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鋁及其合金材料由于其高的強(qiáng)度/重量比,易成型加工以及優(yōu)異的物理、化學(xué)性能,成為目前工業(yè)中使用量僅次于鋼鐵的第二大類金屬材料。然而,鋁合金材料硬度低、耐磨性差,常發(fā)生磨蝕破損,因此,鋁合金在使用前往往需經(jīng)過相應(yīng)的表面處理以滿足其對環(huán)境的適應(yīng)性和安全性,減少磨蝕,延長其使用壽命。在工業(yè)上越來越廣泛地采用陽極氧化的方法在鋁表面形成厚而致密的氧化膜層,以顯著改變鋁合金的耐蝕性,提高硬度、耐磨性和裝飾性能。
金屬材料在電解質(zhì)溶液中,通過外施陽極電流使其表面形成氧化膜的一種材料保護(hù)技術(shù)。又稱表面陽極氧化。金屬材料或制品經(jīng)過表面陽極化處理后,其耐蝕性、硬度、耐磨性、絕緣性、耐熱性等均有大幅度提高。實(shí)施陽極化處理的金屬材料是鋁。鋁的陽極氧化一般在酸性電解液中進(jìn)行,以鋁為陽極。在電解過程中,氧的陰離子與鋁作用產(chǎn)生氧化膜。這種膜初形成時(shí)不夠細(xì)密,雖有一定電阻,但電解液中的負(fù)氧離子仍能到達(dá)鋁表面繼續(xù)形成氧化膜。隨著膜厚度增大,電阻也變大,從而電解電流變小。這時(shí),與電解液接觸的外層氧化膜發(fā)生化學(xué)溶解。當(dāng)鋁表面形成氧化物的速度逐漸與化學(xué)溶解的速度平衡時(shí),這一氧化膜便可達(dá)到這一電解參數(shù)下的厚度。鋁的陽極氧化膜外層多孔,容易吸附染料和有色物質(zhì),因而可進(jìn)行染色,提高其裝飾性。氧化膜再經(jīng)熱水、高溫水蒸氣或鎳鹽封閉處理后,還能進(jìn)一步提高其耐蝕性和耐磨性。
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。
陽極氧化流程
冷封孔的pH值以前認(rèn)為以5.5~6.5為宜,實(shí)際上還應(yīng)根據(jù)冷封孔劑的配方特點(diǎn)確定。新配槽液pH值一般在5.3~7.0都可以成功,但對于用或銨調(diào)節(jié)氟離子的舊槽,由于銨離子的影響,pH值應(yīng)控制在6.5~7.1。此時(shí)封孔速度快,氟消耗少,也不出現(xiàn)“白頭”現(xiàn)象。封孔槽中銨離子比鈉離子不易起粉,但封孔速度較慢。為保證封孔質(zhì)量,工藝操作要點(diǎn)如下:
(1)陽極氧化溫度一般小于23℃,溫度過高,冷封孔劑消耗大,表面“發(fā)綠”。
(2)陽極氧化之后應(yīng)及時(shí)水洗,停留在氧化槽中會影響以后的封孔。洗不干凈易造成竄液污染,增加封孔槽的氟消耗。
(3)脫落在封孔槽中的鋁材和鋁絲應(yīng)及時(shí)取出,不然會加快pH上升和氟的消耗。
(4)用調(diào)氟的封孔槽,每立方米通過20t鋁材后,應(yīng)倒槽清底一次。
(5)用調(diào)氟的封孔槽,添加之后應(yīng)經(jīng)過5~10min才生產(chǎn),以10%稀溶液的形式加入。
(6)為提高封孔質(zhì)量并加快干燥速度,冷封孔后,推薦55±5℃熱水洗10~15min,也稱冷封孔后處理。