阳极氧化的概念及定义

阳极氧化(anodic oxidation):金属或合金的电化学氧化。铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下,由于外加电流的作用下,在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程。阳极氧化如果没有特别指明,通常是指硫酸阳极氧化。

为了克服铝合金表面硬度、耐磨损性等方面的缺陷,扩大应用范围,延长使用寿命,表面处理技术成为铝合金使用中不可缺少的一环,而阳极氧化技术是目前应用最广且最成功的。

所谓铝的阳极氧化是一种电解氧化过程,在该过程中,铝和铝合金的表面通常转化为一层氧化膜,这层氧化膜具有保护性、装饰性以及一些其他的功能特性。从这个定义出发的铝的阳极氧化,只包括生成阳极氧化膜这一部分工艺过程。

阳极氧化的原理

将金属或合金的制件作为阳极,采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能,如表面着色,提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度,保护金属表面等。例如铝阳极氧化,将铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极,在特定条件和外加电流作用下,进行电解。阳极的铝或其合金氧化 ,表面上形成氧化铝薄层 ,其厚度为5~30微米 ,硬质阳极氧化膜可达25~150微米 。阳极氧化后的铝或其合金,提高了其硬度和耐磨性,可达250~500千克/平方毫米,良好的耐热性 ,硬质阳极氧化膜熔点高达2320K ,优良的绝缘性 ,耐击穿电压高达2000V ,增强了抗腐蚀性能 ,在ω=0.03NaCl盐雾中经几千小时不腐蚀。氧化膜薄层中具有大量的微孔,可吸附各种润滑剂,适合制造发动机气缸或其他耐磨零件;膜微孔吸附能力强可着色成各种美观艳丽的色彩。有色金属或其合金(如铝、镁及其合金等)都可进行阳极氧化处理,这种方法广泛用于机械零件,飞机汽车部件,精密仪器及无线电器材,日用品和建筑装饰等方面。

一般来讲阳极都是用铝或者铝合金当作阳极,阴极则选取铅板,把铝和铅板一起放在水溶液,这里面有硫酸、草酸、铬酸等,进行电解,让铝和铅板的表面形成一种氧化膜。在这些酸中,最为广泛的是用硫酸进行的阳极氧化。

阳极氧化与导电氧化的区别

1)阳极氧化是在通高压电的情况下进行的,它是一种电化学反应过程;导电氧化(又叫化学氧化)不需要通电,而只需要在药水里浸泡就行了,它是一种纯化学反应。

2)阳极氧化需要的时间很长,往往要几十分钟,而导电氧化只需要短短的几十秒。

3)阳极氧化生成的膜有几个微米到几十个微米,并且坚硬耐磨,而导电氧化生成的膜仅仅0.01—0.15微米。耐磨性不是很好,但是既能导电又耐大气腐蚀,这就是它的优点。

4)氧化膜本来都是不导电的,但因为导电氧化生成的膜实在是很薄,所以就是导电的了。

铝及其合金的阳极氧化工艺

铝及其合金阳极氧化的方法有很多,这里主要介绍常用的硫酸阳极氧化。铝及其合金 的其他阳极氧化法还有铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化、硬质阳极氧化、瓷质阳极氧化等。

硫酸阳极氧化:在稀硫酸电解液中通以直流或交流电对铝及其合金进行阳极氧化。可获得5~20μm?厚,吸附性较好的无色透明氧化膜。该法工艺简单,溶液稳定,操作方便。(1)硫酸的质量浓度的影响:硫酸的质量浓度高,膜的化学溶解速度加快,所生成的膜薄而且软,空隙多,吸附力强,染色性能好;降低硫酸的质量浓度,则氧化膜生长速度 较快,而空隙率较低,硬度较高,耐磨性和反光性良好。

(2)温度的影响:电解液的温度对氧化膜质量影响很大,当温度为10~20°C时,所生 成的氧化膜多孔,吸附性能好,并富有弹性,适宜染色,但膜的硬度较低,耐磨性较差。如果温度高于20 °C?,则氧化膜变疏松并且硬度低。温度低于10 °C?,氧化膜的厚度增大, 硬度高,耐磨性好,但空隙率较低。因此,生产时必须严格控制电解液的温度。

(3)电流密度的影响:提高电流密度则膜层生长速度加快,氧化时间缩短,膜层化学 溶解量减少,膜较硬,耐磨性好。但电流密度过高,则会因焦耳热的影响,使膜层溶解作用增加,导致膜的生长速度反而下降。电流密度过低,氧化时间较长,使膜层疏松,硬度 降低。

(4)时间的影响:阳极氧化时间可根据电解液的质量浓度、温度、电流密度和所需要 的膜厚来确定。在相同条件下,随着时间延长,氧化膜的厚度增加,空隙增多。但达到一定厚度后,生长速度会减慢下来,到最后不再增加。

(5)搅拌的影响:搅拌能促使溶液对流,使温度均匀,不会造成因金属局部升温而导致氧化膜的质量下降。搅拌的设备有空压机和水泵。

(6)合金成分的影响:铝合金成分对膜的质量、厚度和颜色等有着十分重要的影响, 一般情况下铝合金中的其他元素使膜的质量下降。对Al-Mg系合金,当镁的质量分数超过5%且合金结构又呈非均匀体时,必须采用适当的热处理使合金均勻化,否则会影响氧 化膜的透明度;对 Al-Mg-Si系合金,随硅含量的增加,膜的颜色由无色透明经灰色、紫色,最后变为黑色,很难获得颜色均勻的膜层;对 Al-Cu-Mg-Mn?系合金,铜使膜 层硬度下降,空隙率增加,膜层疏松,质量下降。在同样的氧化条件下,在纯铝上获得的 氧化膜最厚,硬度最高,耐蚀性最好。

阳极氧化对铝材质的要求

铝及铝令金的成分及热咎理状套对所生成的阳极氧化膜的外观莉性能有很大的影响。如进行硫酸阳极氧化时,铜含量高的铝合金,由于CuAl:的溶解使膜层比较疏松、多孔,含硅高的铝。合金膜层灰暗。畲铜大于5%或含硅大于7.5%的铝合金不宜进行铬酸阳极氧化。含铜或硅含量高的铝合金不能按膏规的方法进行硬质阳极氧化,而必须选用特种波形的电源进行。

对于装饰性阳极氧化,对铝及铝合金材质的要求就较高。一般只有纯铝、包铝、铝镁、铝锰合金才能染着较鲜艳的色彩。而对于含硅、铁较高的合金,因所得氧化膜颜色较暗而只能染着深的颜色。铝及铝合金零件进行装饰性阳极氧化时,在选材上应注意以下几点:

对于要求镜面状态表面的零件,必须选择铝含量高于99.99%的高纯度铝或5A66铝镁合金。零件经化学或电化学抛光后进行硫酸阳极氧化可得到无色、透明、光亮的膜层,可染着上各种鲜艳的色彩。

对于要求表面光亮度比上面低一些的零件,可以选用含铝量高于99.9%的工业高纯铝和LT65、LT67的铝镁合金。

对于一般装饰要求的零件,对铝材中其他成分及其杂质有一最大允许含量要求,其数值见表1。其中最好选用铝镁合金。

表1 一般装饰要求阳极氧化用铝材中的其他成分及杂质最大允许含量

......详情点击>>

阳极氧化相关资料

网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 网站地图 | 网站留言 | 广告服务 | 积分换礼 | RSS订阅

客服热线:4006868768 客服邮箱:826575839@qq.com 客服QQ:826575839
电镀技术交流群:①群 90433507 ②群 88627958 ③群 77909386 ④群 52112823 ⑤群 23631539 ⑥群 210573404
Copyright @ 2005-2012 zgdiandu.com.cn. All Rights Reserved.

沪ICP备06045952号