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铝表面阳极氧化处理方法

（一）阳极氧化处理的一般概念1、阳极氧化膜生成的一般原理以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢、铝等。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。2、阳极氧化电解溶液的选择阳极氧化膜生长的一个先决条件是，电解液对氧化膜应有溶解作用。但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。适用于阳极氧化处理的酸性电解液见表-4。表-4氧化处理的酸性电解液酸类电离常数形成电压基膜颜色硫酸2×10-2（第二次电离的H+）12-20透明、无色铬酸30-40不透明、带白色磺基水杨酸40-70透明带灰色氨基磺酸30-40带灰色磷酸1.1×10-2（第一次）7.5×10-8（第二次）4.8×10-13（第三次）30-40透明带白色焦磷酸1.4×10-1（第一次）1.1×10-2（第二次）2.9×10-7（第三次）3.6×10-4（第四次）70-100带白色磷钼酸100以上阻挡层硼酸6.4×10-100-600阻挡层草酸6.5×10-2（第一次）6.1×10-5（第二次）40-60带黄色丙二酸1.61×10-3（第一次）2.1×10-6（第二次）80-110带褐色丁二酸6.6×10-5（第一次）2.8×10-6（第二次）120以上白色到黄色顺式丁烯二酸1.5×10-5（第一次）2.6×10-7（第二次）150-225灰黄色柠檬酸8.4×10-1（第一次）1.8×10-5（第二次）4.0×10-6（第三次）120以上黄褐色酒石酸1.1×10-3（第一次）6.9×10-5（第二次）120以上黄褐色苯二酸1.26×10-3（第一次）3.1×10-6（第二次）100以上阻挡层亚甲基丁二酸麻蚀，40干涉膜乙醇酸（羟基醋酸）1.54×10-4麻蚀苹果酸（羟基丁二酸）4×10-4（第一次）9×10-6（第二次）麻蚀，40干涉膜3、阳极氧化的种类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。铝及铝合金常用阳极氧化方法和工艺条件见表-5。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。表-5铝及铝合金常用阳极氧化方法系列名称电解液组成电流密度A/dm2电压V温度/度时间min颜色膜厚μm备注硫酸Alumilite（美）硫酸，10%-20%DC1-210-2020-3010-30透明5-30易着色，耐蚀硫酸交流法硫酸，12%-15%AC3-4.517-2813-2520-40透明10-25作油漆底层硫酸硬质膜硫酸，10%-20%DC2-4.523-100±260以上灰色34-150耐磨隔热草酸英美法草酸，5%-10%DC1-1.550-653010-30半透明15氧化铝膜（日）草酸，5%-10%AC1-280-12020-2920-60黄褐色6-18日用品装饰，耐蚀，耐磨DC0.5-125-30半透明EloxalGxh（德）草酸，3%-5%DC1-240-6018-2040-60黄色10-20用于纯铝耐磨EloxalGxh（德）DC1-230-453520-30几乎无色6-10膜薄、软，易着色EloxalWx（德）AC2-340-6025-3540-60淡黄色10-20适用于铝线EloxalWGx（德）AC2-330-6020-3015-30淡黄色6-20Al—Mn合金DC1-240-60硬质厚膜草酸AC1-2080-2003-560以上黄褐色约20以上较硫酸膜厚约在600μm下高耐磨DC1-2040-604、阳极氧化膜结构、性质阳极氧化膜由两层组成，多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上上成长起来的，后者称为阻挡层（也称活性层）。用电子显微镜观察研究，膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状孔，它们贯穿膜外层直至氧化膜与金属界面的阻挡层。以各孔隙为主轴周围是致密的氧化铝构成一个蜂窝六棱体，称为晶胞，整个膜层是又无数个这样的晶胞组成。阻挡层是又无水的氧化铝所组成，薄而致密，具有高的硬度和阻止电流通过的作用。阻挡层厚约0.03-0.05μm，为总膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外层主要是又非晶型的氧化铝及小量的水合氧化铝所组成，此外还含有电解液的阳离子。