【整理】阳极氧化ppt课件.ppt

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1、第6章阳极氧化燕山大学应用化学系于升学教授硬质阳极氧化膜阳极氧化膜着色铝及其合金的阳极化6.1概述6.2铝阳极化的原理6.3铝和铝合金的阳极化工艺6.4阳极氧化膜的着色与封闭（1）化学氧化法就是将铝及其合金制品置于化学溶液中处理获得的氧化膜。化学氧化法具有设备简单、操作方便、成本低等优点。化学氧化得到的膜较薄(约0.5—4μm)，具有一定的抗腐蚀能力，但低于阳极氧化膜，且质软不耐磨，一般不宜单独使用。可用作油漆底层或用于对铆钉、垫片等小件的处理。（2）阳极氧化（电化学氧化法）用电化学方法在铝及其合金制品表面获得的氧化膜，具有良好的机械性能、耐磨性能和电气的绝缘性能，同时

2、用以精饰铝制品的表面。阳极氧化生成的氧化膜较厚，一般在5—20μm，最后的膜层可达到300μm左右。铝及其合金的阳极氧化膜(一)作为防护层阳极氧化膜在空气中有足够稳定性，能够大大提高铝制品表面的耐腐蚀性能。铝及其合金的阳极氧化膜的综合性能优于化学氧化膜，在工业上有着更为广泛的应用：(二)作为防护一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。(三)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。(四)作为电绝缘层阳极氧化膜具有很高的绝缘电阻和击穿电压，每微米厚度

3、可耐25v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。(五)用作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覆盖层的底层，可以提高漆膜或其他有机物膜与基体的结合力。(六)用作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。(七)开发中的其他功能用途在多孔膜中沉积磁性合金作记忆元件、太阳能吸收板、超高硬质膜、干润滑膜、触媒膜等。硬质阳极氧化膜技术数据：1、硬质氧化膜层外观呈灰色或古铜色，根据材料而定。2、硬质氧化膜厚度达到30-150微米，膜层可承受精密磨床磨削加工。3、硬质氧化膜层硬度，显微镜硬度，450-550。4、

4、硬质氧化膜层耐磨性能；连续运转1100000转，膜无痕迹。5、硬质氧化膜绝缘性能；磨层厚度80-100微米耐压1500-2000伏。6、硬质氧化膜层抗盐雾性能；磨层优0-100微米耐热1000-1300度，抗盐雾86000-8000度。因为在空气中生成的自然氧化物膜只有0.01～0.1m厚，保护作用很差。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。阳极氧化得到的氧化膜与基体金属结合十分牢固，具有良好的耐蚀性、装饰性、耐磨性、电绝缘性，可以获得多种应用。铝及铝合金的阳极化是将铝(或铝合金)制品浸在电解液(硫酸、铬酸、草酸溶液，以硫酸溶液应用最广)中，作为

5、阳极通电进行电解，使铝表面生成需要厚度的氧化物膜。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?铝及铝合金的阳极化如何进行?阳极化过程中发生什么反应?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)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

6、)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。不管是着色或不着色的阳极化膜，都需要进行封闭，使孔闭合以提高膜的保护性能和保持着色效果。氧化膜的结构如何？2.铝及其合金的阳极化2.1概述2.2铝阳极化的原理2.3铝和铝合金的阳极化工艺2.4阳极氧化膜的着色与封闭？成膜反应究竟是如何进行？为什么阳极化要使用酸性溶液？由铝的电位-pH图知，在pH=4.45～8.58之间为“钝化区”，即铝的氧化物处于热力学稳定状态的电位-pH范围。由于这种状态下的氧化物膜极薄，在工业上的应用价值很有限。因此，为了得到厚度满足要求的氧化物膜，阳极化过程的条

7、件必须越出钝化区。铝的阳极化使用酸性溶液，就是这个道理。在酸性溶液中，铝的氧化物虽然不处于热力学稳定状态，但可以处于介稳状态(虚线以上的区域)。氧化物膜在有限溶解的同时继续生成，厚度达到工业应用的要求。在铝的阳极化过程中，铝作为阳极，表面发生氧化反应Al=Al3++3e(铝的溶解)2H2O=O2+4H++4e(析氧)2Al+3H2O=Al2O3+6H++6e(成膜反应)成膜反应可以分解为：H2O=[O]+2H++2e2Al+3[O]=Al2O3在阴极上发生析氢反应：2H++2e=H2在酸溶液中，铝表面的氧化物发生化学溶解：Al2O3+