表面处理技术概论 教学课件 作者 刘光明 主编第四章 转化膜技术.ppt

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1、第四章转化膜技术目录4.1转化膜技术简介4.2阳极氧化4.3微弧氧化4.4化学氧化4.5金属的磷化4.6金属的铬酸盐钝化4.7着色处理技术思考题4.1转化膜技术简介4.1.1转化膜的分类4.1.2化学转化膜常用处理方法4.1.3防护性能4.1.4表面转化膜用途4.1转化膜技术简介转化膜是指由金属的外层原子和选配的介质的阴离子反应而在金属表面上生成的膜层。镁合金摩托车端盖磷酸盐转化膜它的生成必须有基底金属的直接参与，也就是说，它是处在表层的基底金属直接同选定介质中的阴离子反应，使之达成自身转化的产物（MmAn）。由此可见，化学转化膜的形成实际上可以看作是受控的金属腐蚀的过程。电子是视为反应产物

2、来表征的。化学转化膜的形成既可是金属/介质界面间的纯化学反应，也可以是在施加外电源的条件下所进行的电化学反应。4.1.1转化膜的分类按是否存在外加电流分类：化学转化膜与电化学转化膜按膜的主要组成物分类：氧化物膜；铬酸盐膜、磷酸盐膜及草酸盐膜等按界面反应类型：转化膜与伪转化膜两类按基体金属种类：钢铁转化膜、铝材转化膜、锌材转化膜、铜材转化膜及镁材转化膜按用途分：涂装底层转化膜、塑性加工用转化膜、除锈用转化膜、装饰性转化膜、减摩或耐磨性转化膜及绝缘性转化膜等按形成膜层时所采用的介质分：氧化物膜－氧化；磷酸盐膜－磷化；铬酸盐膜－钝化4.1.2化学转化膜常用处理方法方法特点适用范围浸渍法工艺简单易控

3、制，由预处理、转化处理、后处理等多种工序组合而成。投资与生产成本较低、生产效率较低、不易自动化可处理各类零件，尤其适用于几何形状复杂的零件。常用于铝合金的化学氧化、钢铁氧化或磷化、锌材钝化等阳极化法阳极氧化膜比一般化学氧化膜性能更优越。需外加电源设备，电解磷化可加速成膜过程适用于铝、镁、钛及其合金阳极氧化处理。可获得各种性能的化学转化膜喷淋法易实现机械化或自动化作业，生产效率高，转化处理周期短、成本低，但设备投资大适用于几何形状简单、表面腐蚀程度较轻的大批量零件刷涂法无需专用处理设备，投资最省、工艺灵活简便。但生产效率低、转化膜性能差、膜层质量不易保证适用于大尺寸工件局部处理或小批零件以及转

4、化膜局部修理化学转化膜常用方法、特点及适用范围4.1.3防护性能主要是依靠将化学性质活泼的金属单质转化为化学性质不活泼的金属化合物，如氧化物、铬酸盐、磷酸盐等，提高金属在环境中的热力学稳定性。一般来说，化学转化膜的防护效果取决于下列几个因素。①被处理基体金属的本质。②转化膜的类型、组成和结构。③膜层的处理质量，如与基体金属的结合力、孔隙率等。④使用的环境。4.1.4表面转化膜用途⑴提高材料的耐蚀性；氧化或磷化⑵提高材料的减摩耐磨性；磷化⑶提高材料的装饰性；钝化；着色⑷用作涂装底层；磷化膜⑸绝缘；磷化膜⑹防爆；瓦斯，粉尘，铝及铝合金与不锈钢碰撞易通过铝热反应发生火花引爆。4.2阳极氧化4.2.

5、1铝及铝合金的阳极氧化4.2.2铝阳极氧化膜的着色和封闭4.2.3镁合金阳极氧化4.2阳极氧化阳极氧化的主要用途包括以下几点：⑴作为防护层：阳极氧化膜在空气中有足够的稳定性，能够大大提高铝制品表面的耐蚀性能。⑵作为防护-装饰层：在硫酸溶液中进行阳极氧化得到的膜具有较高的透明度，经着色处理后能得到各种鲜艳的色彩，在特殊工艺条件下还可以得到具有瓷质外观的氧化层。⑶作为耐磨层：阳极氧化膜具有很高的硬度，可以提高制品表面的耐磨性。⑷作为绝缘层：阳极氧化膜具有很高的绝缘电阻和击穿电压，可以用作电解电容器的电介质或电器制品的绝缘层。⑸作为喷漆底层：阳极氧化膜具有多孔性和良好的吸附特性，作为喷漆或其他有机

6、覆盖层的底层，可以提高漆或其他有机物膜与基体的结合力。⑹作为电镀底层：利用阳极氧化膜的多孔性，可以提高金属镀层与基体的结合力。4.2.1铝及铝合金的阳极氧化铝阳极氧化是将铝及其合金置于相应电解液（如硫酸、铬酸、草酸等）中作为阳极，在特定条件和外加电流作用下，进行电解。⑴原理铝是两性金属，铝表面氧化物膜的生成既与点位有关，也与溶液的pH值有关。一般认为，铝和铝合金在碱性和酸性两种电解液里都能进行阳极氧化，最常用的是酸性电解液，工业上铝及铝合金的进行阳极氧化时，所用的电解液一般为中等溶解能力的酸性溶液，如硫酸、铬酸、草酸等，铅作为阴极，仅起导电作用。铝及铝合金进行阳极氧化时，由于电解质是强酸性的

7、，阳极电位较高，因此阳极反应首先是水的电解，产生初生态的[O]，氧原子立即对铝发生氧化反应，生成氧化铝，即薄而致密的阳极氧化膜。阳极发生的反应如下：H2O-2e-→[O]+2H+2Al+3[O]→A12O3阴极只是起导电作用和析氢反应：2H++2e-→H2↑同时酸对铝和生成的氧化膜进行化学溶解：2Al+6H+→2Al3++3H2↑A12O3+6H+→2A13++3H2O因此,氧化膜的生长与溶解同时进行，只是在