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铝合金材料及加工阳极氧化技术解密
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铝合金材料及加工阳极氧化技术解密

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铝合金材料及加工阳极氧化技术解密

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  铝合金材质通过阳极氧化着色处理,处理后硬度高,耐磨耐腐蚀及电绝缘性好,通过化学预处理还可以进行电镀、电泳、喷涂等进一步提高铝的装饰性和保护性。北京京科兴业科技发展有限公司独具优势的阳极氧化技术为自身加工生产的产品提供品质保证。

  阳极氧化的定义

  阳极氧化是一种电解氧化,在该过程中铝合金的表面通常转化为一层氧化膜,这层膜具有保护性、装饰性以及其他的一些功能性。

  阳极氧化膜的分类

  氧化膜分两大类:壁垒型氧化膜和多孔型氧化膜,壁垒型氧化膜是一层紧靠金属表面的致密无孔的薄氧化膜,厚度取决于外加电压一般不超过0.1um。多孔型氧化膜由阻挡层和多孔层两层氧化膜组成,阻挡层厚度和外加电压有关,多孔层厚度取决于通过的电量。我们最常用的是多孔型氧化膜。

  阳极氧化膜的特性

  a.氧化膜结构呈多孔性蜂窝状结,膜的多孔性使具有很好的吸附能力,可以作涂镀层的底层也可被染色,提高金属的装饰效果。

  b.氧化膜的硬度高,阳极氧化膜的硬度很高,其硬度大约在196-490HV,因为硬度高决定了氧化膜的耐磨性非常好。

  c.氧化膜的耐蚀性,铝氧化膜在空气、土壤中都很稳定,同基体的结合力也很强,一般情况下氧化后都会进行染色封孔或喷涂处理,使其耐腐蚀性进一步增强。

  d.氧化膜的结合力,氧化氧化膜于基体金属的结合力很强,很难用机械的方法将它们分离,即使膜层随金属弯曲,膜层仍于基体金属保持良好的结合,但氧化膜的塑性小,脆性大,当膜层受到较大的冲击负荷和弯曲变形时,会产生龟裂,所以这种氧化膜不易在机械作用下使用,可以用作油漆层的底层。

  e.氧化膜的绝缘性,铝的阳极氧化膜的阻抗较高,导热性也很低,热稳定性可高达1500度,热导率0.419W/(m•K)—1.26 W/(m•K)。可用作电解电容器的电介质层或电器制品的绝缘层。

  铝合金氧化膜生成过程

  1. 阳极氧化的第一阶段

  无孔层的形成阶段,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 。

  2.阳极氧化的第二阶段

  多孔层形成阶段,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。

  3.阳极氧化的第三阶段

  多孔层增厚,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。

  

 

  铝合金阳极氧化的工艺

  1. 阳极氧化的常用工艺

  铝合金阳极氧化的常用工艺有:硫酸阳极氧化工艺、铬酸阳极氧化工艺、草酸阳极氧化工艺和磷酸阳极氧化工艺。最常用的是硫酸阳极氧化。

  2. 硫酸阳极氧化

  目前国内外广泛使用的阳极氧化工艺就是硫酸阳极氧化,和其他方法相比他在生产成本、氧化膜特点和性能上都具有很大优势,它成本低、膜的透明性好、耐腐蚀耐摩擦性好、着色容易等优点。它是以稀硫酸作电解液,对产品进行阳极氧化,膜的厚度可达5um—20um,膜的吸附性好,无色透明,工艺简单,操作方便。

  3. 铬酸阳极氧化

  铬酸阳极氧化得到的膜较薄,只有2-5um,能保持工件原有的精度和表面粗糙度;孔隙率低难染色,不做封孔也可使用;膜层软,耐磨性较差但弹性好;耐腐蚀力较强,铬对铝的溶解度小,使针孔和缝隙内残留液对部件的腐蚀较小,适于铸件等结构件,该工艺在军事上用得较多。同时可以对部件质量进行检验,在裂纹处褐色电解液就会流出,很明显。

  4. 草酸阳极氧化

  草酸对铝的氧化膜溶解性小,所以氧化膜孔隙率低,膜层耐磨性和电绝缘性比硫酸膜好;但草酸氧化成本高是硫酸的3~5倍;同时草酸在阴极和阳极都会被反应,导致电解液稳定性差;草酸氧化膜的色泽易随工艺条件变化,导致产品产生色差,所以该工艺应用受到一定限制。但草酸可做硫酸氧化添加剂使用较常见。

  5. 磷酸阳极氧化

  氧化膜在磷酸电解液中溶解比硫酸大,因此氧化膜薄(只有3um),同时孔径大。因磷酸膜有较强的防水性,可阻止胶黏剂因水合而老化使胶接剂的结合力比较好,所以主要用于印刷金属板的表面处理和铝工件胶接的预处理。

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