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浅析铝合金阳极氧化处理的过程

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浅析铝合金阳极氧化处理的过程

2019-08-24

     铝是比较活泼的金属,标准电位-1.66v,在空气中能自然形成一层厚度约为0.01~0.1微米的氧化膜,这层氧化膜是非晶态的,薄而多孔,耐蚀性差。但是,若将铝及其合金置于适当的电解液中,以铝制品为阳极,在外加电流作用下,使其表面生成氧化膜,这种方法称为铝合金阳极氧化

     通过选用不同类型、不同浓度的电解液,以及控制氧化时的工艺条件,可以获得具有不同性质、厚度约为几十至几百微米的阳极氧化膜,其耐蚀性,耐磨性和装饰性等都有明显改善和提高。


浅析铝合金阳极氧化处理的过程

Al及铝合金的阳极氧化所用的电解液一般为中等溶解能力的酸性溶液,铅作为阴极,仅起导电作用。铝及其合金进行阳极氧化时,在阳极发生下列反应:

2Al ---> 6e-   2Al3 

在阴极发生下列反应:

6H2O  6e- ---> 3H2   6OH-

同时酸对铝和生成的氧化膜进行化学溶解,其反应为:

2Al   6H  ---> 2Al3   3H2

Al2O3   6H  ---> 2Al3    3H2O

氧化膜的生长过程就是氧化膜不断生成和不断溶解的过程。

浅析铝合金阳极氧化处理的过程

      一段a(曲线ab段):无孔层形成。通电刚开始的几秒到几十秒时间内,铝表面立即生成一层致密的、具有高绝缘性能的氧化膜,厚度约0.01~0.1微米,为一层连续的、无孔的薄膜层,称为无孔层或阻挡层,此膜的出现阻碍了电流的通过和膜层的继续增厚。无孔层的厚度与形成电压成正比,与氧化膜在电解液中的溶解速度成反比。因此,曲线ab段的电压就表现出由零急剧增大。

    第二段b(曲线bc段):多孔层形成。随着氧化膜的生成,电解液对膜的溶解作用也就开始了。由于生成的氧化膜并不均匀,在膜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(下降幅度为高值的10~15%),膜上出现多孔层。

    第三段c(曲线cd段):多孔层增厚。阳极氧化约20s后,电压进入比较平稳而缓慢的上升阶段。表明无孔层在不断地被溶解形成多孔层的同时,新的无孔层又在生长,也就是说氧化膜中无孔层的生成速度与溶解速度基本上达到了平衡,故无孔层的厚度不再增加,电压变化也很小。但是,此时在孔的底部氧化膜的生成与溶解并没有停止,他们仍在不断进行着,结果使孔的底部逐渐向金属基体内部移动。随着氧化时间的延续,孔穴加深形成孔隙,具有孔隙的膜层逐渐加厚。当膜生成速度和溶解速度达到动态平衡时,即使再延长氧化时间,氧化膜的厚度也不会再增加,此时应停止阳极氧化过程。


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