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陽極鋁氧化的原理:將金屬或合金的制件作為陽極,采用電解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金屬氧化物薄膜改變了表面狀態(tài)和性能,如表面著色,提高耐腐蝕性、增強(qiáng)耐磨性及硬度,保護(hù)金屬表面等。例如鋁陽極氧化,將鋁及其合金置于相應(yīng)電解液中作為陽極,在特定條件和外加電流作用下,進(jìn)行電解。
為了克服鋁合金表面硬度、耐磨損性等方面的缺陷,擴(kuò)大應(yīng)用范圍,延長使用壽命,表面處理技術(shù)成為鋁合金使用中不可缺少的一環(huán),而陽極鋁氧化技術(shù)是目前應(yīng)用較廣且成功的。
陽極的鋁或其合金氧化,表面上形成氧化鋁薄層,其厚度為5~20微米,硬質(zhì)陽極氧化膜可達(dá)60~200微米。陽極氧化后的鋁或其合金,提高了其硬度和耐磨性,可達(dá)250~500千克/平方毫米,良好的耐熱性 ,硬質(zhì)陽極氧化膜熔點(diǎn)高達(dá)2320K,優(yōu)良的絕緣性,耐擊穿電壓高達(dá)2000V,增強(qiáng)了抗腐蝕性能,在ω=0.03NaCl鹽霧中經(jīng)幾千小時(shí)不腐蝕。有色金屬或其合金都可進(jìn)行陽極鋁氧化處理,這種方法廣泛用于機(jī)械零件,飛機(jī)汽車部件,精密儀器及無線電器材,日用品和建筑裝飾等方面。
影響鋁合金硬質(zhì)氧化膜厚度不均勻的原因有:
1.掛具的導(dǎo)電不良,松掛或者掉齒。
2.工件的材料不一樣,鋁合金在出鏜之后其實(shí)在內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)有很大的不一樣,經(jīng)過熱軋的金屬有一定的微觀織構(gòu),產(chǎn)生了各項(xiàng)異性,一塊金屬在不同方向上的電導(dǎo)是不一樣的,所以會(huì)導(dǎo)致不同的電流密度,造成硬質(zhì)氧化厚度不一。
3.電力線的分布上,一個(gè)工件的形狀不一樣在不同位置的電力線分布也不一樣,所以在不同位置的電流密度也不一樣,所以膜厚不一。這個(gè)可以通過象形陽極或者輔助陰極來解決。
4、陽極氧化液的溫度對(duì)膜厚均勻性有重要的影響,溫度高會(huì)使得陽極氧化膜的溶解速度加快,氧化膜較薄,反之,氧化膜較厚。
硬質(zhì)氧化反應(yīng)要在較低的溫度下進(jìn)行,生產(chǎn)中是通過用冷水與槽液熱交換來完成的,氧化槽上端的槽液通過熱交換器之后抽回氧化槽,抽回槽液與原槽液有溫差,由于氧化槽的體積比較大,槽液的循環(huán)不夠,抽回槽液的分配不均勻,會(huì)使得氧化槽液產(chǎn)生溫度差。
1、硫酸濃度:通常采用15%~20%。濃度升高,膜的溶解速度加大,膜的生長速度降低,膜的孔隙率高,吸附力強(qiáng),富有彈性,染色性好(易于染深色),但硬度,耐磨性略差;而降低硫酸濃度,則氧化膜生長速度加快,膜的孔隙少,硬度高,耐磨性好。所以,硬質(zhì)氧化用于防護(hù),裝飾及純裝飾加工時(shí),多使用允許濃度的上限,即20%濃度的硫酸做電解液。
2、電流密度:在一定限度內(nèi),電流密度升高,膜生長速度升高,硬質(zhì)氧化時(shí)間縮短,生成膜的孔隙多,易于著色,且硬度和耐磨性升高;電流密度過高,則會(huì)因焦耳熱的影響,使零件表面過熱和局部溶液溫度升高,膜的溶解速度升高,且有燒毀零件的可能;電流密度過低,則膜生長速度緩慢,但生成的膜較致密,硬度和耐磨性降低。
3、氧化時(shí)間:氧化時(shí)間的選擇,取決于電解液濃度,溫度,陽極電流密度和所需要的膜厚。相同條件下,當(dāng)電流密度恒定時(shí),膜的生長速度與氧化時(shí)間成正比;但當(dāng)膜生長到一定厚度時(shí),由于膜電阻升高,影響導(dǎo)電能力,而且由于溫升,膜的溶解速度增大,所以膜的生長速度會(huì)逐漸降低,到后不再增加。
4、攪拌和移動(dòng):可促使電解液對(duì)流,強(qiáng)化冷卻效果,保證溶液溫度的均勻性,不會(huì)造成因金屬局部升溫而導(dǎo)致氧化膜的質(zhì)量下降。
5、鋁合金成分:一般來說,鋁金屬中的其它元素使膜的質(zhì)量下降,且得到的氧化膜沒有純鋁上得到的厚,硬度也低,不同成分的鋁合金,在進(jìn)行硬質(zhì)氧化處理時(shí)要注意不能同槽進(jìn)行。
那么,第二種方法主要包括哪些內(nèi)容呢?相比較來說,這種方法比種的效果要更好一點(diǎn),但是成本也會(huì)高一些。通常情況下,這種封閉方法主要是應(yīng)用于鋁氧化加工中對(duì)于封閉要求較高的場合中,比如一些裝飾性零件等。蒸汽封閉的技術(shù)條件主要為:溫度為100到110℃,壓力應(yīng)控制在0.05到0.1MPa之間。
后一種是鹽溶液封閉方法。其實(shí),使用這種方法來封閉的話,那么我們可以根據(jù)需要選擇不同的化學(xué)物來進(jìn)行封閉,比如重鉻酸鹽封閉,或者是水解鹽類的封閉。通常情況下,水解鹽封閉法主要是應(yīng)用于鋁氧化加工著色后的封閉處理。