表面工程学各章要点剖析.ppt

表面工程学 第一章 绪论第二章 热喷涂技术第三章 电镀和化学镀第四章 高能束表面改性技术第五章 气相沉积技术第六章 化学转化膜 第一章绪论 一 表面工程技术的定义及作用1 定义 表面工程是指利用各种表面处理 表面涂层和表面改性技术作用于材料或工件的表面以获得预想的性能 表面工程包含了从设计 选材 表面处理工艺 表层质量控制与检测 工程应用以及失效分析等 是一个系统工程 2 表面工程应用 第二章热喷涂技术 定义 热喷涂 是将喷涂材料加热到熔融或半熔融状态 用高速气流将其雾化 加速 使其高速喷射到工件表面形成具有特殊性能的涂层 热喷涂的原理及分类 1 1热喷涂的基本原理一 基本过程加热 加速 熔化 颗粒状 雾化 10 100 m 再加速 形成高速粒子流 熔融与半熔融的高速粒子流撞击到基材 变形 凝固 形成涂层 热喷涂技术的特点可在各种基体上制备各种材质的涂层 金属 陶瓷 金属陶瓷以及工程塑料等都可用作热喷涂的材料 几乎所有固体材料都可以作为热喷涂的基材 基体温度低 基材温度一般在30 200 之间 因此变形小 操作灵活 可喷涂各种规格和形状的物体 特别适合于大面积涂层 并可在野外作业 涂层厚度范围宽 从几十微米到几毫米的涂层都能制备 喷涂效率高 成本低 生产效率为每小时数公斤到数十公斤 局限性 主要体现在热效率低 材料利用率低 浪费大和涂层与基材结合强度较低三个方面 尽管如此 热喷涂技术仍然以其独特的优点获得了广泛的应用 一 表面预处理去油 脱脂 除锈 去尘 结合力二 表面粗化喷砂 增大接触面积开槽 增加结合点 结合力三 预热 微扩散 热应力 结合力除去表面冷凝物 潮气 气孔率四 喷涂喷底层 Ni包Al Al包Ni 粗化 结合力喷涂层 0 15 0 2mm 次 总厚度 2mm五 封孔工件加热到 95 涂上石蜡 防腐蚀 热喷涂的一般工艺流程 常用热喷涂的工艺分类 热喷涂材料的基本成分与特点 热喷涂材料应具有的工艺性能一 热稳定性 否则氧化烧损 如木材蒸发升华 如乙醚二 热膨胀系数匹配结合强度 矛盾使用性能 三 良好的固态流动性 顺利送粉 涂层均匀四 良好的湿润性结合强度 孔隙率 结合强度 孔隙率 热喷涂材料的分类 一 按形态分类 线 棒 粉末二 按功能分类耐磨损 陶瓷 铁基 Co基 Ni基合金和难熔金属耐腐蚀 Zn Al Ni基合金和Al2O3类陶瓷抗高温 氧化物类陶瓷 Ni Cr合金和Co基合金三 按成分分类金属材料陶瓷材料塑料材料复合材料 第三章电镀与化学镀 电镀的基本原理和特点 电镀设备及基本原理一 设备简介电镀槽 电镀液 直流电源 阳极 阴极 工件 阳极可分为可溶性阳极和不可溶性阳极两种 不可溶 镀液提供Me 可溶 镀液传导Me 典型的电镀槽及离子运动方向 电镀的基本过程 1 阳极金属溶解Me 2e Me2 金属在阳极氧化失去电子 形成金属离子 注意 防止阳极钝化 Me2 形成量 加阳极活化剂 活化阳极2 金属的电结晶Me2 2e Me金属在接受电子还原沉积 形成金属镀层 外电场使阴极产生过电位 否则 Me 2e Me2 氧化 阴极不沉积反而会溶解 3 离子液相传质金属离子在阴极沉积 消耗阴极附近的Me2 失去平衡 离子液相传质 阳极附近失衡 阳极氧化 放出Me2 恢复平衡 如此循环 支撑点 液相的传质 Me2 能力 4 镀层晶粒大小控制W Kexp k k 过电位 k 形核率 W 晶粒细化 电镀液组成 1 单盐溶液 SnSO4 CuSO4溶液中是简单金属离子Sn2 和Cu2 问题 需要高的过电位 镀层质量不好 粗糙2 络和物溶液 金属离子与络和剂形成络和离子 如 Zn NH3 4 2 络和后溶液的平衡电位向负方向移动 有利于电沉积进行 如 Zn2 Zn 0 736v Zn NH3 4 2 Zn 0 1 26v但是 关于络和离子的本质与沉积机理至今仍不清楚白猫黑猫 技术3 导电盐 不参加反应 溶液导电能力 槽端电压 如Na2SO4 4 缓冲剂 在弱酸 弱碱溶液中加入 可自行调节PH值 溶液稳定性 5 阳极活化剂 活化阳极 提高离子供给能力 6 添加剂 各种各样 视目的而定 如 光亮剂 整平剂 润湿剂 细化晶粒剂等等 有关电镀的四个概念 一 均镀能力零件表面各处镀层厚度相同 表示具有好的均镀能力二 深镀能力能使深孔内表面得到沉积镀层的能力三 整平能力能使凸处的沉积速率降低 使凹处的沉积速率提高 得到平整镀层的能力 四 镀膜速率 M M D 电流密度 D 电流效率 镀膜速率 M 1 3电镀的工艺过程及影响因素 一 电镀的工艺过程除油 水洗 去锈 水洗 电镀 酸洗 碱洗 清洗 出槽清洗表面后清洗 电镀液有毒二 影响镀层质量的因素 主盐 简单盐镀液 镀层的结晶较粗络合物镀液 镀层结晶细致紧密 PH值 影响H 氢 的放电电位 过高过低都不好 需实测 技术 电流密度 电流密度 沉积速率 电流密度 会结瘤 烧焦 特别是尖角部位 基体金属 基体金属的化学性质与其和镀层之间结合力密切相关 在某些电解液中 如果基体金属的电位负于镀层金属 若不用其它镀层过渡 就不容易获得结合力良好的镀层 常用的电镀方式 挂镀 连续电镀 合金镀层 镀层金属 单一金属层 复合镀层 锌镀层 分散强化合金镀层 耐蚀镀层 减摩镀层 耐磨镀层 镍合金镀层 锌合金镀层 铅锡合金镀层 铜锌合金镀层 铜锡合金镀层 镉镀层 铜镀层 镍镀层 铬镀层 银镀层 锡镀层 电解液 单盐电解液被镀金属以简单离子形式存在于电解液中 络盐电解液被镀金属以络离子形式存在于电解液中 主盐有如下几种 硫酸盐 如ZnSO4溶液镀锌 氯化物 如ZnCl2溶液镀锌 氟硼酸盐 如Ni BF4 2溶液镀镍 氨基磺酸盐 如Ni NH2SO3 2溶液镀镍 氟硅酸盐 如PbSiF6溶液镀铅 络合剂有 氰化物 NaCN或KCN 如氰化物镀铜 银 锌 铜锌合金 铜锡合金 焦磷酸盐 如Na4P2O7 如焦磷酸盐镀铜 镀镍 氨 NH4Cl 如氯化铵 氨三乙酸镀锌 镀镉 有机酸盐 如柠檬酸 Cit 盐镀镍 氢氧根离子 NaOH 如锌酸盐镀锌 羟基乙叉二磷酸 HEDP 如HEDP镀铜 其它 如乙二胺四乙酸 EDTA 三乙醇胺 单盐电解液 优点 成分简单 成本较低 阴极电流效率很高 废水处理方便 可以使用较大的阴极电流密度 问题和对策简单金属离子还原反应的交换电流密度较大 阴极极化性能一般比较小 镍 铁 钴例外 因此 镀层结晶较粗 镀液分散能力和覆盖能力也较差 仅适用于形状比较简单的工件 选择适当的添加剂 可以使镀层结晶得到明显细化 还可获取光亮镀层 镀液分散能力和覆盖能力可以改善 优点阴极极化性能强 而且主要表现为电化学极化 所以镀层结晶细致 镀液分散能力好 氰化物电镀液是典型的例子 问题和对策 由于阴极还原反应的平衡电位降低 副反应速度比较大 故电流效率比单盐电解液低 络合剂带来各种问题 如氰化物巨毒 氨造成废水处理困难 等 开发高效的无毒络合剂 开发新的废水处理技术 减轻环境污染 是络盐电镀的重大课题 络盐电解液 性能比较 主盐浓度的影响 增加主盐浓度的影响 增加主盐浓度 极限电流密度id增大 使阴极极化减小 晶核形成速度降低 镀层结晶变粗 分散能力和覆盖能力变坏 主盐浓度高 溶液导电性好 可以采用较大的阴极电流密度 而且阴极电流效率也较大 故对提高沉积速度有利 适当提高阴极电流密度和选用良好的添加剂可以增大阴极极化性能 络盐电解液的阴极极化主要为电化学极化 而且络离子浓度允许变化范围较大 因此 多数络盐电解液的性能受主盐浓度的影响不甚显著 单盐电解液 减小主盐浓度的影响 降低主盐浓度可以使阴极极化性能增强 分散能力和覆盖能力较好 适用于电镀形状较复杂的工件和进行预镀 主盐浓度低使电解液导电性差 允许使用的阴极电流密度上限小 沉积速度低 这样做对改善镀层结晶组织的效果并不十分显著 络盐电解液 附加盐的作用 增加溶液的导电性如 硫酸盐镀镍电解液 主盐为NiSO4 中加入Na2SO4或MgSO4 酸性镀铜电解液 主盐为CuSO4 中加入H2SO4 提高阴极极化作用多数附加盐都有较小的提高阴极极化作用 从而使镀层结晶细化 对此作用的解释是 由于金属离子 如上面所说的Na 离子 的存在及向阴极的迁移 使阴极附近放电金属离子的浓度降低 扩大阴极电流密度范围如 焦磷酸盐镀铜电解液中加入的硝酸盐 起作用的是NO3 促进阳极溶解如 普通镀镍电解液 主盐为NiSO4 中加入NaCl可以防止镍阳极钝化 防止金属盐水解如 酸性镀铜电解液中加入硫酸 防止CuSO4水解生成Cu2O 缓冲作用如 普通镀镍电解液 氯化钾镀锌电解液中都要加入硼酸以维持pH值在正常操作范围 添加剂的作用 光亮剂能使镀层光亮 如镀光亮镍电解液中的糖精 丁炔二醇 整平剂能减小镀层微观不平 如镀镍电解液中的香豆素 润湿剂能减少镀层孔隙 如镀镍电解液中的十二烷基硫酸钠 应力消减剂能降低镀层内应力 如镀光亮镍电解液中的糖精 晶粒细化剂能使镀层结晶细致 如碱性锌酸盐镀锌电解液中的DE DPE添加剂 注意 添加剂的作用有选择性 同一种添加剂 在一种镀液中可能很有效 而在另一种镀液中却可能起坏的作用 添加剂也可能会产生不利的影响 夹在镀层中 在电镀过程中对添加剂的选择和用量要严格控制 使用组合添加剂时要使各组分配比适当 特种电镀工艺 高速电镀电刷镀复合电镀脉冲电镀非晶态合金电镀塑料电镀 高速电镀 镀层沉积速度比普通电镀高数倍到数百倍 普通电镀的沉积速度最大为1微米 分 高速电镀可达到几十微米 分 因此可以大大提高生产率 1 使用扩散系数D较大的盐类 2 增大金属离子浓度 3 升高温度 4 电解液和阴极高速相对运动如电解液流动 强制搅拌 阴极移动等 使扩散层厚度 减小 从而增大id 5 使用高频间歇电流 脉冲电镀 不过此法对高速电镀并无实用意义 主要用于改善镀层质量 上述各条途径中 以 高速相对运动 最为有效 平行流动法 阴极表面电解液强制流动 实现高速电镀的方法 在电解液中移动阴极 在电解液中摩擦电极表面 喷流法 电极振动法 电极高速旋转法 什么是电刷镀 Brushelectroplating 电刷镀 简称刷镀 亦叫做无槽电镀 涂镀 笔镀 其工作原理和普通槽镀是一样的 没有镀槽 电解液浸在阳极包套中 由供液集液系统进行电解液供给 补充和循环更新 这是与槽镀的根本区别 也是刷镀的特点和优点 刷镀与槽镀的比较 刷镀的前处理 1 预处理 光洁度愈高愈好 便于镀笔与工件接触2 清洗 去油 脱脂 除锈 去尘3 电净 工件接阴极 镀笔接阳极 利用阴极析出氢气撕破油膜 目的是补充去油 轻度除锈4 活化 工件接阳极 镀笔接阴极 阳极溶解 除去表面氧化物 目的是让表面呈现出金属结晶组织 洁净表面 膜基结合力 什么是复合电镀 使固体微粒与金属离子在阴极工件上共沉积 形成固体微粒均匀弥散分布于镀层基质金属中的复合镀层 叫做复合电镀 复合电镀为电镀开辟了一个新领域 复合电镀层可以具有普通镀层难以取得的优良性能 特别是功能性复合镀层 如耐磨 减摩等复合镀层 表示复合镀层的成分时 微粒的含量一般用体积百分数 vol 因为主要是微粒在镀层中所占体积影响复合镀层的性能 而质量百分数 wt 并不能反映这一影响 复合镀层的形成过程 微粒与金属共沉积的过程可分为三个步骤 在某些复合电镀工艺中 如果不使用添加剂 微粒不能进入镀层 或者虽能进入 但含量太低 不能满足要求 因此必须加入能促进微粒进入镀层基质金属的添加剂 叫做微粒共沉积促进剂 在大多数情况下 微粒共沉积促进剂是一些特定的阳离子和一些阳离子型表面活性剂 共沉积促进剂的作用 在很大程度上与微粒对促进剂的吸附有密切关系 由于吸附具有选择性 对一种微粒有促进作用的物质 可能对另一种微粒没有促进作用 具有表面活性的促进剂能降低微粒与镀液之间的界面张力 有利于镀液对微粒的润湿 复合电镀工艺 微粒共沉积促进剂 例 酸性硫酸盐镀铜 由于硫酸钡微粒表面对Cu2 和H 的吸附能力很低 复合镀层基本不能形成 加入1g LTl 离子 可使镀层BaSO4含量达到2 6 vol 什么是脉冲电镀 脉冲电镀是使用脉冲电流沉积金属的一种新工艺 脉冲电流是调制电流的一种 其他有周期换向电流 不对称交流电流 交直流迭加电流等 使用调制电流进行电镀增加了调节和控制镀层质量的手段 方波脉冲电流有三个独立的可调参数 导通时间ton关断时间toff脉冲电流密度ip 方波脉冲 脉冲电流周期T 占空比 平均电流密度im与ton toff ip的关系为T ton toff ton T 100 im ip 脉冲电镀的优点 3 减小或消除氢脆 改善镀层的物理性能 4 减少添加剂用量 提高镀层纯度 5 减少孔隙率 提高镀层防护性能 这是因为在关断时间内阴极表面的气体 主要是氢 和其他物质脱附 不会夹杂在镀层中 1 可以使用很高的脉冲电流密度 产生很大的阴极极化 大大改善镀液的分散能力和覆盖能力 因而能够得到结晶细小致密的高导电率的沉积层 这在电子产品电镀中是极其可贵的 2 可以降低浓差极化 这是因为关断时间内阴极附近金属离子浓度回升 虽然平均电流密度im不能超过在同样条件下直流电镀时的极限电流密度 可以避免直流电镀时为了使深凹部位有镀层而造成棱边和凸出部位 烧焦 或 超镀 的问题 保证镀层质量 而且能节省镀层金属 在电流关断时间内 阴极反应停止 主体溶液中的金属离子向阴极附近迁移 工件周围的金属离子恢复到初始浓度 这样 不仅消除了浓差极化 而且使吸附在工件表面的氢和其它物质脱附 脉冲电镀为什么会有上述优点 脉冲电镀实质上是一种通断直流电镀 在电流导通时间内 阴极工件表面发生金属离子还原反应 镀层金属被沉积 如果占空比很小 可以使用很大的脉冲电流密度 如果占空比为10 脉冲电流密度为平均电流密度的10倍 这就造成了很大的阴极过电位 塑料 以及其它非金属材料 电镀需要解决的问题 特点 化学镀不需要向工件通电 工件表面没有导电触点 化学镀的分散能力好 凡是与镀液充分接触的部位都可形成均匀的镀层 在非金属材料表面也可进行化学镀 前已指出化学镀是塑料电镀前被覆导电层的主要方法 成本比电镀高 化学镀 ElectrolessPlating 利用还原剂使镀液中的金属离子在具有催化能力的基体上发生还原反应 沉积在工件表面 镀层形成后镀层金属必须具有自催化能力 才能使反应继续进行下去 化学镀与电镀的原理有何异同 塑料电镀前进行的化学镀一般是镀铜或镀镍 化学镀铜成本低 铜层延展性好 应力较低 普通镀件较多采用 但镀液稳定性差 不易维护 化学镀镍溶液稳定性好 维护方便 易于自动化生产 且镀层沉积速度快 抗蚀性好 硬度高 较少露塑 故面积较大形状较复杂的制品多采用镀镍 第四章高能束表面改性技术 激光束 离子束 能量密度高 加热速度快电子束 激光表面熔覆 一 原理相变硬化 表面不熔表面合金化 粉末全熔 基体有较深熔化 两者全部混合激光熔覆 粉末全熔 基体表面微熔 结合力 二 激光熔覆粉末提供方式 a 预置涂层法 b 同步送粉法预置粉末方式有粘结剂预涂覆 火焰喷涂 等离子喷涂 电镀等 二 离子注入定义 离子注入技术是将从离子源中引出的低能离子束加速成具有几万到几十万电子伏特的高能离子束后注入到固体材料表面 形成特殊物理 化学或机械性能表面改性层三 工艺过程 离化 气体 在高温灯丝加速电子的作用下离化 简单 金属 先蒸发成原子 然后离化 复杂 分离 磁分析器从离子源产生的正离子中筛选出所需的离子 加速 加速器将筛选出的正离子加速到所需的能量 聚焦 利用四极透镜系统将离子束进行聚焦 注入 聚焦后的离子束高速注入靶面 工件表面 四 离子注入材料表面的强化机理 1 固溶强化效应依据注入原子的种类及其与基材原子直径比值大小差别 离子注入层的固溶强化机理有间隙固溶强化与替位固溶强化 2 晶粒细化效应离子注入层的晶粒尺寸较离子注入之前大幅度减少 因此注入层的硬度与强度也将大幅度提高 3 晶格损伤效应高能量离子注入金属表面后 使晶格大量损伤 产生大量空位和高密度位错 当注入的离子是C N B等轻元素时 会钉扎位错产生强化效应 4 弥散强化效应离子注入会使靶材升温 特别是N B C会与金属形成 Fc4N Fe3N CrN TiN等氮化物 Be2B等硼化物和TiC等碳化物 并弥散分布 使基体强化 5 压应力效应离子注入能把20 50 的材料加入近表面区 使表面成为压缩状态 压缩应力能填实表面裂纹 阻碍微粒从表面剥落 从而提高抗磨损及抗疲劳能力 第三节电子束表面处理 一 与激光相比 共同点 均为高能束 加热快 均可 相变硬化表面合金化表面熔覆二 与激光相比 不同点 能量源不同 光子与电子 激光 大气环境 方便电子 真空 氧化 真空室限制 激光 有反射电子 易被固体吸收 激光 功率小电子 比激光大1 2个数量级终归还是激光应用的普遍些 第五章气相沉积技术 真空与真空设备物理气相沉积2 1真空蒸发镀膜原理及其基本过程2 2溅射镀膜2 3离子镀膜2 4离子镀膜3 化学气相沉积3 1化学气相沉积的一般原理3 2化学气相沉积技术3 3化学气相沉积技术的应用 气相沉积技术 真空蒸发镀膜 物理气相沉积 PVD 溅射镀膜 离子镀膜 物理气相沉积可分为真空蒸镀技术 VaporEvaporation 真空溅射 VaporSputtering 离子镀 IonPlating 和分子束外延 MolecularBeamEpitaxy MBE 等 蒸发成膜过程是由蒸发 蒸发材料粒子的迁移和沉积三个过程所组成 被镀材料蒸发过程 真空蒸发镀膜原理及其基本过程 1 形核 蒸气流和基片碰撞 一部分被反射 一部分被吸附 沉积原子碰撞 形成簇团 cluster 当原子数超过某一临界值时就变为稳定核 2 长大 稳定核通过捕获入射原子的直接碰撞而长大 继续生长 和临近的稳定核合并 进而变成连续膜 成膜机理 影响蒸镀薄膜质量的因素 1 基体表面状态 表面清洁度 不洁表面会使膜基结合力 基体温度 T 有利于膜基结合力 T 有利于膜的凝聚成核 矛盾 晶体结构 膜基晶体结构相近 有利于薄膜的形核长大 2 真空度 高真空 高纯薄膜 原子碰撞几率 能耗 结合力 低真空 因碰撞原子能量低 易形成低能原子团 薄膜组织粗大 致密度 表面粗糙度 3 蒸发源与基体表面的距离近水楼台先得月均镀能力不强 通过工件旋转弥补 蒸镀加热方式 电阻加热法 高频感应加热法 电子束加热法 激光加热法 瞬间蒸镀法 闪蒸法 溅射镀膜 在真空室内用正离子 通常是Ar 轰击阴极 沉积材料做的靶 将其原子溅射出 迁移到基片 工件 上沉积形成镀层 靶面原子的溅射 溅射镀膜的原理及特点 三种物理气相沉积技术与电镀的比较 化学气相沉积是利用气态化合物或化合物的混合物在基体受热面上发生化学反应 从而在基体表面上生成不挥发的涂层 化学气相沉积 CVD CVD技术的优点 沉积层纯度高 沉积层与基体的结合力强 可以沉积各种单晶 多晶或非晶态无机薄膜材料 设备简单 操作方便 工艺上重现性好 适用于批量生产和成本低廉 缺点 由于CVD技术是热力学条件决定的热化学过程 一般反应温度多在1000 C以上 因此限制了这一技术的应用范围 对CVD技术的热力学分析 化学气相沉积的反应 目前用于热分解反应的化合物有以下几种 1 氢化物由于氢化物H H键的离解能 键能都比较小 所以热分解温度低 唯一的副产物是没有腐蚀性的氢气 例如 800 1000 CSiH4 Si 2H2 2 金属有机化合物金属的烷基化合物 其M C键能一般小于C C键能 可广泛用于沉积高附着性的金属膜和氧化物膜 例如 420 C2Al OC3H7 3 Al2O3 6C3H6 3H2O利用金属有机化合物可使化学气相沉积的温度大大降低 热分解反应 3 氢化物和金属有机化合物体系利用这类热解体系可在各种半导体或绝缘体基体上制备化合物半导体膜 例如 630 675 CGa CH3 3 AsH3 GaAs 3CH4 4 其它气态络合物和复合物羰基化合物和羰基氯化物多用于贵金属 铂族 和其它过渡金属的沉积 例如 600 CPt CO 2Cl2 Pt 2CO Cl2 140 240 CNi CO 4 Ni 4CO 单氨络合物已用于热解制备氮化物 例如 800 1000 CAlCl3 NH3 AlN 3HCl 热分解反应 化学合成反应 化学气相沉积的反应 两种或多种气态反应物在一个热基体上相互反应 例 用氢气还原卤化物来沉积各种金属和半导体 选用合适的氢化物 卤化物或金属有机化合物沉积绝缘膜 制备多晶态和非晶态的沉积层 如二氧化硅 氧化铝 氮化硅 硼硅玻璃及各种金属氧化物 氮化物和其它元素之间的化合物等 其代表性的反应体系有 325 475 CSiH4 2O2 SiO2 2H2O 1200 CSiCl4 2H2 Si 4HCl 450 CAl2 CH3 6 12O2 Al2O3 9H2O 6CO2 350 900 C3SiCl4 4NH3 Si3N4 12HCl 800 1100 CTiCl4 N2 2H2 TiN 4HCl 化学传输反应 化学气相沉积的反应 在源区 温度为T1 发生传输反应 向右进行 源物质Zr或ZnS与I2作用 生成气态的ZrI2或ZnI2 气态生成物被运输到沉积区之后在沉积区 温度为T2 则发生沉积反应 向左进行 Zr或ZnS重新沉积出来 非晶材料膜 多晶材料膜 纤维沉积物和晶须 单晶薄膜 无机新晶体 高纯金属 化学气相沉积制备的材料 复合材料制备 化学气相沉积的应用领域 微电子学工艺 半导体光电技术 太阳能利用 光纤通信 超电导技术 保护涂层 第六章化学转化膜 化学转化膜 其反应一般式可以写成 式中M为金属原子 Az 是介质中的阴离子 MmAn是不溶性反应产物 形成表面覆盖层 化学转化膜 mM nAz MmAn nze 化学转化膜的形成必须有基体金属参与 故可以看做金属的受控腐蚀过程 形成化学转化膜的方法 电化学方法 称为阳极氧化或阳极化 化学方法 包括化学氧化 磷酸盐处理 铬酸盐处理和草酸盐处理 将金属部件置于选定的介质条件下 使表层金属和介质中的阴离子发生反应 生成附着牢固的稳定化合物 氧化膜生成的特性曲线 氧化膜的生成规律 可以用氧化过程的电压 时间曲线来说明 预处理 铝阳极化工艺流程 阳极化 后处理 除油 碱蚀 出光 化学抛光或电化学抛光 着色 封闭 硫酸阳极化工艺 阳极化工艺种类 铬酸阳极化工艺 草酸阳极化工艺 瓷质阳极化工艺 硬质阳极化工艺 硫酸浓度在硫酸硬质阳极化工艺中 硫酸浓度一般为100 300g L 如果硫酸浓度低 生成的氧化膜硬度高 对纯铝更为明显 但对于硬铝和含铜量较高的铝合金 则应采用高硫酸浓度 合金成分在硬质阳极化过程中 铝合金的成分对氧化膜的质量有一定影响 当合金的含铜量大于5 或含硅量大于7 不宜使用直流电流 而宜采用交直流迭加电流或直流迭加脉冲电流 阳极电流密度开始氧化时的阳极电流密度应当控制在0 5A dm2左右 在25分钟内分5 8次逐步提高到2 5A dm2左右 这样可以得到与基体结合力很强的氧化膜 为此 初始电压为7 11V 对含