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发布日期:2017-07-05 来源: 点击:607

(一)阳极氧化处理的一般概念 

1、阳极氧化膜生成的一般原理

   以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中,利用电解作用,使其表面形成氧化铝薄膜的过程,称为铝及铝合金的阳极氧化处理。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料,如铅、不锈钢、铝等。时时彩平台注册的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时,在阴极上,放出氢气;在阳极上,析出的氧不仅是分子态的氧,还包括原子氧(O)和离子氧,通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化,形成无水的氧化铝膜,生成的氧并不是全部与铝作用,一部分以气态的形式析出。



2.阳极氧化膜结构、性质

    阳极氧化膜由两层组成,多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上上成长起来的,后者称为阻挡层(也称活性层)。用电子显微镜观察研究,膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状孔,它们贯穿膜外层直至氧化膜与金属界面的阻挡层。以各孔隙为主轴周围是致密的氧化铝构成一个蜂窝六棱体,称为晶胞,整个膜层是又无数个这样的晶胞组成。阻挡层是又无水的氧化铝所组成,薄而致密,具有高的硬度和阻止电流通过的作用。阻挡层厚约0.03-0.05μm,为总膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外层主要是又非晶型的氧化铝及小量的水合氧化铝所组成,此外还含有电解液的阳离子。当电解液为硫酸时,膜层中硫酸盐含量在正常情况下为13%-17%。氧化膜的大部分优良特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所觉决定的,它们都与阳极氧化条件密切相关。

(二)直流电硫酸阳极氧化

1、氧化膜成长机理

    在硫酸电解液中阳极氧化,作为阳极的铝制品,在阳极化初始的短暂时间内,其表面受到均匀氧化,生成极薄而有非常致密的膜,由于硫酸溶液的作用,膜的最弱点(如晶界,杂质密集点,晶格缺陷或结构变形处)发生局部溶解,而出现大量孔隙,即原生氧化中心,使基体金属能与进入孔隙的电解液接触,电流也因此得以继续传导,新生成的氧离子则用来氧化新的金属,并以孔底为中心而展开,最后汇合,在旧膜与金属之间形成一层新膜,使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”似的。随着氧化时间的延长,膜的不断溶解或修补,氧化反应得以向纵深发展,从而使制品表面生成又薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。其内层(阻挡层、介电层、活性层)厚度至氧化结束基本都不变,位置却不断向深处推移;而外早一定的氧化时间内随时间而增厚。

2、氧化膜厚度计算

    阳极氧化生成的氧化膜厚度从理论上可按法拉第第二定律推导的公式进行计算。

σ= Kit

式中σ为阳极氧化膜厚度(μm),I为电流密度(A/dm2),t 为氧化时间(min),K为系数(当氧化铝密度γ=kg/立方米则K=0.309)。上述公式计算的前提是以认为通过的电量全用于氧化铝析出,同时也把氧化铝及膜的密度视为纯净的氧化铝密集的值。但实际情况并非完全如此,为了使K值更切合实际,应将电流效率和在这种工艺条件下所生成膜的密度或孔隙度考虑在内,即:

K = 1.57η/γ

式中η为电流效率(电极上实际析出的物质量与又总电量换算出的析出物质量之比)。K实值各国取值大小各异,美国有取0.328、0.285-0.355,日本有取0.352、0.364、0.25,中国、俄罗斯取0.25。


3.建筑铝型材阳极氧化工艺

    建筑铝材是目前阳极氧化处理的主要产品,其中75%-85%是用常规硫酸法处理。中国建筑型材标准规定氧化膜的厚度大于10μm。建筑铝材阳极氧化工艺的最佳工艺参数为电解液硫酸15%±2%,铝离子含量小于5g/L,溶液温度21±10C,电流密度(1.3±0.05)A/dm2,时间(对LD31合金)30min,则10μm;60分钟,则可达18μm(电压18V),溶液用纯水配制。



4、瓷质阳极氧化 

    瓷质阳极氧化铝及铝合金在草酸、柠檬酸和硼酸的钛盐、锆盐或钍盐溶液中阳极氧化,溶液中盐类金属的氢氧化物进入氧化膜孔隙中,从而使制品表面显示出与不透明而致密的搪瓷或具有特殊光泽的类似塑料外观的处理过程。瓷质阳极氧化处理工艺流程与常规硫酸阳极氧化基本一致,不同的是瓷质阳极氧化是在高的直流电压(115-125V)和较高的溶液温度(50-60度)、电解液经常搅拌、经常调节pH值使之处于1.6-2范围内的条件进行。


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