第12教学单元金属表面转化膜技术4--铝及铝合金的氧化处理

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1、冶金与建筑工程系教案第12教学单元课题：金属表面转化膜技术4—铝及铝合金的氧化处理教学目标知识目标1.铝及铝合金氧化处理的方法2.铝及铝合金阳极氧化处理能力目标能通过查阅相关资料，为铝及铝合金制定氧化处理工艺职业素质目标爱岗敬业诚实守信技能过硬自主创新教学重点铝及铝合金阳极氧化工艺教学难点铝及铝合金阳极氧化工艺辅助教学手段采用实物、标本、模型、图表、幻灯和录像等手段教学准备准备教学目标、准备学生情况、准备教学材料、准备教学心理、准备教学过程、准备教学评价授课班级授课日期月日月日月日月日月日教学进

2、程教学方法及时间分配复习提问：以一种实验钢8冶金与建筑工程系教案为载体，采用任务教学法、案例教学法、引导文教学法、现场教学法，通过教师讲解、示范，引导学生学习。2学时导言：新课内容:铝及铝合金虽然在空气中能自然形成一层厚度约为0.01～0.02μm的氧化膜，这层氧化膜是非晶态的，薄而多孔、不均匀，硬度也不高，虽然在大气中有一定的耐蚀性，但是在碱性和酸性溶液中易被腐蚀，不能作为可靠的防护-装饰性膜层。目前，在工业上广泛地采用阳极氧化或化学氧化的方法，在铝及铝合金制件表面生成一层氧化膜，以达到防护-

3、装饰的目的。铝及铝合金氧化处理的方法主要有两种：•化学氧化氧化膜较薄，厚度约为0.5～4μm，多孔而质软，具有良好的吸附性，可作为有机涂层的底层，但其耐磨性和抗蚀性能均不如阳极氧化膜。•电化学氧化（阳极氧化）氧化膜厚度约为5～20μm（硬质阳极氧化膜厚度可达60～200μm），有较高硬度，良好的耐热和绝缘性，抗蚀能力高于化学氧化膜，多孔，有很好的吸附能力。铝合金氧化处理广泛应用于机械、电子、家庭装饰、生活日用品及IT产品中，如许多数码相机、数码摄像机、笔记本电脑外壳就是用经过氧化处理的铝镁合金制

4、造的。一、铝及铝合金的化学氧化处理铝及铝合金的化学氧化处理设备简单，操作方便，生产效率高，不消耗电能，适用范围广，不受零件大小和形状的限制。故大型铝件或难以用阳极氧化法获得完整膜层的复杂铝件（如管件、点焊件或铆接件等），通常采用化学氧化法处理。目前铝及铝合金化学氧化液大多以铬酸盐法为主，按其溶液性质可分为碱性氧化法和酸性氧化法两大类，按膜层性质可分为氧化物膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜、铬酸酐－磷酸盐膜。1.1铝及铝合金碱性氧化法铝及铝合金碱性铬酸盐化学氧化溶液的配方及工艺条件如表5-5所示。铝及铝合金

5、在碱性氧化液中得到的氧化膜层较软，耐蚀性较差，孔隙率较高，吸附性好，适于作为涂装底层。铝及铝合金碱性化学氧化工艺规范：溶液组成/（g/L）与工艺条件配方1配方2配方3碳酸钠40～6050～6040～50铬酸钠10～2015～2010～20氢氧化钠2～5  磷酸三钠 1.5～2 8冶金与建筑工程系教案硅酸钠  0.6～1.0温度/℃80～10095～10090～95时间/min5～108～108～10配方1、2适用于纯铝、铝镁合金、铝锰合金和铝硅合金。膜层颜色为金黄色，但在后二种合金上得到的氧化膜

6、颜色较暗。配方3适用于含重金属的铝合金。加入硅酸钠，起缓蚀作用，膜层颜色为无色，硬度及耐蚀性略高，孔隙率及吸附性略低，在质量分数为2％的硅酸钠溶液中封闭处理后可单独作为防护层用。1.2铝及铝合金酸性氧化法铝及铝合金酸性铬酸盐化学氧化溶液配方及工艺条件如表所示。溶液组成/（g/L）与工艺条件配方1配方2配方3配方4磷酸(d=1.7)10～1550～60(ml/L)22 铬酸酐(CrO3)1～220～252～44～5氟化钠3～5 51.0～1.2氟化氢氨 3～3.5  磷酸氢二氨 2～2.5  硼酸

7、 0.6～1.22 铁氰化钾[K2Fe(CN)6]   0.5～0.7重铬酸酐钾    温度/℃20～2530～40室温25～35时间/min10～152～815～60s0.5～1.0配方1得到的氧化膜较薄，韧性好，耐蚀性好，适用于氧化后需变形的铝及铝合金，也可用于铸铝件的表面防护，氧化后不需要钝化或填充处理。配方2溶液pH值为1.5～2.2,得到的氧化膜较厚，约1～3μ8冶金与建筑工程系教案m，致密性及耐蚀性都较好，氧化后零件尺寸无变化，氧化膜颜色为无色至浅蓝色，适用于各种铝及铝合金氧化处理。

8、在配方溶液中氧化处理后零件应立即用冷水清洗干净，然后用重铬酸钾40～50g/L溶液填充处理（pH＝4.5～6.5时用碳酸钠调整），温度90～95℃,时间5～10min，清洗后在70℃烘干。配方3溶液中得到的氧化膜为无色透明，厚度约0.3～0.5μm，膜层导电性好，主要用于易变形的铝制电器零件。配方4适用于纯铝及防锈铝及铸铝等合金。氧化膜很薄，导电性及耐蚀性好，硬度低，不耐磨，可以点焊或氩弧焊，但不能锡焊；主要用于要求有一定导电性能的铝合金零件。2.铝及铝合金化学氧化工艺流程铝及铝合金化学氧化的工