电镀工艺学 教学课件 作者 冯立明 王玥 主编电镀工艺学-17.ppt

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1、第9章金属的氧化、磷化和着色9.1铝合金氧化与着色性质概述：银白色金属，原子量26.98，密度2.7g/cm3，熔点659.8℃，标准电极电位-1.66V，纯铝的强度低；铝是两性金属，化学性质活泼，易形成氧化膜；铝合金具有较高机械强度，优良导热性及导电性。化学氧化、电化学氧化、微弧氧化（１）化学氧化原理在含有氧化剂的弱酸性或弱碱性溶液中生成致密的耐蚀性高的膜层。弱碱性溶液：Al3+＋OH-→AlOOH→γ-Al2O3·H2O厚度可达3～4μm弱酸性溶液：（磷酸、铬酸和氟化物）Al3+＋H3PO4→Al2O3、AlPO4、Cr2O72-CrPO4薄

2、膜厚度可达到2～3μm9.1.1铝及铝合金化学氧化组成/g·L-1及工艺弱碱性氧化组成/g·L-1及工艺酸性氧化123456Na2CO3505040~80H3PO4/mL·L-150~6010~15Na2CrO41515CrO320~251~23.5~4NaOH5~10NH4HF3~3.5NaF3~3.5(NH4)2HPO42~2.5KMnO410~30H3BO31~1.21~3Cr2(CO3)320~35NaF3~50.5~0.8Na2HPO45Na2Cr2O7·2H2O-13~3.5温度/℃60~7095~10090~100pH1.5时间/m

3、in5~1010~303~5温度/℃30~40室温30时间/min2~85~153适用于纯铝及铝锰、铝镁等合金，但不适合含铜量高于4％的铝合金适用于含铜的铝合金，但不适合于含镁量高于5％的铝合金适用于大多数铝合金，也适用于硬铝合金；无色至带黄绿的灰蓝色，厚0.5~5μm，致密，硬度及耐蚀性高，需封闭处理无色至彩虹色，适用于处理后需变形的零件，也适合铝铸件，不需封闭处理转化膜后需涂装处理的铝薄板卷材（２）铝及铝合金化学氧化工艺目的：提高其耐蚀性。封闭方法：１）重铬酸钾30~60g/L，温度90～95℃，时间5～10min；２）铬酐5g/L，温度40

4、℃～45℃，时间10s~15s。注意事项：作为涂装底层时则不进行封闭。（３）铝及合金化学氧化后封闭处理铅板、不锈钢板为阴极阳极氧化:（Anodizing，Anodicoxidation）将铝及其合金置于适当的电解液中作为阳极电解处理。厚度可达几十至几百微米.耐蚀性、耐磨性及装饰性等有明显的提高。不同电解液及工艺，可获得不同性能的氧化膜层。9.1.2铝及合金的电化学氧化具有较好的导电能力；降低欧姆电阻所产生的热量；使氧化反应正常进行；电解液对金属铝和氧化膜有一定的溶解能力。对电解液的基本要求：对氧化膜不溶解的酸：得到极薄的无孔层，膜不能加厚。硼酸、

5、柠檬酸、戊二酸溶解能力不能过强：得不到膜。盐酸、氢氧化钠中等溶解能力的酸：常采用硫酸、磷酸、铬酸、草酸等。例如：铝及合金阳极氧化过程的电极反应阳极反应：阴极反应：化学溶解反应：临界电压阳极氧化电压一时间曲线分析◎◎◎(1)铝及合金阳极氧化膜形成机理下降幅度为10%-15%◎：无孔层形成（阻挡层）特点：氧化膜的生成速度>>溶解速度。临界电压受电解液温度的影响很大。膜具有较高的电阻，如：普通硫酸液，采用13～18V槽电压，无孔层厚度约为0.01～0.015μm。(1)铝及合金阳极氧化膜形成过程◎膜孔的出现电解液对膜层有溶解作用，电压下降。电化学反应可

6、继续进行，氧化膜继续生长。◎多孔层的增厚氧化膜的生成与溶解在每个孔穴的底部进行，孔穴不断加深形成孔隙和孔壁。氧化膜的生长是向着金属那一面进行。电渗示意图因电位差的影响，带电质点相对于固体壁发生电渗作用，即贴近孔壁带正电荷的液层向孔外流，而外部新鲜电解液沿孔的中心轴流入孔内，促使孔内的电解液不断更新，从而使孔加深扩大。电渗的作用：工艺流程：表面前处理→阳极氧化→着色处理→封闭处理常用工艺：普通硫酸阳极氧化工艺硬质阳极氧化铬酸阳极氧化草酸阳极氧化磷酸阳极氧化（2）铝及合金阳极氧化工艺特点：槽电压低、维护方便，成本较低；允许杂质含量范围较宽；膜层厚度为

7、5～20μm、吸附性好；用途：铝件的防护和装饰。注意：不适用于孔大的铸铝件、点焊和铆接组合件。普通硫酸阳极氧化工艺硫酸质量浓度的影响浓度高，膜化学溶解速度加快，膜软薄，空隙多，吸附力强，染色性能强。浓度低，氧化膜生长速度较快，空隙较低，硬度高，耐磨性和反光性好。温度的影响10-20C，氧化膜多孔，吸附性好，有弹性，宜染色高于26C，氧化膜疏松且硬度低；低于10C，氧化膜厚度增大，硬度高，耐磨性好，空隙低电流密度的影响提高电流密度，生长速度较快，氧化时间缩短，膜层化学溶解量减少，膜较硬，耐磨性好。过高，放热大，膜溶解作用增加，导致生长速度反而

8、下降。过低，氧化时间很长，膜层疏松，硬度降低特点：采用压缩空气搅拌及较低的温度；直流、交流、交直流叠加及脉冲电流。氧化膜的厚度可达250