铝合金阳极氧化原理课件.ppt

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1、产品开发工程处阳极技术部2018.08讲师：张*****电话：*********铝合金阳极氧化原理1.概述3.铝合金的阳极氧化目录2.铝合金基本常识1.概述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。2.铝合金基本常识1×××系为工业纯铝（Al)2×××系为铝铜合金铝板（Al--Cu)3×××系为铝锰合金铝板(Al--Mn)4×××系为铝硅合金铝板(Al--Si)5×××系为铝镁

2、合金铝板(Al--Mg)6×××系为铝镁硅合金铝板(AL--Mg--Si)7×××系为铝锌合金铝板[AL--Zn--Mg--(Cu)]8×××系为铝与其他元素常用铝合金分类2.铝合金基本常识铝的物理性质（1）铝合金的突出特点是密度小、强度高；铝的密度为2.7g/cm3；（2）塑性高：铝及铝合金具有优良的延展性，可以通过挤压、轧制成各种形状的产品；（3）导电性好：仅次于金、银、铜；（4）耐腐蚀：易生成氧化膜后具有很好的耐腐蚀性；（5）易表面处理：如阳极氧化、电镀、喷涂、电泳、镭雕等，提高了铝的装饰性和防护效果。2.铝合金

3、基本常识铝的化学性质（1）铝的化学性质活泼，在干燥空气中铝的表面立即生成约5nm的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并能耐水；（2）铝的粉末与空气混合则极易燃烧，熔融的铝能与水剧烈的反应，高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属；（3）铝是两性金属，既溶于强碱，又能与稀酸反应；（4）铝在大气中具有良好的耐蚀性，但纯铝的强度低，只有通过合金化才能得到可做结构材料使用的各种铝合金；3.铝合金的阳极氧化阳极氧化：在酸性溶液中，电流通过时，阴极上，析出氢气；阳极上，析出的氧（包括分子氧、原子氢和离子氧），通常在反应中以O2表示，作

4、为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成氧化铝。铝氧化膜的优点（1）耐蚀性，膜厚及封孔质量直接影响使用性能；（2）硬度和耐磨性，铝基体的硬度为HV100，普通阳极氧化膜的硬度约HV300，硬质氧化膜可达HV500，硬度和耐磨性是一致的；（3）装饰性，既保持金属的光泽和质感，又可以染色成丰富多彩的彩色；（4）电绝缘性，铝是良导电体，而氧化膜则是高电阻的绝缘膜。绝缘击穿电压可达30~200V/um；（5）透明性，铝纯度越高，氧化膜透明度越高；（6）功能性，利用氧化膜的多孔性，可在微孔中沉积功能性微粒，得到功能性材料。因为在空气

5、中生成的自然氧化膜只有0.01～0.1m厚，装饰性及防护性较差，经阳极化处理，可以使氧化膜增厚至几十微米，甚至几百微米。铝是比较活泼的金属(标准电位-1.66V)，又是易钝化金属，在空气中表面很容易生成天然氧化物膜，为什么还要进行阳极氧化?铝及铝合金的阳极氧化是如何进行?金属活动顺序表金属原子CsLiKCaNaMgAlMnZnCr金属离子Cs+Li+K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Mn2+Zn2+Cr3+E0（V）-3.02-3.01-2.92-2.87-2.71-2.37-1.66-1.18-0.76-0.71F

6、eCoNiSnPbH2CuHgAgPtAuFe2+Co2+Ni2+Sn2+Pb2+H+Cu2+Hg2+Ag+Pt2+Au3+-0.44-0.28-0.23-0.14-0.1300.340.7960.7991.21.42氧化膜的形成与生长氧化膜的形成与生长中等溶解能力的酸性溶液，石墨/铅/纯铝作为阴极，仅起导电作用阳极反应：阴极反应：同时酸对铝和生成的氧化膜进行化学溶解氧化膜的形成与生长电极反应在通入阳极电流的情况下，铝表面上同时发生氧化物生成反应(成膜反应)和氧化物的溶解反应(溶膜反应)：控制溶液组成和工艺条件，可以使

7、成膜反应速度大于溶膜反应速度，就能使铝表面生成需要厚度的氧化物膜。2Al+3H2O=Al2O3+6H++6e(成膜反应)Al2O3+6H+=Al3++3H2O(溶膜反应)氧化膜的形成与生长铝阳极化生成的氧化膜包括密膜层和孔膜层。密膜层(阻挡层)厚度很小，孔膜层存在大量孔隙(每平方厘米上亿个)，因此可以着色处理，获得装饰性外观。氧化膜的结构如何？通过电子显微镜观察，在硫酸、草酸、铬酸和磷酸等电解液中生成的氧化膜的结构基本相似，其孔体都是六角形结构。靠近金属铝的内层为密膜层(阻挡层)，厚度0.01～0.05m，电阻率高达

8、109m，显微硬度可达15000MPa。外层为孔膜层，厚度可达250m，疏松多孔，电阻率低(105m)。孔壁厚度孔体大小多孔层厚度孔穴直径阻挡层厚度阳极氧化膜理想结构图氧化膜的形成与生长氧化膜的结构氧化膜的形成与生长阳极氧化电压决定氧化膜的孔径大小，低压生成的膜孔径小，孔数多，而高压生成的膜孔径大，孔数小，一定范围内高压有利