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铝阳极氧化工艺介绍
一、硫酸阳极氧化
硫酸阳极氧化有以下特点:
(1)槽液成本低,成分简单,操作维护简便,一般只需将硫酸稀释到一定的浓度即可,无需添加其他化学药品,推荐使用化学纯硫酸,杂质较少的工业级硫酸也可采用,所以成本特别低。
(2)氧化膜透明度高。纯铝的硫酸阳极氧化膜,是无色透明的,对于铝合金,随着合金元素Si、Fe、Cu、Mn的增加,透明度会下降。相对其他电解液,硫酸阳极氧化膜的颜色是最浅的。
(3)着色性高,硫酸氧化膜透明,多孔层吸附性强,易于染色和着色,着色鲜艳不易退去,有很强的装饰作用。
(4)硫酸阳极氧化操作条件为:
H2SO4(体积) 10%~30%
温度℃ 18~22
Al/g.L-1 ≤20
电流密度/A.dm-2 0.6~3
时间/min 10~60
二、草酸和铬酸阳极氧化
草酸阳极氧化在日本应用较普遍,草酸氧化膜的特点和硫酸氧化膜相近,孔隙率低于硫酸氧化膜,耐蚀性和硬度高于硫酸氧化膜。草酸的槽液成本和操作电压高于硫酸,有些合金的草酸氧化膜颜色较深。草酸和硫酸阳极氧化都需要良好的冷却系统配套。
草酸阳极氧化操作条件为:
草酸(体积分数) 2%~10%
温度/℃ 15~35
电流密度/A.dm-2 0.5~3
电压/V 40~60
铬酸阳极氧化膜特别耐腐蚀,主要应用干飞机制造工业,铬酸氧化膜和油漆的附着力强,也用于作油漆的底层,铬酸阳极氧化膜灰色不透明,一般不用于装饰。
铬酸阳极氧化操作条件为:
Cr03/g.L-1 30~100
温度/℃ 40~70
电流密度/A.dm-2 0.1~3
电压/V O~100
时间/min 35~60
三、硬质阳极氧化
在二世界大战后期,为了提高阳极氧化膜的硬度和厚度,把硫酸氧化槽的温度降低至0℃,电流密度提高至2.7~4.0A/dm2,获得了25~50μm的“硬质氧化膜”。用草酸加少量硫酸可以在5~15℃得到硬质氧化膜。有些专利用优化硫酸的浓度,加有机酸或其他添加剂,如苯六羧酸进行硬质阳极氧化。
在苏格兰,Campbell发明了采用交流—直流叠加电源,电解液高速流动,0℃,电流密度25~35A/dm2,获得100μm的硬质阳极氧化膜。
现在,脉冲电流用于硬质阳极氧化时,特别是高铜铝合金一般很难硬质阳极氧化,使用脉冲电流可以防止“烧蚀”。还有许多电源用于硬质阳极氧化,交流加直流,各种频率的单相或三相脉冲电流、反相电流等。传统的直流硬质阳极氧化,电流密度一般不能超过4.0A/dm2,单相整流脉冲电源,电流的脉冲峰值可以很大,但保持氧化膜厚度的均匀一致是重要的问题。
由于硬质阳极氧化膜具有独特的硬度和耐磨性,所以正逐步被航空、航天、自动化、汽车、计算机设备、电子和其他工业采用。目前正在开发用聚四氟乙烯、二硫化钼等固体润滑剂封闭,使硬质阳极氧化膜具有自润滑性能,应用前景更加广泛。
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