铝合金阳极氧化素材

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1、铝合金阳极氧化素材1、目的：铝及铝合金在大气中会与氧生成氧化膜，由于这种自然氧化膜极薄，耐蚀能力很低，故远不能满足工业上应用的需要。为了提高铝及铝合金的防护性、装饰性和其他功能性，大多数情况下可以采取阳极氧化处理。铝及铝合金阳极氧化液有酸性液、碱性液和非水液等三大类。通常采用酸性液。它可分为硫酸、铬酸、磷酸等无机酸体系，草酸、氨磺酸、丙二酸、磺基水杨酸等有机酸体系，以及无机酸加有机酸的混合酸体系。溶液对铝的溶解能力应适当，盐酸的腐蚀性太强，不能用于铝阳极氧化；硼酸和硼酸铵的溶解能力太弱，除特殊应用外，一般情况也不适宜。工业生产中主要采用硫酸法、铬酸法、草酸

2、法和混合酸法，其中硫酸法应用最为广泛。2、机理：1阳极氧化的电极反应铝及铝合金阳极氧化液一般采用中等溶解能力的酸性溶液，如硫酸、草酸等，将铝及铝合金零件作为阳极，铅板为阴极，通以直流电，阴极上的反应为：2H+2e→H2↑而在阳极上，主要是水的放电：H2O－2e→[O]+2H通过电子显微镜、示踪原于等现代测试方法，对氧化膜形成过程提出了新的观点，在阳极上铝原子失去电子而氧化：Al－3e→Al2Al3＋3＋++＋3O2－→Al2O3与铝结合的氧离子来自哪个原子团或离子尚不得而知，实际上阳极反应过程是相当复杂的，一些问题仍在探索中。在氧化膜／溶液界面上还发生氧化

3、膜的化学溶解：Al2O3＋3H2SO4→Al2(SO4)3＋3H2O2Al+3[O]→A12O3＋1670kJAB段阻挡层形成通电开始的几秒至十几秒时间内，电压随时间急剧增加到最大值，称为临界电压或形成电压。说明在阳极上形成了连续的、无孔的薄膜层，具有较高的电阻，称为阻挡层。随着膜层加厚，电阻增大，引起槽电压急剧地呈直线上升，阻挡层的出现阻碍了膜层的继续加厚。阻挡层的厚度与形成电压成正比，形成电压越高，阻挡层越厚；而与氧化膜在溶液中的溶解速度成反比。在普通硫酸阳极氧化时采用13V—18V槽电压，则阻挡层厚度约为0.01μm～0.015μm。温度对形成电压的

4、影响很大，温度高，溶液对膜的溶解作用强，阻挡层薄，形成电压低。这一段的特点是氧化膜的生成速度远大于溶解速度。BC段膜孔的出现阳极电压达到最大值后开始有所下降，这时由于阻挡层膨胀而变得凹凸不平，凹处电阻较小而电流较大，在电场作用下发生电化学溶解，以及溶液侵蚀的化学溶解，凹处不断加深而出现孔穴，这时电阻减小而电压下降。CD段多孔层增厚大约在阳极氧化20s后，电压趋向平稳，随着氧化的进行，电压稍有增加，但幅度很小。这说明阻挡层在不断地被溶解，孔穴逐淅变成孔隙而形成多孔层，电流通过每一个膜孔，新的阻挡层又在生成。这时阻挡层的生长和溶解的速度达到动态平衡，阻挡层的厚

5、度保持不变，而多孔层则不断增厚。多孔层的厚度取决于工艺条件，主要因素是温度。由于氧化生成热和溶液的焦耳热使溶液温度升高，对膜层的溶解速度也随之加大。当多孔层的形成速度与溶解速度达到平衡时，氧化膜的厚度也就不会再继续增加。该平衡到来的时间愈长，则氧化膜愈厚。氧化膜孔隙的形成可通过电渗现象来解释，如图26—2所示。部分孔壁水化氧化膜带负电，新鲜的酸溶液从孔中心直人孔底，在孔底处因酸溶液的溶解而形成富Al的液体，带正电。在电场作用下发生电渗流，使富Al3＋3＋液体只能沿孔壁向外流动，而新鲜溶液又从中心向底部补充，使孔内液体不断更新，结果孔底继续溶解而加深。沿孔壁

6、向外流动的高Al液体对膜已失去溶解能力，因此随氧化时间的延续，使孔不断加深，逐渐形成多孔层。孔隙的存在和孔内溶液的不断更新，使离子可以通行无阻，因此在多孔层建立过程中电阻变化不大．电压也就比较平稳。3＋3、工艺流程如下：机械准备——除油——水洗——浸蚀(或化学抛光、电化学抛光)——水洗——阳极氧化——水洗——着色——水洗——封闭——水洗——干燥4、硫酸阳极氧化铝及铝合金硫酸阳极氧化可在硫酸或含有添加剂的硫酸溶液中进行。常用的工艺规范列于表26—2。表26—2硫酸阳极氧化工艺规范配方成分及操作条件1硫酸H2SO4(d=1.84)／g2L－1－12150~16

7、03150~2005~64150~16050180~200草酸C2H2O422H2O／g2L甘油C3H8O7／g2L温度/℃电流密度／A2dm电压／V－2－115～250.8～1.512～2220±11.1～1.518～2015～250.8～1.218～24201～316～18配方1为通用配方；配方2适合建筑用铝合金，电源用直流或脉冲；配方3、4为有添加剂的溶液。阳极氧化过程中，溶液需适当搅拌，可通入干燥的压缩空气或移动极杆。铝阳极氧化的电流效率在室温下通常为60％－70％。氧化时间视所需膜厚来定，并与电流密度和温度有关，一般防护装饰性膜为30min～40

8、min，需要着色时选上限或更长时间；含铜量高的铝合金需要较长的氧化