龙之舞请进（铝及铝合金表面防护膜的形成）

鸽子

概述

随着近代工业的发展，轻金属材料的应用日益广泛。铝及铝合金具有密度小、导电导热能力强、力学性能优异、可加工性好等一系列优点，在国民经济的各个部门获得了广泛的应用。在建筑领域，如日本的高层建筑98%采用铝合金作门窗及墙面装饰。铝合金门窗与普通木门窗、钢门窗相比，具有质量轻、用材省、美观、耐腐蚀、维修方便等特点，虽然造价比普通木门窗高3~4倍，但由于长期维修费用低，所以有着广阔的发展前景。
在大气中铝及铝合金表面与氧作用能形成一层氧化膜，但膜薄（3×10-3 ~5×10-3μm）而疏松多孔，为非晶态的、不均匀也不连续的膜层，不能作为可靠的防护-装饰性膜层。目前，在工业上广泛地采用阳极氧化或化学氧化的方法，在铝及铝合金制件表面生成一层氧化膜，以达到防护-装饰的目的。
经化学氧化处理获得的氧化膜，厚度一般为0.3~4μm，质软、耐磨和抗蚀性能均低于阳极氧化膜。而经阳极氧化处理获得的氧化膜，厚度一般在5~20μm，硬质阳极氧化膜厚度可达60~250μm，其膜层与基体金属结合牢固，具有较高的耐蚀性、耐磨性和硬度。多孔的氧化膜具有很强的吸附能力，易于用有机染料着色，同时还具有绝缘性能好、绝热抗热性能强等特点。
综上所述，铝和铝合金经阳极氧化处理后，在其表面形成的氧化膜具有良好的防护-装饰等特性。因此，被广泛用于航空、电器、电子、机械制造和轻工工业等方面。
本实验就是通过阳极氧化的方法制备铝合金表面的保护膜。通过本实验可以了解铝及铝合金表面处理的基本原理和基本方法，并通过铝阳极氧化进一步了解电解池中的阳极过程。

基本原理

铝及铝合金在阳极氧化过程中作为阳极，阴极只起导电作用和析氢反应。常用的电解液为酸性，阳极氧化时，阳极反应首先是水的电解，产生初生态的[O]，初生氧有很强的氧化能力，它与阳极上的铝作用生成氧化铝，并放出大量热。生成的氧化膜在酸性电解液中，产生化学溶解作用，故所形成的氧化膜为多孔结构，由于多孔保证了电解液的流通而使氧化膜不断增厚。其电极反应如下：
阳极            H2O=[O]+2H++2e
               2Al+3[O]=Al2O3
阴极          2H++2e=H2↑
多孔的氧化膜吸附能力强，易于染色，再经封闭处理，就可获得美观、防腐蚀性能良好的氧化膜。

实验过程

一、碱洗
目的：除掉铝制件表面污物，并将天然氧化膜除掉。
二、酸洗
目的：除掉碱洗后残留在制件表面上的黑色挂灰，同时兼有中和碱的作用，防止污染电解液。酸洗后制件表面光亮，又称出光。
三、阳极氧化
阳极氧化在电解槽中进行，电解液为稀硫酸。铝片（阳极）与直流电源的正极相连，铅片（阴极）与电源负极相连，阴极面积与阳极面积之比1.5:1。
工艺条件：
阳极电流密度：DA=0.8~1.5 A•dm-2
温度：13~26℃
时间：30~40 min
四、染色
利用阳极氧化膜的多孔结构和强吸附性能，将已阳极氧化处理的铝制件浸渍在有机染料或无机染料的溶液中，则氧化膜针孔吸附染料而着色。
五、封闭
由于铝及铝合金生成的氧化膜具有高的孔隙率和吸附性，很容易被污染，尤其在腐蚀性环境中，腐蚀介质容易进入膜层孔隙而引起腐蚀。氧化膜染色后应进行封闭处理，以增加色泽的耐晒性和耐蚀性。在工业生产中，经过阳极氧化的膜层，不管染色与否，一般都要进行封闭处理。本实验采用热水封闭，其原理为氧化膜表面和孔壁的三氧化二铝在热水中发生水化反应，生成水合氧化铝，使原来氧化膜的体积增加33~100%，氧化膜体积的膨胀使膜孔显著缩小，从而达到封孔的目的。反应式为：

Al2O3+nH2O= Al2O3•nH2O

鸽子

鄙视看帖不回贴的人，不然下次不发了

vr6070

继续:em26:

masm32

:em26:

nhzl

好帖，顶一下！

龙之舞

阳极氧化和硬质阳极氧化有什么不同，设备上有什么差别

kenzhou

好帖,好帖,好帖!   :em26: :em26: :em26:
         




                                                                              kenzhou

geffrey

好贴，收藏了

etopidea

很好！好贴啊！顶！顶！顶！！！！！
用多大电流和电压呢？

skymouse

好贴，普通条件下可以做吗

大晶牙

此贴为一般性教育贴！
可操作性交流性不强！
1，碱洗－基本组成是氢氧化钠，另外还添加调节剂（NaF、硝酸钠），结垢抑制剂、（葡萄糖酸盐、庚酸盐、酒石酸盐、阿拉伯胶、糊精等）、多价螯合剂（多磷酸盐）、去污剂。
2，酸洗－在300-400g/L硝酸（1420kg/立方米）溶液中，室温下浸洗，浸洗时间随金属组成的不同而有差异，一般浸洗时间3-5分钟。
3，阳极氧化－ 阳极氧化按电流形式分为：直流电阳极氧化，交流电阳极氧化，脉冲电流阳极氧化。按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。按膜层性子分有：普通膜、硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。氧化膜厚度－氧化膜厚度计算

    阳极氧化生成的氧化膜厚度从理论上可按法拉第第二定律推导的公式进行计算。

σ= Kit

式中σ为阳极氧化膜厚度（μm），I为电流密度（A/dm2），t 为氧化时间（min），K为系数（当氧化铝密度γ=kg/立方米则K=0.309）。上述公式计算的前提是以认为通过的电量全用于氧化铝析出，同时也把氧化铝及膜的密度视为纯净的氧化铝密集的值。但实际情况并非完全如此，为了使K值更切合实际，应将电流效率和在这种工艺条件下所生成膜的密度或孔隙度考虑在内，即：

K = 1.57η/γ

式中η为电流效率（电极上实际析出的物质量与又总电量换算出的析出物质量之比）。K实值各国取值大小各异，美国有取0.328、0.285-0.355，中国、俄罗斯取0.25。
着色－有机染料品种繁多，依据不同用途和产品档次选用染料。如可溶性还原染料价格昂贵，色牢度极佳，故多用于高档铝制品金笔、打火机、助听器的染色；醇溶性染料用于铝箔染色；油溶性染料用于铝箔的印花，使用前溶于硝化纤维素系、乙烯树脂系或聚酰胺树脂系等亮漆中，或者溶于烤漆中的三聚氰胺树脂与环氧树脂中，印制后在清洗干净的铝箔表面形成带有染料的树脂膜。用于铝制品染色的染料类别有酸性染料、酸性络合染料、酸性媒介染料、直接染料、弱酸性染料、分散染料、可溶性还原染料、活性染料、碱性染料、醇溶染料、油溶染料等。
封孔－分水合封孔和金属盐封孔。
     水和封孔又分沸水封孔和蒸汽封孔。封孔时注意：
     （1）槽液pH值：一般情况下，在硫酸酸化的沸水里封孔，溶液的pH值总是向碱性增加方向变化，控制办法多采用添加缓冲剂，例如在封孔液中加入磷酸氢胺0.003-0.03g/L+硫酸0.006-0.015ml/L。

（2）入槽封孔的制品必须清洗干净，为避免氧化膜产生裂纹，封孔前的清洗使用温水。

（3）封孔制品应与槽体金属绝缘，为防止封孔液的大量蒸发，可用φ70mm的尼龙塑料球覆盖液面。
  金属盐封孔常用镍盐：它的封孔效果好。在封孔过程中，镍盐被膜吸引水解生成氢氧化物，由于镍的氢氧化物量少，几乎无色

[ 本帖最后由 大晶牙 于 2006-12-7 15:28 编辑 ]

ss.z

收藏了。

鸽子

既然大晶牙说是一般性教育贴，那我就发点专业的

shenxinsx

好帖，顶一下！

fjs502

好贴

qqq_wd002

:em26: :em26: :em26: :em26:

microstep

了解一下，工艺处理方法，谢谢楼主

wtwzl

继续

benbenlang

好贴/继续

yml

顶！好贴。。。。