陽極氧化技術(shù)PPT

1、23第一節(jié) 陽極氧化機(jī)理陽極（鋁件）：H2O-2e O+H+ 2Al+3O 2Al2O3陰極（鉛板）：2H+2e H2同時(shí)伴隨酸對鋁和氧化膜的化學(xué)溶解反應(yīng)：2Al+6H+ 2Al3+ +3H2Al2O3+6H+ 2Al3+ + 3H2O4ab段：阻擋層形成。通電瞬間段：阻擋層形成。通電瞬間迅速形成致密氧化膜，其厚度迅速形成致密氧化膜，其厚度與電壓成正比，一般與電壓成正比，一般0.01-0.015m；鋁陽極氧化特性曲線與鋁陽極氧化特性曲線與氧化膜生長示意圖氧化膜生長示意圖bc段：膜孔的出現(xiàn)。阻擋層形段：膜孔的出現(xiàn)。阻擋層形成的同時(shí)電解液對其產(chǎn)生溶解成的同時(shí)電解液對其產(chǎn)生溶解作用。某些部位溶解較多

2、，被作用。某些部位溶解較多，被電壓擊穿，出現(xiàn)空穴，此時(shí)電電壓擊穿，出現(xiàn)空穴，此時(shí)電阻減小，電壓下降；阻減小，電壓下降；5cd段：多孔層增厚。電壓降段：多孔層增厚。電壓降到到c點(diǎn)趨于平衡，隨氧化進(jìn)行，點(diǎn)趨于平衡，隨氧化進(jìn)行，電壓稍有增加，說明阻擋層電壓稍有增加，說明阻擋層不斷被溶解，空穴逐漸變?yōu)椴粩啾蝗芙?，空穴逐漸變?yōu)榭紫抖纬啥嗫讓?，電流通孔隙而形成多孔層，電流通過膜孔又會(huì)生成新的阻擋層。過膜孔又會(huì)生成新的阻擋層。此時(shí)阻擋層生成和溶解速度此時(shí)阻擋層生成和溶解速度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，故阻擋層厚達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，故阻擋層厚度不再變化，只有多孔層不度不再變化，只有多孔層不斷增厚，當(dāng)多孔層溶解和生斷增厚，當(dāng)多孔

3、層溶解和生成速度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，氧成速度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，氧化膜厚度穩(wěn)定?；ず穸确€(wěn)定。6第二節(jié) 陽極氧化膜的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)阻擋層多孔層阻擋層：致密無孔的非晶氧阻擋層：致密無孔的非晶氧 化鋁，硬度高?；X，硬度高。多孔層：帶結(jié)晶水的非晶氧化鋁，硬度低。由多孔六面柱體多孔層：帶結(jié)晶水的非晶氧化鋁，硬度低。由多孔六面柱體 的胞狀結(jié)構(gòu)組成，每個(gè)單元中心有一小孔，孔一直的胞狀結(jié)構(gòu)組成，每個(gè)單元中心有一小孔，孔一直 貫通到阻擋層，孔壁為較致密的氧化物。貫通到阻擋層，孔壁為較致密的氧化物。7厚度范圍：厚度范圍：5-20m（常規(guī)氧化膜）；（常規(guī)氧化膜）； 250-300 m（硬質(zhì)氧化膜）（硬質(zhì)氧化膜）1）硬度高：

4、常規(guī)膜）硬度高：常規(guī)膜100-300HV，硬質(zhì)膜在鋁合金上達(dá)，硬質(zhì)膜在鋁合金上達(dá)400- 600HV，在純鋁上，在純鋁上1500HV.2）吸附性強(qiáng)：易于吸附涂料、粘結(jié)劑和染料等）吸附性強(qiáng)：易于吸附涂料、粘結(jié)劑和染料等.3）絕緣性能好：高的絕緣電阻和擊穿電壓）絕緣性能好：高的絕緣電阻和擊穿電壓.4）絕熱耐熱性能好：低的熱導(dǎo)率）絕熱耐熱性能好：低的熱導(dǎo)率0.419-1.26W/(mK), 耐熱耐熱 溫度可達(dá)溫度可達(dá)1500。5）結(jié)合強(qiáng)度高：基體金屬直接參與成膜反應(yīng)，故結(jié)合牢固。）結(jié)合強(qiáng)度高：基體金屬直接參與成膜反應(yīng)，故結(jié)合牢固。6）耐蝕性較好：不耐堿腐蝕，惡劣環(huán)境下，要用清漆、蠟）耐蝕性較好：不耐

5、堿腐蝕，惡劣環(huán)境下，要用清漆、蠟 或潤滑油進(jìn)行封閉處理?；驖櫥瓦M(jìn)行封閉處理。8第三節(jié) 鋁及鋁合金陽極氧化工藝工藝流程：表面整平工藝流程：表面整平除油除油浸蝕或拋光浸蝕或拋光陽極陽極 氧化氧化著色處理著色處理封閉處理封閉處理干燥干燥優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：910李慕勤，等. 材料表面工程技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.11優(yōu)點(diǎn)：氧化膜不透明，為淺灰色或乳白色，厚度僅優(yōu)點(diǎn)：氧化膜不透明，為淺灰色或乳白色，厚度僅2-5微米，微米， 孔隙率低，所以工件仍能保持原來的精度和表面光潔孔隙率低，所以工件仍能保持原來的精度和表面光潔 度，因此該工藝適用于精密零件。度，因此該工藝適用于精密零件。缺點(diǎn)：膜層軟，耐磨性

6、較差，不易染色。缺點(diǎn)：膜層軟，耐磨性較差，不易染色。李慕勤，等. 材料表面工程技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.12優(yōu)點(diǎn)：氧化膜較厚優(yōu)點(diǎn)：氧化膜較厚8-60微米，硬度和耐蝕性高，孔隙率低，電微米，硬度和耐蝕性高，孔隙率低，電 絕緣性好。絕緣性好。缺點(diǎn)：成本高（為硫酸陽極氧化的缺點(diǎn)：成本高（為硫酸陽極氧化的3-5倍），溶液有毒且穩(wěn)定性倍），溶液有毒且穩(wěn)定性 差。差。李慕勤，等. 材料表面工程技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.13其它金屬的陽極氧化工藝14第四節(jié) 工藝參數(shù)對硫酸陽極氧化的影響15161718192021硫酸濃度太高，膜硫酸濃度太高，膜層中層中SOSO3 3含量升高，含量升高

7、，導(dǎo)致膜層松散；導(dǎo)致膜層松散；另外對膜層溶解加另外對膜層溶解加劇，使膜層外層孔劇，使膜層外層孔徑變大，使封孔困徑變大，使封孔困難。難。2223242526電壓高，膜層孔少徑大；電壓高，膜層孔少徑大；反之，孔多徑小。反之，孔多徑小。用電壓和時(shí)間控制氧化膜厚度時(shí)，用電壓和時(shí)間控制氧化膜厚度時(shí)，如果槽液溫度出現(xiàn)大的波動(dòng)，電流如果槽液溫度出現(xiàn)大的波動(dòng)，電流密度就會(huì)發(fā)生較大變化，使得膜層密度就會(huì)發(fā)生較大變化，使得膜層厚度難以控制。厚度難以控制。27282930朱祖芳. 鋁合金陽極氧化與表面處理技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.3132電流密度要根據(jù)對氧化膜質(zhì)量要求和以下幾點(diǎn)確定：33343536時(shí)間

8、增加，硫酸溶液對膜層溶解作用加劇，使膜孔壁變薄，從而耐磨性變差時(shí)間增加，硫酸溶液對膜層溶解作用加劇，使膜孔壁變薄，從而耐磨性變差3738第五節(jié) 膜厚及其均勻性的控制394041第六節(jié) 陽極氧化膜著色簡介著色的作用著色的作用耐磨耐磨裝飾裝飾耐蝕耐蝕著色方法著色方法電解著色電解著色整體著色整體著色吸附著色吸附著色424344李慕勤，等. 材料表面工程技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.45李慕勤，等. 材料表面工程技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.4647李慕勤，等. 材料表面工程技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.48第七節(jié) 陽極氧化新工藝簡介1）草酸草酸-甲酸混合液交流快速氧化甲酸混合

9、液交流快速氧化 采用草酸-甲酸混合液，是因?yàn)榭紤]到甲酸是一種強(qiáng)氧化劑，在這樣的槽液中，甲酸起到對氧化膜內(nèi)層加速溶解，從而使其成為多孔層的作用。這種槽液的導(dǎo)電率可以得到提高(即可提高電流密度)，使氧化膜能快速生成。與純草酸氧化法相比，這種溶液能使生產(chǎn)率提高37.5%，減少電耗量，節(jié)約電力40%。 工藝配方為：草酸45%、甲酸0.55%，三相交流44士2伏， 電流密度22.5A/d，溫度302。 492）混合酸氧化混合酸氧化 該法于1976年正式納入日本國家標(biāo)準(zhǔn)，并為日本北星日輕家庭用品株式會(huì)社所采用。其特點(diǎn)是成膜快，膜的硬度、耐磨、耐腐蝕性能都比普通的硫酸氧化法高，膜層呈銀白色，適用于印花、著色

10、產(chǎn)品。我國鋁制品行業(yè)赴日考察后，于1979年開始推薦使用。推薦工藝配方為:H2SO4 1020%，COOHCOOH2H2O 12%，電壓1020V，電流密度13A/d，溫度1530，時(shí)間30分鐘。503）瓷質(zhì)氧化瓷質(zhì)氧化 瓷質(zhì)氧化主要以鉻酸、硼酸、草酸鈦鉀為電解質(zhì)，用高電壓和較高溫度作電解處理。其膜層外觀像瓷器上的釉，有高度的抗腐蝕性能，耐磨性能良好，膜層可用有機(jī)或無機(jī)的染料染色，使外觀有特殊的光澤和色澤。目前多應(yīng)用于鋁炊具、打火機(jī)、金筆等產(chǎn)品上。 4）國防色氧化國防色氧化 國防色氧化主要應(yīng)用在軍用鋁制品的裝飾上，因而要求有特殊的防護(hù)作用。氧化膜呈軍綠色、無光澤、耐磨耐用，防護(hù)性能良好。工藝是：首先進(jìn)行草酸氧化，生成金黃色膜層后，再用高錳酸鉀20g/l、硫酸1g/l的溶液進(jìn)行陽極氧化處理而成。515 5）常溫快速陽極氧化）常溫快速陽極氧化 通常，H2SO4氧化均需用降溫設(shè)備，因而耗費(fèi)大量電力。加入-羥基丙酸、丙三醇后，能抑制氧化膜的溶解，從而可在常溫下進(jìn)行氧