第二章鋁陽極氧化及陽極氧化膜基礎(chǔ)

第二章鋁陽極氧化及陽極氧化膜基礎(chǔ)第二章鋁陽極氧化及陽極氧化膜基礎(chǔ)2所謂陽極氧化——即把鋁型材作為陽極置于電解液中,利用電解作用在制品表面形成多孔性得氧化薄膜。一、陽極氧化得種類按電流形式分有:直流電陽極氧化、交流電陽極氧化、脈沖電流陽極氧化。按電解液分:硫酸、草酸、磷酸、鉻酸、混合酸及以磺基有機酸為主得自然著色陽極氧化。按膜層性質(zhì)分:普通膜、硬質(zhì)膜、瓷質(zhì)膜、光干涉膜二、陽極氧化原理鋁氧極氧化得原理實際上就就是水電解得原理。陽極: Al－3e

→

Al3＋3??6OH－→3H2O

＋

3O2＋2Al3＋＋3O2－

→Al2O3＋熱量(399卡)陰極: 2H＋＋2e

→

H2氧化膜得生成規(guī)律,可通過氧化過程得電壓一時間曲線來 詳細說明。2、鋁合金氧化膜生成過程條件:20%H2SO4

水溶液,陽極電流密度DA＝1A/dm2,溫度22℃、陽極氧化原理圖解◎陽極→氧化◎陰極→還原整流器傳感器陽極(產(chǎn)品）陽極電解液

V

A吹風機冷卻陰極循環(huán)第一段(曲線ab段):

在通電十幾秒內(nèi)電壓急劇上升,這就是由于鋁表面形成了連續(xù)得、無孔得氧化膜,叫做活性層。由于它具有半導體整流作用,所以又叫阻擋層。第二段(曲線bc段):當電壓達到一定數(shù)值后,開始下降,一般比最高值下降10

~ 15%,這就是由于電解液對氧化膜得溶解作用所致,使鋁表面產(chǎn) 生無數(shù)微觀孔穴,從而保證電流能夠順利通過。6第三段(曲線cd):陽極氧化經(jīng)過20秒以后,電壓下降至一定數(shù)值就趨于穩(wěn)定, 然后以緩慢得速度上升。這時無孔層得生成速度與溶解速 度達到平衡,其厚度不再增加。但氧化反應(yīng)并未停止,在每 個孔穴底部,活性層通過溶解、再生,隨時間延長而向縱深 發(fā)展最后形成了六梭體蜂窩狀氧化膜結(jié)構(gòu),即多孔質(zhì)層。活性層厚度約為15×10－9m,針孔內(nèi)徑為10～15×10－9m,壁厚12～15×10－9m,針孔密度大約為4～5億個/m2,硫酸陽極氧化膜得孔隙率為20

~

30%。7鋁陽極上同時發(fā)生氧化膜形成過程與氧化膜溶解過程兩個反應(yīng)。成膜過程:2Al+3H

O Al

O

+6H++6e2膜溶解過程:Al2O3+6H+2

32Al3++3H2O8氧化膜形貌(放大78000倍)9A、通電瞬間,氧與鋁有很大親與力,鋁基材迅速形成一層致密無孔得阻擋層,其厚度取決于槽電壓。B、由于氧化鋁原子體積大,故發(fā)生膨脹,阻擋層變得凹凸不平,造成電流分布不均勻,凹處電阻小,電流大,凸處相反。C、凹處在電場作用下發(fā)生電化學溶解以及

H2SO4得化學溶解,凹處逐漸變成孔穴,凸處變成孔壁,阻擋層向多孔層轉(zhuǎn)移。D、多孔膜形成過程:1、陽極氧化初期,電流密度一般均超出臨界電流密度,形成均勻得壁壘型膜;2、壁壘型膜逐漸成長。當電流密度低于臨界值時,鋁離子不能再形成新膜物質(zhì),膜得表面暴露在電解液中受到浸蝕;3、進一步陽極氧化,溶液對膜得浸蝕變得不均勻;大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流124、形成得空洞之間存在發(fā)展競爭。這種發(fā)展有“自催化”作用;5、發(fā)展較快得空洞(主空洞)在向膜深處與橫向發(fā)展6、主空洞繼續(xù)沿縱向與橫向發(fā)展,相鄰主空洞之間互相靠近,主空洞之間得小空洞停止生長;7、空洞停止橫向發(fā)展,僅沿縱向深入,孔徑固定。此時,空洞得產(chǎn)生及發(fā)展階段結(jié)束,陽極氧化進入穩(wěn)態(tài)階段。13硫酸陽極氧化影響因素槽液攪拌帶走氧化過程中的熱量電流密度膜厚度與電量成正比外加電壓決定陽極氧化膜結(jié)構(gòu)氧化時間影響膜層厚度硫酸濃度影響成膜速度槽液溫度影響成膜速度等陽極氧化影響因素工藝成熟;耐蝕性與耐磨性好;易著色。H2SO4:15%±2%;Al3+:5g/L;溫度:21±10oC;電流密度:1、3A/dm2硫酸濃度得影響1-5052;2-6063;3-1200;4-4043;5-5005;6-3003硫酸濃度與氧化膜耐蝕性得關(guān)系1、

硫酸濃度增加,氧化膜耐蝕性下降;成膜效率低,電耗高;2、

硫酸濃度太低,成膜周期長,效率低,電耗高;3、

為流程速控步驟,關(guān)鍵就是硫酸濃度、膜質(zhì)量、電耗得平衡點。1-5%;2-15%3-30%;4-50%硫酸濃度與氧化膜質(zhì)量得關(guān)系1-10V2-15V3-20V4-25V5-30V硫酸濃度、溫度與電壓得關(guān)系1-10℃2-21

℃3-30

℃4-50

℃槽液溫度與氧化膜耐蝕性得關(guān)系1-5052;2-5005;3-3004;4-1100;5-1070;6-3003;7-6063;8-7072;9-6061;10-4043比耐蝕性/s