鋁氧化
鋁氧化有天然氧化,電化學(xué)氧化,化學(xué)氧化,堿性氧化,酸性氧化,陽極氧化六種,意思是鋁及鋁合金的氧化處理的方法。
處理
鋁及鋁合金的氧化處理的方法主要有兩類:
[1]
天然氧化
氧化膜較薄,厚度約為0.5~4微米,且多孔,質(zhì)軟,具有良好的吸附性,可作為有機(jī)涂層的底層,但其耐磨 性和抗蝕性 能均不如陽極氧化膜;
電化學(xué)氧化
氧化膜厚度約為5~20微米(硬質(zhì)陽極氧化膜厚度可達(dá)60~200微米),有較高硬度,良好的耐熱和絕緣性,抗蝕能力高于化學(xué)氧化膜,多孔,有很好的吸附能力。
化學(xué)氧化
鋁及鋁合金的化學(xué)氧化處理設(shè)備簡單,操作方便,生產(chǎn)效率高,不消耗電能,適用范圍廣,不受零件大小和形狀的限制。
鋁及鋁合金化學(xué)氧化的工藝按其溶液性質(zhì)可分為堿性氧化法和酸性氧化法兩大類。
按膜層性質(zhì)可分為:氧化物膜、磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜、鉻酸-磷酸鹽膜。
陽極氧化
鋁是比較活潑的金屬,標(biāo)準(zhǔn)電位-1.66v,在空氣中能自然形成一層厚度約為0.01~0.1微米的氧化膜,這層氧化膜是非晶態(tài)的,薄而多孔,耐蝕性差。但是,若將鋁及其合金置于適當(dāng)?shù)碾娊庖褐校凿X制品為陽極,在外加電流作用下,使其表面生成氧化膜,這種方法稱為陽極氧化。
通過選用不同類型、不同濃度的電解液,以及控制氧化時的工藝條件,可以獲得具有不同性質(zhì)、厚度約為幾十至幾百微米的陽極氧化膜,其耐蝕性,耐磨性和裝飾性等都有明顯改善和提高。
形成
Al及鋁合金的陽極氧化所用的電解液一般為中等溶解能力的酸性溶液,鉛作為陰極,僅起導(dǎo)電作用。鋁及其合金進(jìn)行陽極氧化時,在陽極發(fā)生下列反應(yīng):
2Al ---> 6e- + 2Al3+
在陰極發(fā)生下列反應(yīng):
6H2O +6e- ---> 3H2 + 6OH-
同時酸對鋁和生成的氧化膜進(jìn)行化學(xué)溶解,其反應(yīng)為:
2Al + 6H+ ---> 2Al3+ +3H2
Al2O3 + 6H+ ---> 2Al3+ + 3H2O
氧化膜的生長過程就是氧化膜不斷生成和不斷溶解的過程。
第一段a(曲線ab段):無孔層形成。通電剛開始的幾秒到幾十秒時間內(nèi),鋁表面立即生成一層致密的、具有高絕緣性能的氧化膜,厚度約0.01~0.1微米,為一層連續(xù)的、無孔的薄膜層,稱為無孔層或阻擋層,此膜的出現(xiàn)阻礙了電流的通過和膜層的繼續(xù)增厚。無孔層的厚度與形成電壓成正比,與氧化膜在電解液中的溶解速度成反比。因此,曲線ab段的電壓就表現(xiàn)出由零急劇增至大值。
第二段b(曲線bc段):多孔層形成。隨著氧化膜的生成,電解液對膜的溶解作用也就開始了。由于生成的氧化膜并不均勻,在膜薄的地方將首先被溶解出空穴來,電解液就可以通過這些空穴到達(dá)鋁的新鮮表面,電化學(xué)反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行,電阻減小,電壓隨之下降(下降幅度為高值的10~15%),膜上出現(xiàn)多孔層。
第三段c(曲線cd段):多孔層增厚。陽極氧化約20s后,電壓進(jìn)入比較平穩(wěn)而緩慢的上升階段。表明無孔層在不斷地被溶解形成多孔層的同時,新的無孔層又在生長,也就是說氧化膜中無孔層的生成速度與溶解速度基本上達(dá)到了平衡,故無孔層的厚度不再增加,電壓變化也很小。但是,此時在孔的底部氧化膜的生成與溶解并沒有停止,他們?nèi)栽诓粩噙M(jìn)行著,結(jié)果使孔的底部逐漸向金屬基體內(nèi)部移動。隨著氧化時間的延續(xù),孔穴加深形成孔隙,具有孔隙的膜層逐漸加厚。當(dāng)膜生成速度和溶解速度達(dá)到動態(tài)平衡時,即使再延長氧化時間,氧化膜的厚度也不會再增加,此時應(yīng)停止陽極氧化過程。陽極氧化特性曲線與氧化膜生長過程如下圖所示。
以在國內(nèi)已得到了廣泛的應(yīng)用。