鋁及鋁合金陽極氧化new

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1、鋁及鋁合金陽極氧化、著色及封閉的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1　前言　　鋁及其合金材料由于其高的強度/重量比，易成型加工以及優(yōu)異的物理、化學(xué)性能，成為目前工業(yè)中使用量僅次于鋼鐵的第二大類金屬材料。然而，鋁合金材料硬度低、耐磨性差，常發(fā)生磨蝕破損，因此，鋁合金在使用前往往需經(jīng)過相應(yīng)的表面處理以滿足其對環(huán)境的適應(yīng)性和安全性，減少磨蝕，延長其使用壽命。在工業(yè)上越來越廣泛地采用陽極氧化的方法在鋁表面形成厚而致密的氧化膜層，以顯著改變鋁合金的耐蝕性，提高硬度、耐磨性和裝飾性能?！　￡枠O氧化是國現(xiàn)代最基本和最通用的鋁合金表面處理的方法。陽極氧化可分為普通陽極

2、氧化和硬質(zhì)陽極氧化。鋁及鋁合金電解著色所獲得的色膜具有良好的耐磨、耐曬、耐熱和耐蝕性，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑鋁型材的裝飾防蝕。然而，鋁陽極氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蝕介質(zhì)侵蝕，心須進行封孔處理，以提高耐蝕性、抗污染能力和固定色素體。　　2　鋁及鋁合金的陽極氧化　　2.1　普通陽極氧化　　鋁及其合金經(jīng)普通陽極氧化可在其表面形成一層Al2O3膜，使用不同的陽極氧化液，得到的Al2O3膜結(jié)構(gòu)不同。陽極氧化時，鋁表面的氧化膜的成長包含兩個過程：膜的電化學(xué)生成和化學(xué)溶解過程。只有膜的成長速度大于溶解速度時，氧化膜才能成長、加厚

3、。普通陽極氧化主要有硫酸陽極氧化、鉻酸陽極氧化、草酸陽極氧化和磷酸陽極氧化等，以下介紹一些普通陽極氧化新工藝?！　?.1.1　寬溫快速陽極氧化[1]　　硫酸陽極氧化電解液的溫度要求在23℃以下，當(dāng)溶液的溫度高于25℃時，氧化膜變得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差，因此在原硫酸溶液中加入氧化添加劑對原工藝進行改進，改進后的溶液配方為：　　硫酸（ρ＝1.84g／cm3）150－200g／L（最佳值160g／L）CK－LY添加劑　　　　　　20－35g／L（最佳值30g／L）鋁離子　　　　　　　　0.5－20g／L?。ㄗ罴阎?g／L）　　C

4、K－LY氧化添加劑包括特定的有機酸和導(dǎo)電鹽，前者能提高電解液的工作溫度，抑制陽極氧化膜的化學(xué)溶解，在較高的溫度下對抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增強電解液的導(dǎo)電性，提高電流密度，加快成膜速度。該添加劑溶于硫酸電解液，對電解液中的金屬離子有絡(luò)合作用，使溶液中鋁離子的容忍量提高，氧化液的壽命延長，操作溫度可達30℃以上，而普通硫酸氧化工藝21℃以上就必須開冷水機；同時減少了氧化時間，并可獲得高質(zhì)量的氧化膜?！　?.1.2　硼酸－硫酸陽極氧化[2]　　硼酸－硫酸陽極氧化是取代鉻酸陽極氧化的一種薄層陽極氧化新工藝。硼酸－硫酸陽極氧化溶液

5、的組成為：45g/LH2SO4＋8g/LH3BO3?！￡枠O氧化膜退膜溶液：按ASTMB137(美國實驗材料標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定溶液，即：20g/LCrO3＋35mL/LH3PO4?！　?.1.3　其它方面工藝的改進　　鞏運蘭等對鋁在鉻酸中高電壓陽極氧化進行了研究[3]，結(jié)果表明，鉻酸體系高電壓陽極氧化得到的氧化膜多孔，膜孔徑極不規(guī)整，呈樹枝狀，濃度對孔徑和膜厚都有影響?！　≡诹姿嶂胁捎弥绷骱銐弘娊獾姆椒▽︿X試樣進行陽極氧化處理。實驗表明，隨著電解電壓的升高，阻擋層厚度、多孔層胞徑和孔徑均呈線性增加，其原因與離子遷移等密切相關(guān)。此項技術(shù)起源于本

6、世紀(jì)30年代，由于磷酸氧化膜具有很強的粘合力，是電鍍、涂漆的良好底層，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用?！　?.2　鋁及鋁合金的硬質(zhì)陽極氧化　　鋁及其合金經(jīng)硬質(zhì)陽極氧化處理后，可在其表面生成厚度達幾十到幾百微米的氧化膜，由于這層氧化膜具有極高的硬度(鋁合金上可達400－6000kg/mm2，純鋁上可達1500kg/mm2)，優(yōu)良的耐磨性、耐熱性(氧化膜熔點可達2050℃)和絕緣性，大大提高了材質(zhì)本身的物理性能、化學(xué)性能和機械性能，在國防及機械制造領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用?！　?.2.1　硫酸硬質(zhì)陽極氧化　　硫酸法成分簡單穩(wěn)定，操作容易，低溫氧化可

7、獲得數(shù)十至數(shù)百微米的硬質(zhì)膜。硫酸硬質(zhì)陽極氧化的主要缺陷是一般要在低溫下進行，而且受鋁合金組成的影響很大?！　?.2.2　混合酸常溫硬質(zhì)陽極氧化　　混合酸常溫硬質(zhì)陽極氧化是指以硫酸為主，加入少量草酸等二元酸，以獲得較厚的膜，同時擴大使用溫度的上限，可允許將陽極氧化溫度提高到10－20℃之間，所獲得氧化膜的特征與硫酸陽極氧化膜相似。在10－20℃下電解，能獲得耐磨性好的氧化膜和高著色率；實行高電流密度的混合酸電解，可防止氧化膜溶解，可在較高的溫度下實施，降低生產(chǎn)成本，使膜層更加平滑、光潔、細密，厚度更大，硬度更高?！　?.2.3　脈沖硬

8、質(zhì)陽極氧化　　脈沖硬質(zhì)陽極氧化采用間斷電流或交替的高低電流進行氧化，成功避免了燒焦和粉末，在室溫下，所獲得氧化膜在硬度、耐蝕性、柔性、電阻和厚度的均勻性方面均優(yōu)于一般的直流氧化，并且生產(chǎn)效率可提高3倍。氧化膜性能比較見表1?！　?.2