-coloured anodic coating
电解着色或整体着色后再进行吸附染色而着色的阳极氧化膜。
3.9 
干涉着色阳极氧化膜 interference-coloured anodic coating
由光干涉效应而着色的阳极氧化膜。
3.10 
光亮阳极氧化 bright anodizing
以高镜面反射率为主要特征的阳极氧化。
3.11 
防护性阳极氧化 protective anodizing
以耐腐蚀和抗磨损为主要特征,而外观是次要或不重要的阳极氧化。
3.12 
装饰性阳极氧化 decorative anodizing
以外观均匀、美观为主要特征的阳极氧化。
3.13 
建筑业阳极氧化 architectural anodizing
建筑业阳极氧化的特点是外观和寿命两者都重要,用于长期、室外和静止的工作条件。
3.14 
封孔 sealing
阳极氧化之后进行的化学处理过程,以降低氧化膜中的孔隙及吸附能力。
3.15 
冷封孔 cold sealing
阳极氧化后在常温下进行的化学处理过程,使阳极氧化膜孔隙阻塞和吸附能力下降的处理。
 
3
GB/T8013-200×
 
3.16 
有效表面 significant surface
物件表面覆盖氧化膜的部分,这部分氧化膜的性能和外观都很重要。
3.17 
测量面积 measuring area
在有效表面上可供单一测量的面积。“测量面积”的定义可作如下规定:
a) 对于质量损失法,“测量面积”是指去掉阳极氧化膜的这部分面积;
b) 对于阳极溶解法,该面积是指电解池绝缘环所包围的面积;
c) 对于显微法,该面积是指规定放大倍数下的视野;
d) 对于无损检验法,该面积指探针区或影响读数的面积。
3.18 
考察面积 reference area
规定作若干次数的单一测量的面积。
3.19 
局部厚度 local thickness
在考察面积内进行规定次数单一测量的厚度平均值。
3.20 
最小局部厚度 minimum local thickness
在某一物件的有效表面上测量的局部厚度的最小值。
3.21 
最大局部厚度 maximum local thickness
在某一物件的有效表面上测量的局部厚度的最大值。
3.22 
平均厚度 average thickness
质量损失法测量的厚度,或在某物件的有效表面上规定次数均匀测量的局部厚度的平均值。
  
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4 铝阳极氧化分类指导

大多数铝及铝合金都可以进行阳极氧化(参见4.4),但是阳极氧化后的结果有很大差别,如氧化膜外观、颜色、最大厚度、反射率、耐磨性、耐蚀性及击穿电压等。铝的阳极氧化膜在通用工程应用上表现出很好的防护性能,对于那些要求特殊外观的氧化膜(例如要求外观均匀、表面光亮的阳极氧化膜),应选择一些专用级铝材。生产这种专用级铝材,最主要的是要严格控制铝材的化学成分、冶金工艺和与之适应的加工工艺,以提供一个高标准的表面状态,并选择相匹配的阳极氧化工艺。铝阳极氧化的分类实际上是很难严格划分的,因为生产厂家为了不断满足特殊工业和用户的要求,已经开发了多种多样的产品,各类产品之间没有一个清晰的分界线。
下面列出的一些项目,是根据铝合金的最终用途,给出一般性的分类指导。阳极氧化生产厂家,必须注意到产品的最终用途,为此特别需要强调的是,在铝供应商、阳极氧化生产厂家与用户之间的密切合作。
4.1 建筑材料的品质
建筑材料半成品经阳极氧化之后,应在距离不小于3m处进行外观观察,其表面基本上要达到均匀一致。
同一材料,由于批次和形状不同,阳极氧化后的外观和颜色会稍有不同。有些缺陷,如亮斑、条痕及其他宏观缺陷,有时需要通过严格检查或通过不同角度观察才能发现。上述缺陷在任何情况下都不会影响氧化膜品质。有关这类缺陷的验收标准可由用户规定(参见第5章)。
有些特殊合金已经开发用于整体着色阳极氧化过程,对于特殊颜色表面必须制订专门的阳极氧化处理工艺。
4.2 装饰材料的品质
装饰材料的半成品,从0.5m距离去观察时,应该有特别均匀的外观。根据材料和阳极氧化处理的特点,装饰性表面可能是无光、平光或半散射状的,但不能有其他缺陷。
4.3 光亮阳极氧化材料的品质
光亮阳极氧化的材质宜选用纯铝锭(99.7%)和高纯铝锭(99.99%)。尤其重要的是要控制金属的制造工艺。另外只有采用特殊的机械、化学或电化学处理才能保证在阳极氧化后有着高镜面的表面质量。
4.4 通用工程材料的品质
大部分铝材是属于这类阳极氧化处理,这种阳极氧化处理得到保护性好的连续氧化膜,它的外观可能是好的,但是不作外观保证。
加工厂与阳极氧化厂应该注意到,高铜、高硅和高锌铝合金阳极氧化的品质可能发生问题。当铜含量超过3%时,氧化膜的防护作用是有限的。
 
 
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5 表面状态 
5.1 阳极氧化前的表面预处理对表面的最终外观及表面状态有较大的影响。不同的表面预处理工艺可以得到不同的表面状态。
机械抛光得到平滑而光亮的表面。
化学或电化学光亮化处理可以使特殊铝材获得很光亮的表面。
在一般情况下,抛光材料和未经抛光的材料经过化学浸蚀工艺处理之后,按照所用浸蚀方法不同,可以获得一系列表面状态,从不同程度光泽的光亮缎面到完全无光表面。
另外,机械表面处理方法,可以获得不同的表面状态,例如采用机械磨刷,皮带磨光和旋轮磨光等方法,可以得到不同程度的有方向性条纹的无光表面,与浸蚀处理所得到的基本无方向性的表面不同。机械表面处理比化学预处理的优点是具有较好的重现性,金属组织和化学成分的影响较小,另外机械方法可以把不很深的表面缺陷去掉。
5.2 表面处理状态应由阳极氧化生产厂家和用户双方协定,必要时可以确定一个标准样板。这种样板是生产的有力指导。但也应该承认这种标样有时并非完全可靠,因为不同形状,不同尺寸的材料的预处理也可能稍有不同。
 
6 氧化膜的特性及其试验方法
6.1 下面列出了阳极氧化膜的各种特性,这些特性都需要加以规定和测量,并协商取得一致意见。
有些特性(如镜面反射)只有特殊合金才能实现,有些性能彼此之间可能还是矛盾的。
a) 厚度………………………………………………………………………………………… (参见第8章)
b) 封孔质量…………………………………………………………………………………… (参见第9章)
c) 颜色和外观………………………………………………………………………………… (参见第10章)
d) 耐蚀性……………………………………………………………………………………… (参见第11章)
e) 耐磨性……………………………………………………………………………………… (参见第12章)
f) 抗变形破裂性……………………………………………………………………………… (参见第13章)
g) 耐光性和耐紫外幅射性…………………………………………………………………… (参见第14章)
h) 光反射性…………………………………………………………………………………… (参见第15章)
总反射
镜面反射(高光泽)
镜面反射(中、低光泽)
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漫反射
影象清晰度
i) 击穿电位……………………………………………………………………………………(参见第16章)
j) 膜的连续性…………………………………………………………………………………(参见第17章)
k) 氧化膜单位面积的质量(表面密度)………………………………………………………(参见第18章)
6.2 有些特性只对某种特殊应用才有意义,因此阳极氧化生产厂家应该注意材料的最终用途和需要的特殊性能。
 
7 试验
7.1 取样方法
取样方法应由阳极氧化生产厂家与用户商定,按检验标准的规定执行。
7.2 试样
一般情况下,试样只能是产品的一部分。为了便于仲裁试验和验收试验,如果双方同意,可确定一个标样,标样的制备条件应与生产的条件相同。
7.3 验收试验
验收试验由阳极氧化生产厂家和用户商定。
7.4 仲裁试验
当有争议时,应按本标准规定的方法进行仲裁试验。
7.5 生产控制试验
生产控制试验可由阳极氧化生产厂家自行决定。
 
8 厚度
8.1 总则
阳极氧化膜厚度是最重要的特性,必须加以规定。
8.2 分级
阳极氧化膜的厚度,可按氧化膜的最小平均厚度进行分级。厚度分级的标志为:在字母AA后加厚度级别的数字。典型的分级法见下表1。
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对于预定特殊表面性质的阳极氧化膜,可以选用较高的平均膜厚。如有需要,可以选平均膜厚的中间值。但在任何时候都不允许氧化膜的最小局部膜厚低于最小平均膜厚的80%。氧化膜厚度级别的选择决定于相关国家标准。
表1
级别 最小平均膜厚/μm 最小局部膜厚/μm
AA5 5 4
AA10 10 8
AA15 15 12
AA20 20 16
AA25 25 20
 
对于某些应用,耐蚀性是极其重要的,而耐蚀性与厚度密切相关,因此阳极氧化厂家与用户可以商定氧化膜的最小局部厚度,而不限于平均膜厚。
8.3 氧化膜厚度和单位面积质量(表面密度)的测量
氧化膜厚度的测量方法有以下几种(可采用其中的一种或几种方法):
a) 质量损失法 (GB/T 8014.2);
b) 分光束显微法 (GB/T 8014.3);
c) 横截面显微法 (GB/T 6462); 
d) 涡流法 (GB/T 4957)。
在有争议的时候,如果氧化膜厚度等于或大于5μm时,应以横截面显微法作为仲裁方法。如氧化膜厚度小于5μm时,一般不采用横截面显微法,而采用质量损失法,并计算出单位面积的最小质量。应用上述方法时,应该征求阳极氧化生产厂家与用户的同意。
膜厚测量应在有效表面进行,距阳极接触点5mm内以及边角附近都不应选作测量膜厚的部位。
 
9 封孔质量
9.1 总则
阳极氧化膜的封孔质量极为重要。无需特殊说明,氧化膜都需要加以封孔。只有对那些特殊声明的氧化膜才不予封孔。
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9.2 封孔质量的评定
9.2.1 仲裁试验
当有争议时,应以磷铬酸浸渍失重法作为封孔质量的仲裁试验方法。如每平方分米氧化膜的失重不超过30㎎的话,封孔质量可以认为是满意的。
9.2.1.1 磷铬酸试验 (无硝酸预浸)(GB/T 8753.1)
无硝酸预浸的磷铬酸试验适用于装饰或保护为目的,以抗污染为重点的铝阳极氧化膜的仲裁试验。

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