第二章鋁陽(yáng)極氧化及陽(yáng)極氧化膜基礎(chǔ)演示文稿

第二章鋁陽(yáng)極氧化及陽(yáng)極氧化膜基礎(chǔ)演示文稿1當(dāng)前1頁(yè)，總共16頁(yè)。優(yōu)選第二章鋁陽(yáng)極氧化及陽(yáng)極氧化膜基礎(chǔ)當(dāng)前2頁(yè)，總共16頁(yè)。第二章鋁陽(yáng)極氧化及陽(yáng)極氧化膜基礎(chǔ)3所謂陽(yáng)極氧化——即把鋁型材作為陽(yáng)極置于電解液中，利用電解作用在制品表面形成多孔性的氧化薄膜。一、陽(yáng)極氧化的種類按電流形式分有：直流電陽(yáng)極氧化、交流電陽(yáng)極氧化、脈沖電流陽(yáng)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(jī)酸為主的自然著色陽(yáng)極氧化。按膜層性質(zhì)分：普通膜、硬質(zhì)膜、瓷質(zhì)膜、光干涉膜當(dāng)前3頁(yè)，總共16頁(yè)。二、陽(yáng)極氧化原理

鋁氧極氧化的原理實(shí)際上就是水電解的原理。陽(yáng)極：

Al－3e→Al3＋

6OH－→3H2O＋3O2＋

2Al3＋＋3O2－→Al2O3＋熱量（399卡）陰極：

2H＋＋2e→H2

氧化膜的生成規(guī)律，可通過(guò)氧化過(guò)程的電壓一時(shí)間曲線來(lái)詳細(xì)說(shuō)明。4當(dāng)前4頁(yè)，總共16頁(yè)。2、鋁合金氧化膜生成過(guò)程條件：

20%H2SO4

水溶液，陽(yáng)極電流密度DA＝1A/dm2，溫度22℃.當(dāng)前5頁(yè)，總共16頁(yè)。陽(yáng)極氧化原理圖解◎陽(yáng)極→氧化

◎陰極→還原

整流器傳感器

陽(yáng)極

(產(chǎn)品）陽(yáng)極電解液VA吹風(fēng)機(jī)冷卻

陰極循環(huán)當(dāng)前6頁(yè)，總共16頁(yè)。第一段（曲線ab段）：

在通電十幾秒內(nèi)電壓急劇上升，這是由于鋁表面形成了連續(xù)的、無(wú)孔的氧化膜，叫做活性層。由于它具有半導(dǎo)體整流作用，所以又叫阻擋層。第二段（曲線bc段）：當(dāng)電壓達(dá)到一定數(shù)值后，開始下降，一般比最高值下降10~15%，這是由于電解液對(duì)氧化膜的溶解作用所致，使鋁表面產(chǎn)生無(wú)數(shù)微觀孔穴，從而保證電流能夠順利通過(guò)。7當(dāng)前7頁(yè)，總共16頁(yè)。第三段（曲線cd）：陽(yáng)極氧化經(jīng)過(guò)20秒以后，電壓下降至一定數(shù)值就趨于穩(wěn)定，然后以緩慢的速度上升。這時(shí)無(wú)孔層的生成速度和溶解速度達(dá)到平衡，其厚度不再增加。但氧化反應(yīng)并未停止，在每個(gè)孔穴底部，活性層通過(guò)溶解、再生，隨時(shí)間延長(zhǎng)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(gè)/m2，硫酸陽(yáng)極氧化膜的孔隙率為20~30%。8當(dāng)前8頁(yè)，總共16頁(yè)。鋁陽(yáng)極上同時(shí)發(fā)生氧化膜形成過(guò)程和氧化膜溶解過(guò)程兩個(gè)反應(yīng)。成膜過(guò)程：2Al+3H2OAl2O3+6H++6e膜溶解過(guò)程：Al2O3+6H+2Al3++3H2O9當(dāng)前9頁(yè)，總共16頁(yè)。氧化膜形貌（放大78000倍）10當(dāng)前10頁(yè)，總共16頁(yè)。A.通電瞬間,氧和鋁有很大親和力,鋁基材迅速形成一層致密無(wú)孔的阻擋層,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(chǎng)作用下發(fā)生電化學(xué)溶解以及H2SO4的化學(xué)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。

當(dāng)前11頁(yè)，總共16頁(yè)。D.多孔膜形成過(guò)程：1.陽(yáng)極氧化初期，電流密度一般均超出臨界電流密度，形成均勻的壁壘型膜；2.壁壘型膜逐漸成長(zhǎng)。當(dāng)電流密度低于臨界值時(shí)，鋁離子不能再形成新膜物質(zhì)，膜的表面暴露在電解液中受到浸蝕；3.進(jìn)一步陽(yáng)極氧化，溶液對(duì)膜的浸蝕變得不均勻；當(dāng)前12頁(yè)，總共16頁(yè)。134.形成的空洞之間存在發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)。這種發(fā)展有“自催化”作用；5.發(fā)展較快的空洞(主空洞)在向膜深處和橫向發(fā)展6.主空洞繼續(xù)沿縱向和橫向發(fā)展，相鄰主空洞之間互相靠近，主空洞之間的小空洞停止生長(zhǎng)；7.空洞停止橫向發(fā)展，僅沿縱向深入，孔徑固定。此時(shí)，空洞的產(chǎn)生及發(fā)展階段結(jié)束，陽(yáng)極氧化進(jìn)入穩(wěn)態(tài)階段。當(dāng)前13頁(yè)，總共16頁(yè)。硫酸陽(yáng)極氧化影響因素工藝成熟；耐蝕性和耐磨性好；易著色。槽液攪拌帶走氧化過(guò)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(yáng)極氧化膜結(jié)構(gòu)氧化時(shí)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(yáng)極氧化影響因素H2SO4:15%±2%；Al3+：5g/L；溫度：21±10oC；電流密度：1.3A/dm2當(dāng)前14頁(yè)，總共16頁(yè)。硫酸濃度的影響1-5052；2-6063；3-1200；4-4043；5-5005；6-3003硫酸濃度與氧化膜耐蝕性的關(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(zhǎng)，效率低，電耗高；3.為流程速控步驟，關(guān)鍵是硫酸濃度、膜質(zhì)量、電耗的平衡點(diǎn)。1-5%；2-15%3-30%；4-50%硫酸濃度與氧化膜質(zhì)量的關(guān)系1-10V2-15V3-20V4-25V5-30V硫酸濃度、溫度和電壓的關(guān)系當(dāng)前15頁(yè)，總共16頁(yè)。1-10℃2-21℃3-30℃4-50℃槽液溫度與氧化膜耐蝕性的關(guān)系1-5052；2-5005；3-3004；4-1100；5-1070；6-3003；7-6063；8-7072；9-6061；10-4043比