今日特马结果歡迎您的到來!

元寶機電科技有限公司
領先的電鍍、電泳、氧化、工業廢氣治理淨化設備供應商
全國服務熱線:
0579-85228728
熱門搜索:
新聞資訊
聯系我們

今日特马结果
電話:0579-85228728
手機:13509816088  餘經理
手機:13325999318  朱經理
郵箱:ywyb1888@163.com
地址:浙江省義烏市佛堂鎮義南工業區丹桂路19号

您的當前位置:主頁 > 新聞中心 > 電鍍知識 電鍍知識

鋁氧化入門篇《二》:鋁的電化學氧化

發布日期: 2015-08-21  浏覽人數:

鋁氧化入門篇《二》:鋁的電化學氧化
(一)陽極氧化過程機理
1.陽極反應陽極氧化時,由于電解質是強酸性的:陽極電位較高,因此陽極反應首先是水的電解,産生初生态的[o],氧原子立即在陽極對鋁制件表面發生化學氧化反應,生成氧化鋁,即薄而緻密的陽極氧化膜.這一過程與初始電壓、電流密度的大小有密切關系.生成的氧化膜在酸性一電解液中,産生化學溶解作用.部份氧化膜在電解液中的溶解又是必須的,否則由于膜的電絕緣性,将阻止電流的繼續通過而影響氧化膜的繼續生成.
a.陰極反應陰極隻是起導電作用和析氫反應.當鋁合金的其他合金元素在陽極過程中溶解後,有可能在陰極上沉積析出.
2.氧化膜的成長過程成長過程包含着二個相輔相成的方面:①膜的電化學生成過程.②膜的化學溶解過程.兩者缺一不可,而且必須使膜層的生成速度恒大于溶解速度,這樣才能獲得較厚的氧化膜.為此,所選擇的電解液性質及工藝規範都必須具備這些條件。在陽極氧化過程中,由于電位差的作用,帶電質點相對于固體壁發生電滲液流.電滲液流的存在,是陽極氧化膜得以增長的一個必要條件.

(二)陽極氧化工藝
鋁和鋁合金的裝飾性陽極氧化工藝種類很多,應用最廣的是硫酸陽極氧化工藝,其次是草酸陽極氧化和鉻酸陽極氧化工藝。
1.硫酸陽極氧化工藝
(1)硫酸陽極氧化工藝特點鋁及鋁合金在10--20%的硫酸電解液中通電進行陽極氧化處理,所獲得的氧化膜具有強吸附能力(孔隙率平均為10-15%)、較高的硬度(HV400左右)、良好耐磨性和抗蝕性能,膜層無色透明,極易染成各種美麗的色澤.特别經化學或電化學抛光的鋁制件,通過硫酸陽極氧化,可得到鏡面狀的光潔光亮表面。如氧化後進行妥善的封閉處理.還能進一先提高膜層的抗蝕性和絕緣性。硫酸陽極氧化還具有溶液穩定、允許雜質含量範圍較大的特點.與鉻酸、草酸法比較,電能消耗少,操作方便,成本低.該工藝幾平适用于所有鋁及鋁合金的陽極氧化處理.
(2)硫酸陽極氧化工藝流程
鋁制件--機械抛光--除油--清洗--中和--清洗--化學抛光或電解抛光--清洗--陽極氧化--清洗--中和--清洗--染色--清洗--封閉--機械光亮--成品檢驗.
 (3)硫酸陽極氧化電解液配制方法
根據電解槽的容積計算所需的硫酸量,在槽内先加入3/4容積的蒸餾水或去離子水,然後啟動攪拌機,将硫酸在強烈的攪拌下緩緩加入,最後加水至規定容積,冷卻至工藝要求,取樣分析,試樣合格後,即可生産.硫酸最好用試劑級的或電池硫酸,如用工業硫酸配制,則配制後需加雙氧水1mL/L.也可先進行24小時以上電解處理,并在處理中将浮于液面的有色泡沫和雜物除去,直到溶液呈無色透明後即可投入生産。注意切勿将水加入硫酸中.
(4)影響氧化膜質量的諸因素
1)硫酸濃度氧化膜的成長速度與電解液中硫酸濃度有密切關系.膜的增厚過程取決于膜的溶解和生長速度比,通常随着硫酸濃度的增高,氧化膜的溶解速度也增大;反之,濃度降低溶解速度也減小.因此,采用稀硫酸有利于膜的成長.在氧化開始時,氧化膜的成長速度是濃溶液比稀溶液大,但是随着氧化時間的增加,在濃溶液中成長速度就比在稀溶液中的速度小.實踐證陰。當使用濃度較高的硫酸溶液進行氧化時,初始階段由于氧化膜的成長速度較大,氧化膜的孔隙率高,因此容易染色,但膜的硬度、耐磨性能等均較差。而在稀硫酸溶液中所獲得的陽極氧化膜,堅硬而耐磨,反光性能好,但孔隙率較低,适宜于染成各種較淺的淡色.綜上所述,應根據對氧化膜的要求來選擇硫酸濃度,要想獲得吸附能力強而富有彈性的氧化膜,可用硫酸濃度的上限值,要獲取硬而厚的耐磨性好的氧化膜,可采用硫酸濃度的下限值.
2)溫度電解液的溫度變化對氧化膜的影響
與硫酸濃度的變化的影響基本相同。溶液溫度升高,氧化膜的溶解速度升高,膜的生長速度減少,氧化膜的厚度必然減少。同時,溫度的變化對氧化膜的厚度和耐磨性也會産生嚴重的影響。一般溫度控制在18--20℃時獲得的氧化膜多孔、吸附性能好、富有彈性、抗蝕能力較好,但耐磨性能較差.在裝飾性硫酸陽極氧化工藝中,溫度控制在。~3℃,溫度波動土1℃,硬度可達HV400以上.缺點是:當制件受力發生形變或彎曲時,氧化膜易碎裂.溶液溫度過低,氧化膜發脆易裂.對于易變形的零件宜在8--10攝氏度氧化。
(3)電壓和陽極電流密度
在陽極氧化過程中,陽極電流密度和電壓有關鋁制件通電氧化時,開始很快在鋁制件表面生成一層薄而緻密的氧化膜,随之電阻增加電壓急劇升高,陽極電流密度逐漸減小.電壓繼續升高至一定值時,氧化膜因受電解液的溶解作用在較薄弱部位開始被電擊穿,促使電流通過,氧化過程繼續進行.電解液中可能存在的雜質是Cl-、F-, N03-和Al3+, Cu2+、Fe2+等離子.當Cl-,F-、N03-等陰離子雜質含量高時,氧化膜的孔隙率大大增加,氧化膜表面變得粗糙和疏松.這些雜質在電解液中的允許含量為Cl- <0.05g/L, F- < 0.01 g/L.當超過這極限值,制品表面會發生穿孔而報廢。這些陰離子雜質來自配制電解液和清洗工序中的水源.因此必須嚴格控制水質.一般要求用去離子水或蒸餾水配制電解液。溶濃中,當鋁、銅、矽等陽離子雜質含量高時,主要會影響氧化膜的色澤、透明度和抗蝕性.A13+雜質來自鋁制件本身在陽極的溶解,使電解液中A13+含量逐漸升高.當A13+含量小于20g/L時,氧化膜表面質量沒有顯著影響(若在1~l0g/L:範圍内,反而對陽極氧化的速度和膜層表面質量起有利作用),當A13+含量超過20g/L後,使鋁制件表面呈現出白點或塊狀白斑,氧化膜的吸附性能卞降,
造成染色困難。
(5)雜質
合金中含銅、矽等元素時,随着氧化過程的進行,同樣由于在電解液中的陽極溶解作用,使合金元素Cu2+, Si2+不斷集聚.當Cu2+含量達0.02g/L時,氧化膜上會出現暗色條紋或黑色斑點.要排除Cu2+,可以用鋁電極通直流電處理,陽極電流密度控制在0.1 --0. 2A/dm2左右,金屬銅便在陰極上析出.當Cu2+含量很高時,可先用鉛闆直接放入電解液中。這時鉛闆上會很快置換上一層金屬銅.用此祛可去除含量較高的銅離子,而後再通電處理,可徹底去除Cu2+.Si2+常以懸浮狀态存在于電解液中,使電解液的混濁度大為提高,它往往以褐色粉狀物吸附在陽極上.将電解液仔細過濾可以排除Si2+.一般用濾紙或微孔管過濾機過濾排除.
6)電源
在硫酸電解液中進行陽極氧化時,其電源可用直流電源,也可使用交流電.
7)攪拌和移動陽極
在陽極氧化過程中産生大量的生成熱和焦耳熱會導緻氧化膜質量下降.因此,必須采取措施将熱量排除.在生産中通常用蛇形管通冷卻劑冷卻電解液或以陽極移動和空氣攪拌的方法,加速熱量的擴散,以防止局部過熱.壓縮空氣攪拌時,空氣必須經過油水分離器淨化,或用泵連續快速循環過濾、冷卻等組合方法。
8)電解液混濁度
陽極氧化時,電解液的混濁度對氧化膜表面光亮度影響極大.通常,硫酸氧化膜是透明的,它的主要成分是A1203.多孔狀的氧化膜具有極大的吸附性能,利用這一特點将鋁和鋁合金表面進行各種色彩圖案花紋的裝飾.若在電解液中含有各種不透明的固态混濁物,也被吸附填充到膜孔中去,會使氧化膜透明度下降,膜層的反光率受到阻擋,從而影響氧化膜的光亮度。混濁物來源于鋁制件前處理不良和清洗水質不淨,或由于陰陽極反應劇烈與溶液的對流作用使雜質不易沉澱于缸底,被分散懸浮在電解液中,電解液透明度較差,甚至不透明并帶有一定的色澤.因此對那些外觀要求較高的鋁制品,在氧化過程中,必須對電解液進行連續過濾.用燒結微孔管過濾機過濾,可使電解液達到極高的透明度。
工程案例 +查看更多