表面處理陽極工藝課程(編輯修改稿)
2025-03-02 09:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 鋁及其合金在相應(yīng)的電解液和特定的工藝條件下 ,由于外加電流的作用下 ,在鋁制品 (陽極 )上形成一層氧化膜的過程 .陽極氧化如果沒有特別指明，通常是指硫酸陽極氧化 。 1 水電解： ： ： 注意：這個反應(yīng)很快，在通電幾秒鐘就可以生成一層很薄無孔、致密的、附著力很強且具有高絕緣性的氧化膜（膜厚約 — ），持續(xù)通電，膜層不斷增厚。 這一過程伴隨著膜的溶解，使鋁表面形成大量的小孔： Al2O3 ＋ 3H2SO4 → Al2(SO4)3 ＋ 3H2O 3. ?? ??? ?? OHHOH 通電2 ???? 22e H? ? ?? ??? HOOH 2e32][32 OALOAL ??氧化膜的成長示意圖 電流密度一定，電壓隨時間的關(guān)系 陽極氧化膜的生長過程 鋁及鋁合金在陽極氧化過程中 ， 氧化膜的電化學(xué)生成和化學(xué)溶解是同時發(fā)生的 ， （ 1）開始階段 ， 膜的生成速率 溶解速率 ， 膜層不斷變厚； （ 2） 慢慢的 ， 由于生成的氧化膜具有絕緣性 ， 電阻增大 ， 電流密度減小 ， 膜的生成速率減慢 ， 當生成速率 =溶解速率時 ， 膜層不在增厚 。 A BC 鋁 基件阻 擋 層多孔層Al 2 O 3 .H 2 O分析致密的無空層 A區(qū)、多孔層 C區(qū)的形成： ? 圖二中 A區(qū)： 在通電后幾秒中，就會在鋁表面生成一層致密無孔的氧化膜，也稱之為阻擋層；特點：堅硬，牢固 。 ? 圖二中 C區(qū) ： 氧化膜 孔隙 的形成可通過 電滲現(xiàn)象來 解釋（圖一）。部分 孔壁 水化氧化膜帶負電 ， ? 新鮮 的酸溶液從孔中心直人孔底，在孔底處因酸溶液的溶解而形成 富 Al3＋ 的液體，帶正電 。在電場作用下發(fā)生電滲流，使富 Al3＋ 液體只能沿孔壁 向外流動 ，而新鮮溶液又從中心向底部補充，使孔內(nèi)液體不斷更新，結(jié)果孔底繼續(xù)溶解而加深。沿孔壁向外流動的高 Al3＋ 液體對膜已失去溶解能力，因此隨氧化時間的延續(xù)，使孔不斷加深，逐漸形成多孔 層。 圖二 圖一 新鮮的酸溶液 富 Al3＋ 的液體 負電 圖二中 B區(qū) 膜孔的出現(xiàn) 陽極電壓達到最大值后開始有所下降 ， 這時由于阻擋層膨脹而變得凹凸不平 ， 凹處電阻較小而電流較大 ， 在電場作用下發(fā)生電化學(xué)溶解 ， 以及溶液侵蝕的化學(xué)溶解 ， 凹處不斷加深而出現(xiàn)孔穴 ， 這時電阻減小而電壓下降 。 氧化膜的孔隙作用 ：具有良好的吸附性，陽極后可染成各種顏色，獲得良好的裝飾性外觀。 ，孔隙率 12%—30%，面密度大約（ 4—5） *108個 /mm2。 注：從上面的數(shù)據(jù)中可以得出結(jié)論（ 1）與其它酸相比，采用硫酸陽極時，膜孔隙數(shù)多，吸附性好；（ 2）當條件一定時，電壓越低，生成的膜的孔隙數(shù)越多，吸附性越好。 從電子顯徽鏡觀察證實，陽極氧化膜由阻擋層和多孔層所組成。阻擋層是薄而無孔的，而多孔層則由許多六棱柱體的氧化物單元所組成，形似蜂窩狀結(jié)構(gòu)。每個單元的中心有一小孔直通鋁表面的阻擋層，孔壁為較致密的氧化物。氧化物單元又稱膜胞，圖 26—3所示是鋁在 4％磷酸中 120V電壓下形成的氧化膜結(jié)構(gòu)模型。 電解液 硫酸 15%（質(zhì)量分數(shù)） 10℃ 草酸 25℃ 鉻酸 50℃ 磷酸 25℃ 電壓 /V 15 20 30 20 40 60 20 40 60 20 40 60 孔隙數(shù) 108個 /cm2 772 518 277 35
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