鋁的陽極氧化和著色

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1、鋁的陽極氧化和著色——著色染料溫度和種類的影響摘要：本實(shí)驗(yàn)中主要介紹了在固定鋁的陽極氧化的其他最佳工藝條件下，探討在對(duì)氧化膜進(jìn)行有機(jī)著色時(shí)著色染料溫度和種類的影響。關(guān)鍵詞：鋁陽極氧化氧化膜染料Abstract：Thisexperimentexploresthetemperatureandkindofdyeonthepropertiesofoxidefilminafixedoptimumconditionoftheanodizedaluminum.Keywords：AluminumAnodizingOxidefilmDye1研究進(jìn)展鋁由于其比重小，加工性能好，導(dǎo)電、熱性能

2、優(yōu)良，塑性好，抗大氣腐蝕能力強(qiáng)，易于成形，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)在輕工，建材，航天等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。鋁在空氣中可自然形成一層氧化膜，起到一定的防護(hù)作用，但這種在空氣中自然形成的膜性能并不足以真正地保護(hù)鋁基體。因而人們研究了各類方法以制得性能優(yōu)良的氧化膜，陽極氧化法是其中最為常用的一種。陽極氧化膜不僅具有良好的力學(xué)性能、很高的耐蝕性，同時(shí)還具有較強(qiáng)的吸附性，可對(duì)其進(jìn)行著色處理獲得誘人的裝飾外觀。鋁陽極氧化的方法可以根據(jù)是電解液的不同分為硫酸法、草酸法、鉻酸法、磷酸法、有機(jī)酸法和混合酸法等。陽極氧化使用的電源從開始時(shí)的直流電，發(fā)展到交流電、交直流疊加、方波脈沖電源等。用硫酸配電解液直

3、流電進(jìn)行陽極氧化，是最為經(jīng)典的方法，此法具有工藝簡(jiǎn)單、溶液穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便和成本低等優(yōu)點(diǎn)。硫酸具有強(qiáng)導(dǎo)電性，所以氧化時(shí)所需的電壓低，而且它對(duì)新生成的氧化膜有較強(qiáng)的溶解作用，不宜長(zhǎng)時(shí)間通電，通電10-15min即可獲得厚度為5-20μm的氧化膜，膜的硬度高、孔隙多、吸附力強(qiáng)、易著色，將孔隙封閉后有較高的抗蝕能力。用硫酸配電解液直流電進(jìn)行陽極氧化時(shí)，鋁的陽極氧化膜性能受到諸多因素的影響，主要包括電流密度、硫酸濃度、氧化時(shí)間、添加劑等。鋁在陽極氧化時(shí)，電流密度對(duì)氧化膜的生長(zhǎng)關(guān)系很大：在相同條件下，一定范圍內(nèi)提高電流密度，有利于氧化膜的生長(zhǎng)，其膜厚隨電流密度的增大而增大；提高電流

4、密度有利于氧化膜的生長(zhǎng)，但電流密度增大的同時(shí)，電流效率下降，微孔內(nèi)的熱效應(yīng)加大，促使膜的孔隙率也增大，導(dǎo)致氧化膜的硬度和比耐蝕性下降。在工業(yè)生產(chǎn)上，鋁的陽極氧化通常采用的電流密度為1.5-2.0A/dm2。72實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)原理2.1.1鋁的陽極氧化鋁制品作陽極，以硫酸等酸為電解液進(jìn)行陽極氧化，形成較厚的Al2O3氧化膜：陰極：2H＋＋2e－→H2↑陽極：Al＋3e－→Al3＋Al3＋＋3H2O→Al(OH)3＋3H＋Al(OH)3→Al2O3＋3H2O由于酸的作用，生成的氧化膜的最弱點(diǎn)會(huì)發(fā)生局部溶解（Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O），出現(xiàn)的孔隙使得鋁與電

5、解液接觸，又重新氧化生成氧化膜。隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，膜不斷溶解與修補(bǔ)，氧化反應(yīng)不斷縱深發(fā)展，從而使制品表面生成薄而致密的內(nèi)層和厚而多孔的外層所組成的氧化膜。要使Al2O3氧化膜順利形成，必須使電極上氧化膜形成的速率大于氧化膜溶解的速率，因此在鋁的陽極氧化過程中，要控制好氧化條件。2.1.2鋁氧化膜的著色由于氧化膜表面是由多孔層構(gòu)成且比表面積大，具有很高的化學(xué)活性，因而可以對(duì)氧化膜進(jìn)行表面著色。①浸漬著色（翠綠著色）氧化膜對(duì)翠綠色有機(jī)著色液的物理吸附和化學(xué)吸附，其化學(xué)吸附是指氧化鋁與有機(jī)著色液官能團(tuán)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。②電解著色（CuSO4電解液）以已經(jīng)陽極氧化好的鋁片為陰極，

6、鉛網(wǎng)為陽極，電解CuSO4溶液：陰極：Cu2＋＋2e－→Cu陽極：H2O－2e－→1/2O2+2H+已經(jīng)氧化好的鋁片作為陰極，電解時(shí)生成致密均勻的Cu附著在其表面，形成紫紅色銅膜。2.1.3氧化膜的封閉處理氧化膜的表面多孔，在這些孔隙中可以吸附染料也可以吸附結(jié)晶水?？梢杂梅兴▽⒅玫匿X片進(jìn)行封閉處理，其原理是利用無水Al2O3發(fā)生水化作用：Al2O3＋H2O=Al2O3·H2OAl2O3＋3H2O=Al2O3·3H2O由于氧化膜表面和孔壁的Al2O3水化結(jié)果，使氧化物體積增大，將孔隙封閉。2.2實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)72.2.1探討因素固定電解液的硫酸濃度為20%、電流密度為

7、15mA/cm2、通電時(shí)間為15min、室溫條件、無添加劑的情況下，探討著色染料溫度和種類的影響。染料溫度分別為常溫、50℃、100℃；染料種類為翠綠色、酸性大紅。2.2.2表征手段①絕緣性：萬用電表測(cè)氧化膜的電阻，通常都很大，測(cè)不出具體值。②耐腐蝕性檢測(cè):在氧化后的膜表面滴加1-2滴耐腐蝕液，觀察并記錄冒氣泡的時(shí)間和溶液變綠色的時(shí)間。如果大于30min無現(xiàn)象，說明膜很致密，可不再跟蹤時(shí)間。③膜厚度測(cè)定：溶膜液溶解10min，溶膜液溫度控制在60℃左右。通過溶解前后的質(zhì)量變化計(jì)算膜厚度。測(cè)定公式為：（mi-ms）×104δ=ρA式中，δ為