阳极氧化膜

电化学转化膜铝及铝合金的阳极氧化铝及铝合金阳极氧化原理定义：将铝及铝合金放入适当的电解液中，以铝工件为阳极，它材料为阴极，在外加电流作用下，使其表面生成氧化膜，这种方法称为阳极氧化。阳极氧化膜的微观结构•铝及铝合金的阳极氧化膜表面是多孔蜂窝状的，具有二层结构，靠近基体的是一层厚度为0.01～0.05μm、致密的纯Al2O3膜，硬度高，此层为阻挡层；外层为多孔氧化膜层，由带结晶水的Al2O3组成，硬度较低。反应机理1性能特点及影响因素2工程上的应用3铝阳极氧化的反应机理•阳极：铝或铝合金制品阴极：在电解溶液中化学稳定性高的材料•铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。–在阴极上–在阳极上203040504820226024时间/s电压/V铝阳极氧化膜生成曲线A.膜层生长B.阴挡层形成C.膜层稳定生成,直到溶解与生长速率达到平衡ABC•ab段，通电开始断时间（几秒到几十秒）内电压剧增，达到临界电压，（电压的最大值）表明这时阳极表面形成了连续、无孔的薄膜层。无孔层电阻较大，阻碍了膜的继续增厚，无孔层的厚度与形成电压成正比，氧化膜在电解液中溶解速度成反比。厚度约0.01～0.1微米第一阶段：无孔层的形成阶段•bc段，在膜最薄的地方将首先被溶解出空穴来，电解液就可以通过这些空穴到达铝的新鲜表面，电化学反应得以继续进行，电阻减小，电压随之下降（下降幅度为最高值的10～15%），膜上出现多孔层。第二阶段：多孔层形成阶段•cd段，这时电压平稳而缓慢的上升，这时无孔层不断被溶解成多孔层，新的无孔层友在生长，这样多孔层就在不断增厚，当生成速度与溶解速度达到动态平衡时，膜的厚度就不再增加，这时反应就应该停止了。第三阶段：多孔层增厚性能特点及影响因素铝合金阳极氧化工艺电解液种类氧化膜的性能•硫酸阳极氧化•铬酸阳极氧化•草酸阳极氧化•普通阳极氧化•硬质阳极氧化•瓷质阳极氧化•目前95％以上的阳极氧化是在硫酸中进行的，阳极氧化如果没有特别指明，通常是指硫酸阳极氧化。硫酸阳极氧化铝及铝合金硫酸阳极氧化的溶液配方及工艺条件溶液组成/（g/L）和工艺条件直流法交流法配方1配方2配方3硫酸150～200160～200100～110铝离子Al3＋＜20＜20＜20温度/℃13～260～713～26阳极电流密度/（A/dm2）0.8～1.50.5～2.51～2电压/V12～2212～2216～24时间/min20～6030～6030～60搅拌压缩空气压缩空气压缩空气阴极面积/阳极面积1.5:11.5:11:1配方1和配方3适用范围于一般要求的铝及铝合金；配方2适用于对硬度、耐磨性要求较高的铝及铝合金。铝及铝合金阳极氧化的工艺流程上挂架化学脱脂清洗中和清洗抛光清洗清洗染色清洗阳极氧化检验机械光亮封闭硫酸阳极氧化性能及影响因素吸附性较好的无色透明氧化膜；而且氧化膜易染色，硬度高，耐蚀性和耐磨性好。•硫酸阳极氧化溶液稳定，允许杂质含量范围较宽；电解电压低，电能消耗少；操作方便，成本低；几乎可以适用于各种铝及铝合金的氧化处理但不适于铸件、点焊件、铆接件。在稀硫酸电解液中通以直流或交流电对铝及铝合金进行阳极氧化处理，可获得厚度为5～20μm硫酸阳极氧化影响因素硫酸浓度氧化时间合金成分温度电流密度搅拌添加剂•（1）硫酸浓度，氧化膜生长的过程，也是它溶解的过程，硫酸浓度提高，溶解速度也会加快，这样生成的膜就会比较薄，防护能力下降，但是膜的孔隙率高，吸附力强，染色能力好，为了兼顾膜层的染色和防护，硫酸的浓度应控制在170－20g/L，通常采用15％～20％。•（2）温度的影响，膜的形成速度和溶解速度达到平衡时，膜就不再增厚。如果提高温度，就会使膜的溶解速度加快，膜层就会变薄，而且疏松多孔，硬度低。温度过低，膜的厚度增大，硬度高，耐磨性好，但是孔隙率低，脆性较大。影响因素影响因素•（3）电流密度的影响，提高阳极电流密度，能使膜的生长速度加快，氧化时间缩短，膜的溶解量就会减少，生成的膜较硬，耐磨性好。但是电流密度也不能太高，电流密度过高，会产生焦耳热，使膜的溶解作用增加，膜的生长速度反而会降低。电流密度过低，氧化时间延长，使膜层疏松，硬度降低。阳极的电流密度最好控制在1A/dm2。•（4）氧化时间的影响，在不改变工艺条件的情况下，延长氧化时间可以使膜的厚度增加，孔隙增多。对于需要染色的膜层，氧化时间可适当延长，影响因素•（5）搅拌的影响，搅拌能促使溶液对流，使温度均匀，使工件不会因局部过热而产生气囊使膜的质量下降。•（6）添加剂的影响，在电解液中加入添加剂，可以改变膜的性质和外观，甘油可以抑制得到高弹性的氧化膜，铬酸盐、胶体可以提高膜的均匀性，添加纤维素甲酯可以得到较硬的膜层。•（7）合金的成分对膜的性能有很大的影响，纯铝上得到的氧化膜最厚，经过热处理的和含重金属的铝合金得到的氧化膜较薄。其他铝合金阳极氧化工艺自学阳极氧化膜的着色与封闭•铝及铝合金经阳极氧化处理后，在其表面生成了一层多孔的阳极氧化膜，阳极氧化膜是最理想的着色载体，经过着色和封闭后，可以获得各种不同的颜色，并能提高膜层的耐蚀性、耐磨性。阳极氧化膜的着色阳极氧化膜的封闭填充封闭法水解封闭法重铬酸盐封闭法水蒸气封闭法热水封闭法阳极氧化膜的封闭饰物化妆品美容品建材交通3c产品工程上的应用工程上的应用初期应用1近期应用2初期应用表面改性——耐磨性、耐蚀性、电气绝缘性,表面色泽美观。近期应用精密分离膜：耐热、可调孔径、规整AAO模板：制作纳米功能材料