鋁材陽(yáng)極氧化表面處理工藝.pdf

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1、表面處理技術(shù)簡(jiǎn)介－鋁材陽(yáng)極氧化薛廣濤CQASQM408/09/26第一章:表面處理概述第二章:陽(yáng)極氧化工藝流程第三章:陽(yáng)極氧化不良分析第四章:陽(yáng)極氧化膜著色第五章:陽(yáng)極氧化膜封閉第六章：陽(yáng)極氧化産品檢測(cè)重點(diǎn)第一章:表面處理概述1.1鋁材質(zhì)認(rèn)識(shí)1.2陽(yáng)極氧化處理的原理1.3陽(yáng)極氧化産品的優(yōu)點(diǎn)1.4陽(yáng)極氧化處理的分類(lèi)1.5直流電硫酸陽(yáng)極氧化1.1鋁材質(zhì)認(rèn)識(shí)鋁材質(zhì)的特點(diǎn)：1.鋁在自然界金屬元素中位居首位。2.純鋁具有良好的化學(xué)特性。3.鋁及鋁合金具有良好的物理性能a.比重小，延展性及表面處理性能極其優(yōu)良。b.良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性；對(duì)光、熱、電波的

2、反射性好;無(wú)磁性，耐低溫和化學(xué)藥品，有吸音性……1.2陽(yáng)極氧化原理陽(yáng)極氧化定義與原理以鋁或鋁合金製品爲(wèi)陽(yáng)極置於電解質(zhì)溶液中，利用電解作用，使其表面形成氧化鋁薄膜的過(guò)程，稱(chēng)爲(wèi)鋁及鋁合金的陽(yáng)極氧化處理。鋁陽(yáng)極氧化的原理實(shí)質(zhì)上就是水電解的原理。當(dāng)電流通過(guò)時(shí),將發(fā)生以下的反應(yīng)：在陰極上,H2：2H++2e→H2在陽(yáng)極上,4OH–4e→2HO+O22ALO：4AL+3O=2ALO+3351J232231.3陽(yáng)極氧化産品的優(yōu)點(diǎn)鋁材硬度耐磨性耐腐蝕性表面加工性使用范圍使用壽命自然氧化低差容易差較窄短陽(yáng)極氧化高高困難佳廣泛長(zhǎng)陽(yáng)極氧化後的産品具有較高的硬度

3、和耐磨性、極強(qiáng)的附著能力、較強(qiáng)的吸附能力、良好的抗蝕性和電絕緣性及高的熱絕緣性。陽(yáng)極氧化形容為鋁合金“萬(wàn)能的”表面強(qiáng)化處理手段。1.4陽(yáng)極氧化處理的分類(lèi)1.按電流形式直流電陽(yáng)極氧化交流電陽(yáng)極氧化脈沖電流陽(yáng)極氧化硫酸自然著色陽(yáng)極氧化草酸自然著色陽(yáng)極氧化2.按電解液鉻酸自然著色陽(yáng)極氧化混合酸自然著色陽(yáng)極氧化磺基有機(jī)酸自然著色陽(yáng)極氧化3.按膜層性質(zhì)：普通膜、硬質(zhì)膜、瓷質(zhì)膜、光亮修飾層、半導(dǎo)體作用的阻擋層等陽(yáng)極氧化1.5直流電硫酸陽(yáng)極氧化直流電硫酸陽(yáng)極氧化法的應(yīng)用最為普遍。優(yōu)點(diǎn)：1.膜層較厚、硬而耐磨、封孔后可獲得更好的抗蝕性；2.膜層無(wú)色透明、

4、吸附能力強(qiáng)極易著色；3.處理電壓較低,耗電少；4.處理過(guò)程不必改變電壓周期,有利于連續(xù)生產(chǎn)和實(shí)踐操作自動(dòng)化；5.硫酸對(duì)人身的危害較鉻酸小,貨源廣,價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。1.5直流電硫酸陽(yáng)極氧化1.5.1氧化膜成長(zhǎng)機(jī)理初期階段：鋁基材表面形成一層致密的氧化薄膜。中期階段：硫酸溶液的腐蝕使陽(yáng)極氧化向縱深發(fā)展。後期階段：其內(nèi)層厚度至氧化結(jié)束基本都不變，位置卻不斷向深處推移；而多孔層則在一定的氧化時(shí)間內(nèi)隨時(shí)間而不增厚。1.5直流電硫酸陽(yáng)極氧化多孔層1.5.2陽(yáng)極氧化膜結(jié)構(gòu)、性質(zhì)阻擋層鋁基材1.阻擋層：由無(wú)水的氧化鋁所組成，薄而致密，具有高的硬度和阻止電流

5、通過(guò)的作用。其厚度與陽(yáng)極氧化電壓有關(guān)，一般爲(wèi)幾納米到幾十納米。2.多孔層：主要是由非晶體型的氧化鋁及小量的水合氧化鋁所組成，此外還含有電解液的陽(yáng)離子。多孔層的厚度取決于氧化時(shí)間，可以達(dá)到幾十微米。氧化膜的大部分優(yōu)良特性都是由多孔外層的厚度及孔隙率所決定的。通過(guò)調(diào)整陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)，可以得到納米孔孔徑不同、氧化膜厚度不同的多孔型陽(yáng)極氧化鋁膜。它有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，1.5直流電硫酸陽(yáng)極氧化1.5.3氧化膜厚度計(jì)算1.理論算法：σ=Kit式中σ爲(wèi)陽(yáng)極氧化膜厚度（μm），I爲(wèi)電流密度（A/dm2），t爲(wèi)氧化時(shí)間（min），K爲(wèi)系數(shù)（當(dāng)氧

6、化鋁密度γ=kg/m3，則K=0.309）。上述公式計(jì)算的前提是以認(rèn)爲(wèi)通過(guò)的電量全用於氧化鋁析出，同時(shí)也把氧化鋁及膜的密度視爲(wèi)純淨(jìng)的氧化鋁密集的值。2.實(shí)際算法：σ=Kit(K=1.57η/γ)11爲(wèi)了使K值更切合實(shí)際，應(yīng)將電流效率和在這種工藝條件下所生成膜的密度或孔隙度考慮在內(nèi);式中η爲(wèi)電流效率（電極上實(shí)際析出的物質(zhì)量與又總電量換算出的析出物質(zhì)量之比）。K實(shí)值各國(guó)取值大小各異，美國(guó):0.3281、0.285-0.355;日本:0.352、0.364、0.25;中國(guó)、俄羅斯:0.25。1.5直流電硫酸陽(yáng)極氧化1.5.4影響氧化膜生長(zhǎng)及質(zhì)量

7、的因素1.硫酸濃度2.電流密度3.電解液溫度4.陽(yáng)極氧化時(shí)間5.攪拌的頻率6.合金成分第二章、鋁製品陽(yáng)極氧化工藝流程本章重點(diǎn)：2.1陽(yáng)極氧化工藝流程2.2陽(yáng)極氧化工藝規(guī)范二、鋁製品陽(yáng)極氧化工藝流程2.1陽(yáng)極氧化工藝流程機(jī)械脫脂鋁材質(zhì)前處理化學(xué)研磨浸蝕除粉垢陽(yáng)極氧化染色封孔烘干成品表示水洗工序表示先水洗，後去離子水工序二、鋁製品陽(yáng)極氧化工藝流程拉絲噴砂脫脂鋁基材陽(yáng)極水清洗著色封孔烘干機(jī)陽(yáng)極產(chǎn)品2.2陽(yáng)極氧化工藝規(guī)范2.2.1工藝規(guī)範(fàn)配方123溶液組成與操作條件硫酸180~200150~160280~320鋁離子＜20＜20＜20硫酸鎳8~1

8、0溫度（℃）15~2520±120~30電流密度（A/d㎡）0.8~1.51.1~2.52~3電壓（V）18~2218~2018~20電源直流直流＆脈沖直流時(shí)間（min）30~4030~603