電鍍工藝學(xué)17(1)課件

電鍍工藝學(xué)-17(1)2024/4/16電鍍工藝學(xué)17(1)9.1鋁合金氧化與著色性質(zhì)概述：銀白色金屬，原子量26.98，密度2.7g/cm3，熔點659.8℃，標(biāo)準(zhǔn)電極電位-1.66V，純鋁的強(qiáng)度低；鋁是兩性金屬，化學(xué)性質(zhì)活潑，易形成氧化膜；鋁合金具有較高機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)良導(dǎo)熱性及導(dǎo)電性?；瘜W(xué)氧化、電化學(xué)氧化、微弧氧化電鍍工藝學(xué)17(1)（１）化學(xué)氧化原理在含有氧化劑的弱酸性或弱堿性溶液中生成致密的耐蝕性高的膜層。弱堿性溶液：Al3+＋OH-→AlOOH→γ-Al2O3·H2O

厚度可達(dá)3～4μm弱酸性溶液：（磷酸、鉻酸和氟化物）

Al3+

＋H3PO4

→Al2O3、AlPO4、Cr2O72-CrPO4薄膜

厚度可達(dá)到2～3μm9.1.1鋁及鋁合金化學(xué)氧化電鍍工藝學(xué)17(1)適用于純鋁及鋁錳、鋁鎂等合金，但不適合含銅量高于4％的鋁合金適用于含銅的鋁合金，但不適合于含鎂量高于5％的鋁合金適用于大多數(shù)鋁合金，也適用于硬鋁合金；無色至帶黃綠的灰藍(lán)色，厚0.5~5μm，致密，硬度及耐蝕性高，需封閉處理無色至彩虹色，適用于處理后需變形的零件，也適合鋁鑄件，不需封閉處理轉(zhuǎn)化膜后需涂裝處理的鋁薄板卷材（２）鋁及鋁合金化學(xué)氧化工藝電鍍工藝學(xué)17(1)目的：提高其耐蝕性。封閉方法：１）重鉻酸鉀30~60g/L，溫度90～95℃，時間5～10min；２）鉻酐5g/L，溫度40℃～45℃，時間10s~15s。注意事項：

作為涂裝底層時則不進(jìn)行封閉。（３）鋁及合金化學(xué)氧化后封閉處理電鍍工藝學(xué)17(1)鉛板、不銹鋼板為陰極陽極氧化:（Anodizing，Anodicoxidation）

將鋁及其合金置于適當(dāng)?shù)碾娊庖褐凶鳛殛枠O電解處理。厚度可達(dá)幾十至幾百微米.耐蝕性、耐磨性及裝飾性等有明顯的提高。不同電解液及工藝，可獲得不同性能的氧化膜層。9.1.2鋁及合金的電化學(xué)氧化電鍍工藝學(xué)17(1)電鍍工藝學(xué)17(1)電鍍工藝學(xué)17(1)電鍍工藝學(xué)17(1)鋁陽極氧化膜特征耐蝕性---膜厚與封孔的質(zhì)量影響性能硬度和耐磨性---HV普通=300,HV硬質(zhì)=500裝飾性---染色、著色有機(jī)涂層或電鍍層附著性電絕緣性---絕緣擊穿電壓>30V/μm，有的甚至達(dá)到200V/μm.透明性功能性---微孔中沉積功能性微粒

電磁、催化、傳感、分離功能電鍍工藝學(xué)17(1)鋁合金表面工藝技術(shù)舉例建筑鋁型材陽極氧化處理和噴涂流程

封閉①↑脫脂→堿洗→出光→陽極氧化→電解著色→電泳

③↓

②↓

脫脂→酸洗→化學(xué)轉(zhuǎn)化→靜電噴涂

固化成膜④↓

固化成膜電鍍工藝學(xué)17(1)通用工業(yè)用鋁合金部件（機(jī)械、電器）陽極氧化處理流程

草酸法→封孔①↑②脫脂→堿洗→出光→硫酸法（染色）→封孔

③↓

硬質(zhì)陽極氧化法鋁合金表面工藝技術(shù)舉例電鍍工藝學(xué)17(1)裝飾用鋁合金部件（汽車裝飾部件、照相機(jī)部件）陽極氧化處理流程機(jī)械噴砂→陽極氧化→染色→封孔（人工修整①↑

②振動拋光）→脫脂→化學(xué)拋光→陽極氧化→封孔

③↓電化學(xué)拋光→陽極氧化→封孔鋁合金表面工藝技術(shù)舉例電鍍工藝學(xué)17(1)具有較好的導(dǎo)電能力；降低歐姆電阻所產(chǎn)生的熱量；使氧化反應(yīng)正常進(jìn)行；電解液對金屬鋁和氧化膜有一定的溶解能力。對電解液的基本要求：電鍍工藝學(xué)17(1)對氧化膜不溶解的酸：得到極薄的無孔層，膜不能加厚。

硼酸、檸檬酸、戊二酸溶解能力不能過強(qiáng)：得不到膜。

鹽酸、氫氧化鈉中等溶解能力的酸：常采用

硫酸、磷酸、鉻酸、草酸等。例如：電鍍工藝學(xué)17(1)鋁及合金陽極氧化過程的電極反應(yīng)陽極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：化學(xué)溶解反應(yīng)：電鍍工藝學(xué)17(1)臨界電壓陽極氧化電壓一時間曲線分析◎◎◎(1)鋁及合金陽極氧化膜形成機(jī)理下降幅度為10%-15%電鍍工藝學(xué)17(1)電鍍工藝學(xué)17(1)◎

：無孔層形成（阻擋層）特點：氧化膜的生成速度>>溶解速度。臨界電壓受電解液溫度的影響很大。膜具有較高的電阻，如：普通硫酸液，采用13～18V槽電壓，無孔層厚度約為0.01～0.015μm。(1)鋁及合金陽極氧化膜形成過程電鍍工藝學(xué)17(1)◎膜孔的出現(xiàn)

電解液對膜層有溶解作用，電壓下降。電化學(xué)反應(yīng)可繼續(xù)進(jìn)行，氧化膜繼續(xù)生長。

◎多孔層的增厚

氧化膜的生成與溶解在每個孔穴的底部進(jìn)行，孔穴不斷加深形成孔隙和孔壁。氧化膜的生長是向著金屬那一面進(jìn)行。電鍍工藝學(xué)17(1)電滲示意圖因電位差的影響，帶電質(zhì)點相對于固體壁發(fā)生電滲作用，即貼近孔壁帶正電荷的液層向孔外流，而外部新鮮電解液沿孔的中心軸流入孔內(nèi)，促使孔內(nèi)的電解液不斷更新，從而使孔加深擴(kuò)大。電滲的作用：電鍍工藝學(xué)17(1)工藝流程：表面前處理→陽極氧化→著色處理→封閉處理常用工藝：普通硫酸陽極氧化工藝硬質(zhì)陽極氧化鉻酸陽極氧化草酸陽極氧化磷酸陽極氧化（2）鋁及合金陽極氧化工藝電鍍工藝學(xué)17(1)特點：槽電壓低、維護(hù)方便，成本較低；允許雜質(zhì)含量范圍較寬；膜層厚度為5～20μm、吸附性好；用途：鋁件的防護(hù)和裝飾。注意：不適用于孔大的鑄鋁件、點焊和鉚接組合件。普通硫酸陽極氧化工藝電鍍工藝學(xué)17(1)電鍍工藝學(xué)17(1)硫酸質(zhì)量濃度的影響

濃度高，膜化學(xué)溶解速度加快，膜軟薄，空隙多，吸附力強(qiáng)，染色性能強(qiáng)。

濃度低，氧化膜生長速度較快，空隙較低，硬度高，耐磨性和反光性好。溫度的影響

10-20C，氧化膜多孔，吸附性好，有彈性，宜染色

高于26C，氧化膜疏松且硬度低；低于10C，氧化膜厚度增大，硬度高，耐磨性好，空隙低電鍍工藝學(xué)17(1)電流密度的影響

提高電流密度，生長速度較快，氧化時間縮短，膜層化學(xué)溶解量減少，膜較硬，耐磨性好。

過高，放熱大，膜溶解作用增加，導(dǎo)致生長速度反而下降。過低，氧化時間很長，膜層疏松，硬度降低電鍍工藝學(xué)17(1)特點：采用壓縮空氣攪拌及較低的溫度；

直流、交流、交直流疊加及脈沖電流。氧化膜的厚度可達(dá)250μm；膜層硬度大、耐磨、絕緣、耐熱、耐蝕；電解液類型：硫酸、草酸、丙二酸、蘋果酸等。硬質(zhì)陽極氧化（厚層陽極氧化）電鍍工藝學(xué)17(1)汽車制動器活塞硬質(zhì)氧化電鍍工藝學(xué)17(1)降溫設(shè)備；加草酸或其他羥基羧酸；脂肪族二羧酸，實現(xiàn)無冷卻設(shè)備生成。硬質(zhì)陽極氧化工藝電鍍工藝學(xué)17(1)特點：膜層與有機(jī)材料結(jié)合力好；膜層較薄，大致在2～5μm；膜層較軟，有彈性，孔隙少，不用封閉；抗蝕性不如硫酸陽極氧化膜；膜層不透明，灰白－深灰色，不易著色。不會降低材料的疲勞強(qiáng)度。鉻酸陽極氧化1923Chromicacidanodizing(CAA)電鍍工藝學(xué)17(1)用途：精密零件，很少作裝飾用；（保持原有精度及表面粗糙度）可作為良好的涂裝底層；橡膠粘結(jié)件與蜂窩結(jié)構(gòu)的面板。鉻酸陽極氧化電鍍工藝學(xué)17(1)電鍍工藝學(xué)17(1)硫硼酸陽極氧化電鍍工藝學(xué)17(1)電鍍工藝學(xué)17(1)陰極材料：不銹鋼槽壁、鉛板、純鈦板SK:SA>1：2電鍍工藝學(xué)17(1)特點：硬度較高及較厚的氧化膜，（60μm）合金成分不同，可得銀白、青銅及黃褐色膜

------用于表面裝飾（無需染色）孔隙率低，著色困難，耐蝕性不強(qiáng)，成本較高；用交流電陽極氧化，膜軟，韌性好。------用于鋁線繞組的良好絕緣層草酸陽極氧化電鍍工藝學(xué)17(1)電鍍工藝學(xué)17(1)特點：膜層孔徑大；可作為金屬電沉積的底層，涂裝底層；鋁合金成分變化對氧化膜質(zhì)量有很大的影響。工藝：磷酸3％～20％，溫度30℃～35℃，電壓50～60V，時間15～30min。磷酸陽極氧化電鍍工藝學(xué)17(1)電鍍工藝學(xué)17(1)對于精度要求高的零件可采用：磷酸(1.7)35mL/L，鉻酐20g/L，溫度70℃～90℃，退凈為止；對于粗糙零件可采用：氫氧化鈉30~50g/L，溫度50℃～60℃，退凈為止。（３）不合格陽極氧化膜的退除電鍍工藝學(xué)17(1)

整體著色：能量消耗大。（DA,VA大）電解著色：工藝簡單、能耗低、著色均勻、生產(chǎn)效率高等。有機(jī)染料著色：對膜層質(zhì)量有要求。無機(jī)鹽著色：色調(diào)不艷，應(yīng)用較少。（４）陽極氧化膜的著色與封閉１）陽極氧化膜的著色電鍍工藝學(xué)17(1)將鋁及其合金放入含有機(jī)物(如甲酚、苯磺酸、磺基水楊酸等)的電解液中進(jìn)行陽極著色處理，在陽極氧化的同時也被著色。整體著色電鍍工藝學(xué)17(1)鋁及其合金經(jīng)陽極氧化后，再放入含有鎳鹽、鈷鹽、錫鹽或銅鹽等溶液中進(jìn)行交流電解，使膜孔底部沉積上金屬鎳，鈷、錫或銅等而呈現(xiàn)出不同的色彩。以不銹鋼、石墨等作為另一電極。電解著色（P246.表7-4）電鍍工藝學(xué)17(1)利用氧化膜具有多孔性和強(qiáng)的吸附能力而染上不同的顏色。著色對氧化膜的要求：膜厚適宜；有足夠的孔隙；有良好的吸附能力；無外傷和污染。有機(jī)著色電鍍工藝學(xué)17(1)２）陽極氧化膜的封閉目的：增加膜色澤的耐曬性或耐蝕性。封閉處理方法：（P248.表7-7)熱水封閉水蒸汽封閉重鉻酸鹽封閉水解鹽封閉有機(jī)物封閉或填充封閉法電鍍工藝學(xué)17(1)電鍍工藝學(xué)17(1)將氧化膜層浸入有機(jī)物（如清漆、熔融石蠟、各種樹脂和干性油等）的溶液中使膜孔封閉。有機(jī)物封閉或填充封閉法：電鍍工藝學(xué)17(1)鋁陽極氧化膜性能評定封孔質(zhì)量評定

GB/T8753.1-2005磷-鉻酸失重法△m<30mg/dm2為封閉合格不適用于評價重鉻酸鉀封閉的樣品。

電鍍工藝學(xué)17(1)耐蝕性評定GB6460-1986銅加速醋酸鹽霧試驗方法鋁陽極氧化膜性能評定電鍍工藝學(xué)17(1)極化曲線測試溶液：1mol/LNaCl溶液參比電極：飽和甘汞電極輔助電極：鉑電極研究電極：s=1cm2掃描范圍：-0.5~2.5V(VS.Ecorr）掃描速度：1mV/s鋁陽極氧化膜性能評定電鍍工藝學(xué)17(1)電化學(xué)阻抗譜（EIS)溶液：1mol/LNaCl溶液參比電極：飽和甘汞電極輔助電極：鉑電極研究電極：s=1cm2測試信號幅度：10mV的正弦波測量頻率：100kHz~0.01Hz鋁陽極氧化膜性能評定電鍍工藝學(xué)17(1)9.1.3鋁及合金的微弧陽極氧化在普通陽極氧化的基礎(chǔ)上，利用弧光放電增強(qiáng)并激活在陽極上發(fā)生的反應(yīng)，從而在鋁及其合金表面形成優(yōu)質(zhì)的強(qiáng)化陶瓷膜的方法，達(dá)到工件表面強(qiáng)化的目的。又稱陽極脈沖陶瓷化、陽極火花沉積或微等離子體氧化。微弧氧化裝置包括:

專用高壓電源、氧化槽、冷卻系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)。

電鍍工藝學(xué)17(1)微弧氧化工藝特點：

流程簡單，操作方便，設(shè)備簡易，適用范圍廣。氧化液大多采用堿性溶液，對環(huán)境污染小；

溶液溫度以室溫為宜，溫度變化范圍較寬；氧化速度快；膜層有良好的結(jié)合力；耐磨性、耐熱性、絕緣性及抗腐蝕性高；

工藝能力強(qiáng)，膜層呈現(xiàn)不同顏色；適于較復(fù)雜零件及內(nèi)表面的強(qiáng)化處理。電鍍工藝學(xué)17(1)（１）微弧陽極氧化技術(shù)的原理Al及合金等樣品放入電解液中，通電后金屬表面立即生成很薄一層氧化物絕緣膜。當(dāng)樣品上施加的電壓超過某一臨界值時，絕緣膜上某