鋼鐵的氧化處理

鋼鐵的氧化處理鋼鐵的氧化處理俗稱發(fā)藍(發(fā)黑)，因為氧化處理后的零件表面生成的氧化膜呈黑色而得名?，F(xiàn)代工業(yè)上鋼鐵發(fā)藍采用高溫型和常溫型兩種工藝。無論高溫氧化還是常溫發(fā)黑，膜層厚度均只有0.6口m?1.5口m，故不影響零件的精度。鋼鐵經(jīng)發(fā)藍處理后雖可提高耐蝕性，但效果均不及金屬鍍層，也不如磷化層。氧化后的工件經(jīng)適當(dāng)?shù)暮筇幚?，可明顯提高其耐蝕性和潤滑性。鋼鐵氧化成本較低、工效高、保持精度，又無氫脆危險，常用作機械、精密儀器、兵器和日常用品的一般防護、裝飾。一些對氫脆很敏感的彈簧鋼、細鐵絲和薄鋼片也常用發(fā)藍膜作防護層。第一節(jié)鋼鐵高溫氧化法—、基本原理高溫發(fā)藍是將鋼鐵浸入濃氫氧化鈉溶液中，在大于l00°C的高溫下氧化處理，氧化膜的主要成分是磁性氧化鐵(Fe3O4)。其實膜層顏色并非都是藍黑色，它取決于鋼鐵材料的成分、表面狀態(tài)和氧化工藝規(guī)范。一般鋼鐵呈黑色和藍黑色；鑄鐵和含硅較高的鋼呈黑褐色。高溫發(fā)藍的機理相當(dāng)復(fù)雜，目前尚無定論，有化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)兩種假說?；瘜W(xué)成膜假說。鋼鐵表面在熱堿溶液和氧化劑作用下生成亞鐵酸鈉：亞鐵酸鈉進一步與溶液中的氧化劑反應(yīng)生成鐵酸鈉：Na2Fe02和Na2Fe204在濃堿中有較大的溶解度，但當(dāng)兩者混合在一起時會互相作用生成四氧化三鐵：四氧化三鐵在溶液中溶解度小，當(dāng)濃度達到飽和時結(jié)晶出來，先形成晶核，再長大成晶體，最終連成一片完整的膜。當(dāng)鋼鐵表面被氧化膜完全覆蓋后，溶液與基體被隔開，鐵的溶解和氧化膜的形成都隨之降低。在形成四氧化三鐵的同時，鐵酸鈉容易發(fā)生水解變成氫氧化鐵，稱為紅色掛灰，部分存在于溶液中，部分粘附于零件上不易洗脫，影響外觀質(zhì)量。電化學(xué)學(xué)說。鋼鐵氧化是一個電化學(xué)過程，即在微陽極區(qū)發(fā)生鐵的溶解反應(yīng)Fe-2efFe2+，在有氧化劑存在下的強堿溶液中生成鐵酸：而另一方面，在微陰極上FeOOH被還原：FeOOH和HFe02發(fā)生中和及脫水反應(yīng)生成Fe3O4:但并不排除部分Fe(OH)2在微陰極上氧化的可能性：鋼鐵的氧化速度與化學(xué)成分和金相組織有關(guān)，通常含碳量高的氧化速度快，氧化溫度可低一點，時間可縮短，低碳鋼則相反。為獲得較高的耐蝕性和無紅色掛灰的氧化膜可采用兩槽法，第一槽主要形成晶種，進而形成致密氧化膜，在第二槽中加厚。二、高溫氧化處理工藝高溫氧化工藝規(guī)范。溶液的配制。在氧化槽內(nèi)先加入2/3總體積的水，將計算量的氫氧化鈉在攪拌下慢慢加入槽內(nèi)，反應(yīng)劇烈放出大量的熱，要防止濺出。待其溶解后，在攪拌下加入亞硝酸鈉或硝酸鈉。全部溶解后稀至總體積攪勻。新配的溶液要進行“鐵屑處理”，或加入20%以下的舊溶液，使溶液中含有一定量的鐵，否則對氧化膜的附著力和均勻產(chǎn)生不良影響。高溫氧化工藝流程。堿性化學(xué)除油一熱水洗一冷水洗一酸洗一冷水洗兩次一氧化處理f回收f溫水洗f冷水洗—浸肥皂水或重鉻酸鈉溶液填充f干燥f浸油。氧化處理完經(jīng)水洗干凈后，在常溫下浸脫水防銹油。各成分和工藝參數(shù)的影響。氫氧化鈉。氫氧化鈉含量影響鋼鐵的氧化速度，高碳鋼氧化速度快，可采用較低的濃度(550g/L?650g/L)；而低碳鋼或合金氧化速度慢，故采用較高濃度(600g/L?700g/L)。當(dāng)氫氧化鈉濃度較高時氧化膜較厚，但膜層疏松多孔易出現(xiàn)紅色掛灰，如果氫氧化鈉超過llOOg/L,則磁性氧化鐵被溶解而不能成膜；氫氧化鈉濃度太低則氧化膜薄且表面發(fā)花，保護性能差。氧化劑。提高氧化劑的濃度可加快氧化速度，獲得的膜層致密牢固；當(dāng)氧化劑不足時氧化膜厚而疏松。通常采用亞硝酸鈉作氧化劑，所獲得的膜呈藍黑色，光澤較好。鐵離子。氧化液中需要一定量的鐵離子以獲得致密而結(jié)合力好的膜層，一般控制在0.5g/L?2g/L之間。當(dāng)鐵含量過高時會影響氧化速度且易出現(xiàn)紅色掛灰。氧化溫度、時間與鋼鐵含碳量 鋼鐵含碳量不同氧化速度也不同，含碳高者易氧化，故所需溫度較低、時間較短，反之亦然。高溫氧化常見故障及糾正方法。氧化處理。為提高氧化膜的耐蝕性，鋼鐵氧化后要進行肥皂或重鉻酸鹽填充處理(見表9-1-4)，然后清洗干燥，最后在105°C?IlO°C機油、錠子油或變壓器油中浸泡5min?10min，也可不經(jīng)填充處理直接浸入脫水防銹油中。第二節(jié)鋼鐵常溫氧化法傳統(tǒng)的高溫氧化法存在著 高、溫度高、能耗大、時間長、生產(chǎn)效率低等缺點，容易出現(xiàn)紅色掛灰，對于含Si、Mn、Ni、Cr量高的合金鋼及鑄鋼很難獲得理想的外觀。為節(jié)省能源，克服高溫法存在的問題，國內(nèi)在20世紀80年代中期開發(fā)和應(yīng)用常溫發(fā)藍(黑)的技術(shù)。20世紀90年代，在銅鹽和硒鹽液中加入了磷酸鹽，以其氧化與磷化相結(jié)合來提高膜層結(jié)合力，已取得了可喜進步?，F(xiàn)在市售的有名發(fā)黑劑大都加有磷酸鹽成分，其穩(wěn)定性和黑度也有提高，質(zhì)量可與高溫法媲美。近年來為消除硒酸鹽對環(huán)境的有害影響，又開發(fā)了無硒鹽常溫發(fā)黑技術(shù)，但尚不成熟。常溫發(fā)黑以其具有節(jié)能、效率高、成本低等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。一、 常溫發(fā)黑基本原理:常溫發(fā)黑劑是以亞硒酸鹽和硫酸銅為基本成分，再輔以其他化學(xué)藥品以改善成膜環(huán)境和提高成膜質(zhì)量，其成膜機理如下。在酸性條件下，鋼鐵與銅離子發(fā)生轉(zhuǎn)換反應(yīng)，析出的銅形成Fe-Cu電偶加速成膜：溶液中的Se032-與Fe、Cu2+反應(yīng)形成黑膜：反應(yīng)生成的Fe2+進一步氧化成Fe3+，與Se023-反應(yīng)生成黑色Fe2(Se03)3l參與成膜。在有磷酸鹽和氧化劑存在下，還可能有FeHP04和FeP04參與成膜，磷化膜的參與進一步提高了膜層結(jié)合力和綜合性能。二、 常溫發(fā)黑工藝常溫發(fā)黑工藝規(guī)范配制方法在槽中注入總體積1/4的水，加入計算量的硝酸、磷酸和添加劑，注意攪拌均勻，然后分別加入亞硒酸、硫酸銅和磷酸二氫鉀等，攪拌至全部溶解后，稀至總體積，攪勻，調(diào)整pH值后即可使用。市售的鋼鐵發(fā)黑濃縮液如SX-891、HH902、HH101、H-845等商品，按說明書進行稀釋，通常按1：4?7（體積比），同時稀釋比要根據(jù)鋼材成分有所不同，鑄鐵和合金鋼用上限（稀釋比?。?；中、低碳鋼用中限；高碳鋼用下限（稀釋比大）。（三） 常溫發(fā)黑工藝流程（四） 各成分和工藝參數(shù)的影響:（1） 硫酸銅和亞硒酸。發(fā)黑主劑，硫酸銅含量低黑度不好，含量大于5g/L則銅置換速度過快，引起結(jié)合力不牢，以2g/L?4g/L為宜。亞硒酸是氧化劑，小于1.5g/L仍呈紅色，含量過高黑度雖好，帶出損失太大，以3g/L?5g/L為宜。（2） 磷酸和磷酸二氫鉀，其作用一是起緩沖pH值的作用，因使用中pH值呈上升趨勢，它們可保持pH值相對穩(wěn)定；二是P043-的存在和N03-、Se032-的去極化作用及氧化作用，有可能形成FellP04和FeP04等磷酸鹽參與成膜，使氧化和磷化協(xié)同，增強了膜的結(jié)合力和抗蝕能力。（3） 硝酸。調(diào)節(jié)酸度和起氧化作用。（4） 添加劑。它是由絡(luò)合劑和穩(wěn)定劑復(fù)配的，選擇一種或復(fù)配對Cu2+和Fe2+起絡(luò)合作用的物質(zhì)，如檸檬酸鹽、酒石酸鹽、葡萄糖酸鹽、磺基水楊酸、氨磺酸等，少量鄰菲羅林起穩(wěn)定作用，并能防止大量淤渣的產(chǎn)生，淤渣是Fe（OH）3和Fe2（SeO3）3等。（5） SB-1添加劑（配方2中）。它是SX-891發(fā)黑劑中的專利添加劑，由有機酸和無機鹽復(fù)配而成的。其作用有（1）穩(wěn)定作用，因為使用中pH值升高，鐵鹽水解生成Fe（OH）3和Fe2（Se03）3!導(dǎo)致淤渣多，SB-1可抑制Fe2+的氧化，減少了淤渣的生成量，延長了溶液的使用壽命。（2）促進作用，加速Se032-還原成Se2-，同時控制Cu2+置換速度及成膜時問，即使延長至20min仍能保障結(jié)合力。（3）固化作用，SBT顯著作用是使膜層結(jié)合牢固，不脫浮色，當(dāng)成膜之后，SB-l中的有機物在膜表面產(chǎn)生固化層，在發(fā)黑的同時進行了固化。⑹復(fù)合添加劑（配方3中）是Cu2+、Fe2+、Fe3+的絡(luò)合劑復(fù)配的主成分是羥基羧酸鹽，主要作用是控制銅的置換速度，增強結(jié)合力，同時減少淤渣的生成。（7）pH值?？刂瓢l(fā)黑氧化還原條件和反應(yīng)速度。pH值過低氧化力強，反應(yīng)速度過快，膜層疏松，附著力不牢（銅置換過快）和抗蝕性能下降。同時酸度高鐵溶解多，淤渣也多。反應(yīng)中pH值有上升趨勢，當(dāng)pH值＞3時，反應(yīng)速度慢，膜層不連續(xù)，外觀不理想。當(dāng)pH值＞3時標志著溶液老化，需補加濃縮液調(diào)節(jié)pH值。pH值以2?2.5為宜。⑻溫度。原則上可在5°C?45°C下使用，但溫度低于lO°C時反應(yīng)速度慢，黑度和均勻性差，此時溶液濃度可以高一些，溫度高于40C反應(yīng)速度過快，膜結(jié)合力不好。最好在15°C?35°C下使用。（9）時間。依溶液種類和使用溫度而定，一般為4min?8min,時間太短，膜不連續(xù)，黑度不足；時間過長，膜厚而疏松，結(jié)合力不好。（五）操作和維護管理要點（1）前處理一定要徹底。油銹務(wù)凈。這是獲得均勻發(fā)黑膜的關(guān)鍵。油除不凈引起發(fā)黑膜發(fā)花，附著力不牢；銹不凈亦難發(fā)黑均勻，膜黑度和耐蝕性差。除銹采用硫酸和鹽酸混合酸，并加緩蝕劑為好。但鑄鐵不宜用濃鹽酸腐蝕，可用lOOg/L?150g/L的稀鹽酸除銹。（2）發(fā)黑操作。發(fā)黑時抖動不能太勤，根據(jù)零件材料成分，發(fā)黑液新舊及使用溫度控制發(fā)黑時間。一般新配槽液發(fā)黑時間為3min?5min，隨槽液成分消耗和pH值升高，發(fā)黑時間要相對延長。對于薄零件或板材發(fā)黑時不能重疊，必要時可采用刷涂。（3）漂洗。發(fā)黑后零件要經(jīng)清水反復(fù)漂洗干凈，否則發(fā)黑膜耐蝕性下降。（4）脫水封閉。發(fā)黑零件充分

清洗后立即浸入脫水防銹油中，它能排擠掉零件表面及滲入孔隙中的水分，使油浸潤零件表面，達到封閉和防銹作用。浸脫水防銹油時零件一定要抖動幾次，浸泡時間不小于2min，零件不能放在槽底，因底部是從零件上脫下來的水而不是油。不用脫水油，可在3g/L?5g/L的肥皂液中浸泡干燥后，浸熱機油。對于要求高的裝飾件發(fā)黑后用熱水燙干后浸丙稀酸等清漆保護。(5)溶液調(diào)整。當(dāng)藥效降低，溶液藍綠色逐漸褪去，pH值上升至3左右，并有白色沉淀產(chǎn)生時說明溶液老化。將溶液濾去沉渣，往清液中加人其總體積15%的濃縮液，使pH值降至2?2.5時即可恢復(fù)效能。(六)非硒酸鹽常溫發(fā)黑劑以亞硒鹽和銅鹽為主的發(fā)黑液雖可獲得可與高溫發(fā)藍相媲美的發(fā)黑膜，但硒鹽貴且有較大毒性，對環(huán)保不利。所以人們正在開發(fā)不含亞硒鹽的發(fā)黑劑。這種發(fā)黑液在鋼鐵表面上生成以Cu2O為主Cu20和Cu0復(fù)合黑膜，參考配方如下：硫酸銅(CuS045H20)10g/L聚胺類表面活性劑B0.01g/L?0.1g/L葡萄糖酸鈉5g/LpH值2?2.5冰醋酸(HAC)3mg/L溫度室溫催化劑A0.01g/L?0.03g/L時間1min?3min本主題由szchyuan于2010-1-809:15關(guān)閉鋁及鋁合金的氧化處理的方法主要有兩類：①化學(xué)氧化，氧化膜較薄，厚度約為0.5?4微米,且多孔，質(zhì)軟，具有良好的吸附性，可作為有機涂層的底層，但其耐磨性和抗蝕性能均不如陽極氧化膜；②電化學(xué)氧化，氧化膜厚度約為5?20微米(硬質(zhì)陽極氧化膜厚度可達60?200微米)，有較高硬度，良好的耐熱和絕緣性，抗蝕能力高于化學(xué)氧化膜，多孔，有很好的吸附能力。1.鋁及鋁合金的化學(xué)氧化處理鋁及鋁合金的化學(xué)氧化處理設(shè)備簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，不消耗電能，適用范圍廣不受零件大小和形狀的限制。鋁及鋁合金化學(xué)氧化的工藝按其溶液性質(zhì)可分為堿性氧化法和酸性氧化法兩大類。按膜層性質(zhì)可分為:氧化物膜、磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜、鉻酸－磷酸鹽膜。<1>鋁及鋁合金堿性鉻酸鹽化學(xué)氧化溶液的配方及工藝條件如表7－4。組成物的質(zhì)量濃度/g?L配方編號2340?60 50?6040?5015?25 15?2010?202?51.5?2碳酸鈉鉻酸鈉氫氧化鈉磷酸三鈉硅酸鈉85?100 95碳酸鈉鉻酸鈉氫氧化鈉磷酸三鈉硅酸鈉85?100 95?10090?95時間/min 5?8 8?108?10注：①配方1,2適用于純鋁，鋁鎂合金，鋁錳合金和鋁硅合金的化學(xué)氧化。膜層顏色為金黃色,但后二種合金上得到的氧化膜顏色較暗。堿性氧化液中得到的膜層較軟，耐蝕性較差，孔隙率較高，吸附性好，適于作為涂裝底層。配方3中加入硅酸鈉，獲得的氧化膜為無色，硬度及耐蝕性略高，孔隙率及吸附性略低,在硅酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為2%的溶液中封閉處理后可單獨作為防護層用，適合于含重金屬鋁合金氧化用。工件經(jīng)氧化處理后為提高耐蝕性，可在20g/L的CrO3溶液中，室溫下鈍化處理5?15s,然后在低于50°C 下烘干。<2>鋁及鋁合金酸性鉻酸鹽化學(xué)氧化溶液配方及工藝條件如表7—5。組成物的質(zhì)量濃度/g?L配方編號12345磷酸10?1550?6022鉻酐1?220?252?44?53.5?5氟化鈉3?551?1.20.8氟化氫氨3?3.5磷酸氫二氨2?2.5硼酸0.6?1.22鐵氰化鉀0.5?0.7重鉻酸鉀3?3.5^|/C20?2530?40室溫25?3525?30時間/min8?152?815?60s0.5?1.03注：①配方1得到的氧化膜較薄，韌性好，耐蝕性好，適用于氧化后需變形的鋁及鋁合金，也可用于鑄鋁件的表面防護，氧化后不需要鈍化或填充處理。配方2溶液pH值為1.5?2.2,得到的氧化膜較厚，約1?3微米，致密性及耐蝕性都較好，氧化后零件尺寸無變化，氧化膜顏色為無色至淺藍色，適用于各種鋁及鋁合金氧化處理。在配方2溶液中氧化處理后零件應(yīng)立即用冷水清洗干凈，然后用重鉻酸鉀40?50g/L溶液填充處理（PH=4.5?6.5時用碳酸鈉調(diào)整）， 90?95C,時間5?10分鐘，清洗后在70C烘干。配方3溶液中得到的氧化膜為無色透明，厚度約0.3?0.5微米，膜層導(dǎo)電性好，主要用于變形的鋁制電器零件。配方4適用于純鋁及防銹鋁及鑄鋁等合金。氧化膜很薄，導(dǎo)電性及耐蝕性好，硬度低，不耐磨，可以點焊或氬弧焊，但不能錫焊；主要用于要求有一定導(dǎo)電性能的鋁合金零件。配方5得到的氧化膜較薄，約0.5微米，導(dǎo)電性及耐蝕性好，孔隙少，可單獨作防護層用。2鋁和鋁合金的陽極氧化（電化學(xué)氧化處理）鋁是比較活潑的金屬，標準電位-1.66v，在空氣中能自然形成一層厚度約為0.01?0.1微米的氧化膜，這層氧化膜是非晶態(tài)的，薄而多孔，耐蝕性差。但是，若將鋁及其合金置于適當(dāng)?shù)碾娊庖褐校凿X制品為陽極，在外加電流作用下，使其表面生成氧化膜，這種方法稱為陽極氧化。通過選用不同類型、不同濃度的電解液，以及控制氧化時的工藝條件，可以獲得具有不同性質(zhì)、厚度約為幾十至幾百微米的陽極氧化膜，其耐蝕性，耐磨性和裝飾性等都有明顯改善和提高。1?氧化膜的形成生長Al及鋁合金的陽極氧化所用的電解液一般為中等溶解能力的酸性溶液，鉛作為陰極，僅起導(dǎo)電作用。鋁及其合金進行陽極氧化時，在陽極發(fā)生下列反應(yīng)：H2O－2e--->O＋2H2Al＋3O--->Al2O3在陰極發(fā)生下列反應(yīng)：2H+＋2e--->H2同時酸對鋁和生成的氧化膜進行化學(xué)溶解，其反應(yīng)為2Al＋6H+--->2Al3+＋3H2Al2O3＋6H+--->2Al3+＋3H2O氧化膜的生長過程就是氧化膜不斷生成和不斷溶解的過程。第一段a（曲線ab段）：無孔層形成。通電剛開始的幾秒到幾十秒時間內(nèi)，鋁表面立即生成一層致密的、具有高絕緣性能的氧化膜，厚度約0.01?0.1微米，為一層連續(xù)的、無孔的薄膜層，稱為無孔層或阻擋層，此膜的出現(xiàn)阻礙了電流的通過和膜層的繼續(xù)增厚。無孔層的厚度形成電壓成正比，氧化膜在電解液中的溶解速度成反比。因此，曲線ab段的電壓就表現(xiàn)出由零急劇增至最大值。第一段b（曲線bc段）：多孔層形成。隨著氧化膜的生成，電解液對膜的溶解作用也就開始了。由于生成的氧化膜并不均勻，在膜最薄的地方將首先被溶解出空穴來，電解液就可以通過這些空穴到達鋁的新鮮表面，電化學(xué)反應(yīng)得以繼續(xù)進行，電阻減小，電壓隨之下降（下降幅度為最高值的10?15%）,膜上出現(xiàn)多孔層。第一段c（曲線cd段）：多孔層增厚。陽極氧化約20s后，電壓進入比較平穩(wěn)而緩慢的上升階段。表明無孔層在不斷地被溶解形成多孔層的同時，新的無孔層又在生長，也就是說氧化膜中無孔層的生成速度溶解速度基本上達到了平衡，故無孔層的厚度不再增加，電壓變化也很小。但是，此時在孔的底部氧化膜的生成溶解并沒有停止，他們?nèi)栽诓粩噙M行著，結(jié)果使孔的底部逐漸向金屬基體內(nèi)部移動。隨著氧化時間的延續(xù)，孔穴加深形成孔隙，具有孔隙的膜層逐漸加厚。當(dāng)膜生成速度和溶解速度達到動態(tài)平衡時，即使再延長氧化時間，氧化膜的厚度也不會再增加，此時應(yīng)停止陽極氧化過程。陽極氧化特性曲線氧化膜生長過程如圖7—1所示。圖7—1陽極氧化特性曲線氧化膜生長過程示意圖2?鋁及鋁合金的陽極氧化工藝鋁及其鋁合金陽極氧化的方法很多，常用的有硫酸陽極氧化、鉻酸陽極氧化、草酸陽極氧化、硬質(zhì)陽極氧化和瓷質(zhì)陽極氧化。

<1>硫酸陽極氧化：在稀硫酸電解液中通以直流和交流電對鋁及其合金進行陽極氧化處理,可獲得5?20微米厚，吸附性較好的無色透明氧化膜。硫酸陽極氧化工藝簡單，溶液穩(wěn)定，操作方便，允許雜質(zhì)含量范圍較寬，電能消耗少，成本低，且?guī)缀蹩梢赃m用于鋁及各種鋁合金的加工，所以在國內(nèi)已得到了廣泛的應(yīng)用。表7—6為幾種典型的陽極氧化工藝：配方及工藝條件直流法交流法2硫酸（g/L）鋁離子配方及工藝條件直流法交流法2硫酸（g/L）鋁離子Al3＋（g/L）50?200160?170100?150<20 <15 <2515?25 0?315?25陽極電流密度（A/dm2陽極電流密度（A/dm2）0.8?1.50.4?6 2?4電壓（V）時間（min）18?電壓（V）時間（min）18?2516?2018?3020?40 6020?40攪拌壓縮空氣壓縮空氣壓縮空氣陰極面積/陽極面積1.5：1 1.5：1 1：1影響氧化膜質(zhì)量的因素主要有：硫酸濃度：通常采用15%?20%。濃度升高，膜的溶解速度加大，膜的生長速度降低，膜的孔隙率高，吸附力強，富有彈性，染色性好（易于染深色），但硬度，耐磨性略差；而降低硫酸濃度，則氧化膜生長速度加快，膜的孔隙少，硬度高，耐磨性好。所以，用于防護，裝飾及純裝飾加工時，多使用允許濃度的上限，即20%濃度的硫酸做電解液。電解液：電解液對氧化膜質(zhì)量影響很大。升高，膜的溶解速度加大，膜厚降低。當(dāng)為22?30°C時，所得到的膜是柔軟的，吸附能力好，但耐磨性相當(dāng)差；當(dāng)大于30C時，膜就變得疏松且不均勻，有時甚至不連續(xù)，且硬度低，因而失去使用價值；當(dāng)在10?20C之間時，所生成的氧化膜多孔，吸附能力強，并富有彈性，適宜染色，但低，耐磨性差；當(dāng) 低于10C，氧化膜的厚度增大，硬度高，耐磨性好，但孔隙率較低。因此，生產(chǎn)時必須嚴格控制電解液的 。要制取厚而硬的氧化膜時，必須降低操作 ，在氧化過程中采用壓縮空氣攪拌和比較低的，通常在零度左右進行硬質(zhì)氧化。電流密度：在一定限度內(nèi)，電流密度升高，膜生長速度升高，氧化時間縮短，生成膜的孔隙多，易于著色，且硬度和耐磨性升高；電流密度過高，則會因焦耳熱的影響，使零件表面過熱和局部溶液升高，膜的溶解速度升高，且有燒毀零件的可能；電流密度過低，則膜生長速度緩慢，但生成的膜較致密，硬度和耐磨性降低。氧化時間：氧化時間的選擇，取決于電解液濃度，，陽極電流密度和所需要的膜厚。相同條件下，當(dāng)電流密度恒定時，膜的生長速度氧化時間成正比；但當(dāng)膜生長到一定厚度時，由于膜電阻升高，影響導(dǎo)電能力,而且由于溫升，膜的溶解速度增大，所以膜的生長速度會逐漸降低,到最后不再增加。攪拌和移動：可促使電解液對流強化冷卻效果，保證溶液 的均勻性，不會造成因金屬局部升溫而導(dǎo)致氧化膜的質(zhì)量下降。

電解液中的雜質(zhì)：在鋁陽極氧化所用電解液中可能存在的雜質(zhì)有Cl",F",NO3-,Cu2+,A13+,Fe2+等。其中Cl",F",N03一使膜的孔隙率增加，表面粗糙和疏松。若其含量超過極限值,甚至?xí)怪萍l(fā)生腐蝕穿孔（C1一應(yīng)小于0.05g/L,F-應(yīng)小于O.Olg/L）；當(dāng)電解液中A13+含量超過一定值時，往往使工件表面出現(xiàn)白點或斑狀白塊，并使膜的吸附性能下降，染色困難（A13+應(yīng)小于20g/L）；當(dāng)Cu2+含量達0.02g/L時，氧化膜上會出現(xiàn)暗色條紋或黑色斑點；Si2+常以懸浮狀態(tài)存在于電解液中，使電解液微量混濁，以褐色粉狀物吸附于膜上。鋁合金成分：一般來說鋁金屬中的其它元素使膜的質(zhì)量下降，且得到的氧化膜沒有純鋁上得到的厚，硬度也低，不同成分的鋁合金，在進行陽極氧化處理時要注意不能同槽進行。<2>鉻酸陽極氧化：鉻酸陽極氧化是指用5?10%的鉻酸電解液對鋁及其合金進行陽極氧化的技術(shù)。用此法得到的氧化膜具有如下特點:①較?。蛩岷筒菟嵫趸け龋?，約2?5微米，可保持工件原有精度和粗糙度；②質(zhì)軟彈性高，幾乎沒有氣孔，耐蝕性強于硫酸陽極氧化膜；③不透明，顏色由灰白至深灰色,甚至彩虹色，故不易染色；④由于孔隙少，膜層不用封閉處理就可使用；⑤有機物的結(jié)合力好，因此常用作油漆的底層；⑥硫酸陽極氧化比，成本較高,使用受到一定限制。表7—7是幾種鉻酸陽極氧化工藝：配方及工藝條件123鉻酸（g/L）90?10050?5530?35(°C)37±239±240±2電流密度（A/dm2）0.3?2.50.3?0.70.2?0.6電壓（V）0?400?400?40氧化時間（min）356060陰極材料鋁板和石墨<3>草酸陽極氧化：草酸陽極氧化是用2%?10%的草酸電解液通以直流或交流電進行的氧化工藝。當(dāng)使用直流電進行陽極氧化時，所得膜層硬度及抗蝕力不亞于H2SO4陽極氧化膜，而且由于草酸溶液對鋁及氧化膜的溶解度小，所以可得到比硫酸溶液中更厚的氧化膜層；若用交流電進行氧化，可得較軟、彈性好的膜層。草酸陽極氧化的膜層一般為8?20微米，最厚可達60微米。氧化過程中只要改變工藝條件（如草酸濃度，，電流密度，波形等），便可得到銀白色、金黃色至棕色等裝飾性膜層，不需要再進行染色處理。草酸陽極氧化電解液對氯離子非常敏感，其質(zhì)量濃度超過0.04g/L膜層就會出現(xiàn)腐蝕斑點。三價鋁離子的質(zhì)量濃度也不允許超過3g/Lo但草酸陽極氧化成本較高，耗能多（因為草酸電解液的電阻比硫酸，鉻酸大），溶液有毒性，且電解液穩(wěn)定性差。草酸陽極氧化幾種工藝如表7—8所示。12330±312330±350±550±1018±330±330±3配方及工藝條件草酸（g/L）電流密度（A/dm2）1?21?22?3電壓（V）110?12030?3540?60氧化時間（min）12030?6030?60陰極材料碳棒碳棒電源直流直流交流＜4＞瓷質(zhì)陽極氧化：在電解液中加入某些物質(zhì)，使其在形成氧化膜的同時被吸附在膜層中，從而獲得光滑，有光澤,均勻不透明的類似瓷釉和搪瓷色澤的氧化膜，稱“瓷質(zhì)陽極氧化膜”或“瓷質(zhì)氧化膜”。這種氧化膜彈性好，抗蝕性好，染色以后可得到具有塑料感的外觀。所得膜厚約6?25微米。下面是瓷質(zhì)氧化的兩種方法：在硫酸或草酸溶液中加入某些稀有金屬元素（如鈦，釷等）的鹽類：氧化過程中，由于這些鹽類的水解作用產(chǎn)生發(fā)色物質(zhì)沉積于氧化膜孔隙中，形成類似瓷釉的膜層，硬度高，可以保持零件的高精度和高光潔程度，但成本昂貴，溶液使用周期短，工藝條件要求嚴。以鉻酐和硼酸的混合液為陽極氧化液:成分簡單，成本低，氧化膜彈性好，但硬度較前一種低，可用于一般裝飾性瓷質(zhì)氧化表面處理。瓷質(zhì)陽極氧化溶液及工藝條件如表7－9所示。配方編號電解液組成質(zhì)量濃度/g?L/°CA/dm2配方編號電解液組成質(zhì)量濃度/g?L/°CA/dm2電壓/V時間/min說明鉻酐35?401草酸51草酸5?1245?0.5?1.0 25?4040?50551.膜層為乳白色，可以染色 2.膜厚10?16pm3.適用于一般裝飾性零件硼酸5?7逐漸升鉻酐30?40起始：2?鉻酐30?40起始：2?39040終止：110硼酸1?3500.1?0.6持保升壓時間＜5保持：35?55總時間：40?601.溶液穩(wěn)定性好，操作方便，2.膜層為灰色3.厚度10?15pm4.適用于一般裝飾性零件，成本低40?80草酸35?45鈦