铝及铝合金阳极氧化处理.pdf

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1、第七篇化学转化膜新工艺、新技术第三章铝及铝合金的阳极氧化工艺第一节概述阳极氧化是指在适当的电解液中，以金属作为阳极，在外加电流作用下，使其表面生成氧化膜的方法。通过选用不同类型、不同浓度的电解液，以及控制氧化时的工艺条件，可以获得具有不同性质、厚度在几十至几百微米（铝自然氧化膜层厚!"!#!!$%!"!#&!$）的阳极氧化膜。下面所述的是铝及其合金的氧化膜的性质和用途。#"氧化膜结构的多孔性。氧化膜具有多孔的蜂窝状结构，膜层的空隙率决定于电解液的类型和氧化的工艺条件。氧化膜的多孔结构，可使膜层对各种有机物、树脂、地蜡、无机物、染料及油漆等表现出良好的吸附能力，可作为涂镀层的底层，也可将氧化膜染

2、成各种不同的颜色，提高金属的装饰效果。’"氧化膜的耐磨性。铝氧化膜具有很高的硬度，可以提高金属表面的耐磨性。当膜层吸附润滑剂后，能进一步提高其耐磨性。("氧化膜的耐蚀性。铝氧化膜在大气中很稳定，因此具有较好的耐蚀性，其耐蚀能力与膜层厚度、组成、空隙率、基体材料的成分以及结构的完整性有关。为提高膜的耐蚀能力，阳极氧化后的膜层通常再进行封闭或喷漆处理。)"氧化膜的电绝缘性。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层或电器制品的绝缘层。&"氧化膜的绝热性。铝氧化膜是一种良好的绝热层，其稳定性可达#&!!*，因此在·&!+·第三章铝及铝合金的阳极氧化工艺瞬间高温下工作的零件，

3、由于氧化膜的存在，可防止铝的熔化。氧化膜的热导率很低，约为!"#$%&（’(·)）*$"+,&（’(·)）。,"氧化膜的结合力。阳极氧化膜与基体金属的结合力很强，很难用机械方法将它们分离，即使膜层随基体弯曲直至破裂，膜层与基体金属仍保持良好的结合。第二节阳极氧化膜的形成机理铝及其合金的阳极氧化所用的电解液一般为中等溶解能力的酸性溶液，铅作为阴极，仅起导电作用。铝及其合金进行阳极氧化时，在阳极发生下列反应：1-+./+0!.1+-+2314.!23+.4在阴极发生下列反应：1+-1+0!-+"同时酸对铝和生成的氧化膜进行化学溶解，其反应如下：141+231,-!+2314-+"14123+.41

4、,-!+2314-+.氧化膜的生成与溶解同时进行，氧化初期，膜的生成速度大于溶解速度，膜的厚度不断增加；随着厚度的增加，其电阻也增大，结果使膜的生长速度减慢，一直到与膜溶解速度相等时，膜的厚度才为一定值。此外，还可以通过阳极氧化的电压一时间曲线来说明氧化膜的生成规律（图5/4/$）。图5/4/$阳极氧化特性曲线与氧化膜生长过程示意图整个阳极氧化电压—时间曲线大致分为三段：·6!%·第七篇化学转化膜新工艺、新技术第一段!：无孔层形成。曲线"#段，通电刚开始的几秒到几十秒时间内，电压由零急剧增至最大值，该值称为临界电压。表明此时在阳极表面形成了连续的、无孔的薄膜层。此膜的出现阻碍了膜层的继续加厚。

5、无孔层的厚度与形成电压成正比，与氧化膜在电解液中的溶解速度成反比。第二段$：多孔层形成。曲线#%段，电压达到最大值以后，开始有所下降，其下降幅度为最大值的!"#$!%#。表明无孔膜开始被电解液溶解，出现多孔层。第三段&：多孔层增厚。曲线%’段，经过约&"’的氧化，电压开始进入平稳而缓慢的上升阶段。表明无孔层在不断地被溶解形成多孔层的同时，新的无孔层又在生长，也就是说多孔层在不断增厚，在每一个膜胞的底部进行着膜的生成和溶解的过程。当膜的生成速度和溶解速度达到动态平衡时，即使氧化时间再延长，氧化膜的厚度也不会再增加，此时应停止阳极氧化过程。第三节铝及其合金的阳极氧化工艺铝及其合金阳极氧化的方法很多

6、，这里主要介绍常用的硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化和草酸阳极氧化。铝及其合金的其他阳极氧化法还有硬质阳极氧化、瓷质阳极氧化等。一、硫酸阳极氧化在稀硫酸电解液中通以直流或交流电对铝及其合金进行阳极氧化。可获得%!($&"!(厚，吸附性较好的无色透明氧化膜。该法工艺简单，溶液稳定，操作方便。表)*+*!是硫酸阳极氧化的工艺规范。表)*+*!硫酸阳极氧化的工艺规范溶液组成的质量浓度直流法交流法*!,-·.配方!配方&硫酸!%"$&""!/"$!)"!""$!%"铝离子01+23&"3!%3&%工艺规范·%!"·第三章铝及铝合金的阳极氧化工艺溶液组成的质量浓度直流法交流法$%!"·#配方%配方&温度!’%

7、()&(*)+%()&(阳极电流密度!,·-.$&*/0)%/(*/1)2&)1电压!3%0)&(%2)&*%0)+*氧化时间!.45&*)1*2*&*)1*适用范围一般铝及铝合金装饰纯铝和铝镁合金装饰一般铝及铝合金装饰（一）硫酸的质量浓度的影响硫酸的质量浓度高，膜的化学溶解速度加快，所生成的膜薄且软，空隙多，吸附力强，染色性能好；降低硫酸的质量浓度，则氧化膜生长速度较快，而空隙率较低，硬度较高，