文档介绍：铝及铝合金的阳极氧化
铝及铝合金的阳极氧化
1、什么使阳极氧化
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。
通过控制反应条件(不同类型、不同浓度的电解液、控制氧化时的工艺条件)可以获得不同性质、不同厚度的阳极氧化膜,在硫酸、铬酸、草酸电解液中,---。
铝及铝合金的阳极氧化
2、铝及铝合金阳极氧化膜的性质合用途
(1)氧化膜结构的多孔性,蜂窝状结构,膜成的孔隙率与电解液的溶解能力和膜成的生长速度有关,也就是说决定于电解质的类型和氧化的工艺条件。比如,在硫酸溶液中形成的氧化膜,每平方微米大约有800个孔,(,%)在草酸溶液中形成的氧化膜每平方微米大约是60个孔,(,孔隙率为8%)所以我们可以根据氧化膜的不同要求选择不同类型的电解液。氧化膜的这种多孔性,使膜层具有很好的吸附能力,可以作涂镀层的底层,氧化膜还可以被染成各种不同的颜色,提高金属的装饰效果。
铝及铝合金的阳极氧化
(2)氧化膜的耐磨性,纯氧化铝的硬度非常高,HV=1960,普通阳极氧化铝的氧化膜硬度大约在196-490HV,(因为氧化膜带有孔隙,所以硬度要低很多),采用硬质阳极氧化工艺,氧化膜的硬度可达1176-1470HV,因为硬度高,所以氧化膜的耐磨性非常好,如果膜层吸附润滑剂,还能进一步提高它的耐磨性。
(3)氧化膜的耐蚀性,铝氧化膜在空气、土壤中都很稳定,同基体的结合力也很强,为提高耐蚀性,阳极氧化后的膜层要经封闭和喷涂处理。
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(4)氧化膜的绝缘性,铝的阳极氧化膜的阻抗较高,导热性也很低,稳定性可高达1500度,/(m•K)— W/(m•K)。所以电解电容器的电介质层或电器制品的绝缘层。
(5)氧化膜的结合力,氧化氧化膜于基体金属的结合力很强,很难用机械的方法将它们分离,即使膜层随金属弯曲,膜层仍于基体金属保持良好的结合,但氧化膜的塑性小,脆性大,当膜层受到较大的冲击负荷和弯曲变形时,会产生龟裂,所以这种氧化膜不易在机械作用下使用,可以用作油漆层的底层。
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二、阳极氧化膜的形成机理
铝及铝合金的阳极氧化就是在适当的电解液中,将铝或铝合金的制品作为阳极,铅作为阳阴极,(只起导电作用),在外加电流的作用下生成氧化膜的过程,电解液一般为中等溶解能力的酸性溶液。
阳极反应:H2O – 2e → O +2H+
3Al + 3O →Al2 O3
阴极反应:2H+ + 2e → H 2 ↑
反应的同时还伴随着酸对铝及生成的三氧化二铝的氧化膜的溶解
Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2 ↑
Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O
氧化膜的生成与溶解是同时进行的,氧化初期,膜的生成速度大于溶解速度,使膜的厚度不断增加,随着膜厚度的增加,电阻逐渐增大,膜的生成速度变慢,当膜的生成速度与溶解速度相等时,膜的厚度就一定了。
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第一阶段 : 无孔层的形成阶段,ab段,通电开始断时间(几秒到几十秒)内电压剧增,达到临界电压,(电压的最大值)表明这时阳极表面形成了连续、无孔的薄膜层。无孔层电阻较大,阻碍了膜的继续增厚,无孔层的厚度与形成电压成正比,氧化膜在电解液中溶解速度成反比。~
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第二阶段:多孔层形成阶段,bc段,在膜最薄的地方将首先被溶解出空穴来,电解液就可以通过这些空穴到达铝的新鲜表面,电化学反应得以继续进行,电阻减小,电压随之下降(下降幅度为最高值的10~15%),膜上出现多孔层。
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第三阶段:多孔层增厚,cd段,这时电压平稳而缓慢的上升,这时无孔层不断被溶解成多孔层,新的无孔层友在生长,这样多孔层就在不断增厚,当生成速度与溶解速度达到动态平衡时,膜的厚度就不再增加,这时反应就应该停止了。
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三、铝及铝合金的阳极氧化工艺
1、硫酸阳极氧化
以稀硫酸作电解液,对铝及铝合金进行阳极氧化,膜的厚度可达5um—20um,膜的吸附性好,无色透明,工艺简单,操作方便。
硫酸阳极氧化的工艺规范