铝及铝合金阳极氧化基本原理介绍（课堂PPT）

1、1鋁合金陽極基本原理鋁合金陽極基本原理2铝合金铝合金阳极氧化的定义阳极氧化的定义v铝阳极氧化的定义按照国家标准是：铝阳极氧化的定义按照国家标准是： 一种电解氧化过程，在该过程中铝或铝合金的表面通常转化为一种电解氧化过程，在该过程中铝或铝合金的表面通常转化为一层氧化膜，这层膜具有防一层氧化膜，这层膜具有防護性、装饰性以及一些其他的功能特護性、装饰性以及一些其他的功能特性性! !顧名思義，鋁在電解槽液中應該作為陽極連接到外電源的正極，顧名思義，鋁在電解槽液中應該作為陽極連接到外電源的正極，電解槽液的陰極連接到外電源的負極，在外加電壓下通過電流以電解槽液的陰極連接到外電源的負極，在外加電壓下通過電流

2、以維持電化學氧化反應。在陽極氧化過程中同時存在氧化膜形成和維持電化學氧化反應。在陽極氧化過程中同時存在氧化膜形成和溶解的兩個對立的反應，最終的表面狀態視上棕兩個反應速度的溶解的兩個對立的反應，最終的表面狀態視上棕兩個反應速度的相對大小決定。相對大小決定。 3阳极氧化膜的特性阳极氧化膜的特性v1.1.耐腐蚀性耐腐蚀性 陽極氧化膜可以有效保護鋁基體不受腐蝕，陽極氧化膜顯然比陽極氧化膜可以有效保護鋁基體不受腐蝕，陽極氧化膜顯然比自然形成的氧化膜性能更好，膜厚和封孔質量直接影響使用性能。自然形成的氧化膜性能更好，膜厚和封孔質量直接影響使用性能。 v2.2.增加硬度和耐磨性增加硬度和耐磨性 鋁陽極氧化膜

3、的硬度比鋁基體高得多，基體的硬度為鋁陽極氧化膜的硬度比鋁基體高得多，基體的硬度為HV100HV100，普，普通陽極氧化膜的硬度約通陽極氧化膜的硬度約HV300HV300，而硬質氧化膜可達到，而硬質氧化膜可達到HV500HV500，耐磨，耐磨性與硬度的關系是一致的。性與硬度的關系是一致的。v3.3.裝飾性裝飾性 陽極氧化膜可保護拋光表面的金屬光澤，陽極氧化膜還可以染陽極氧化膜可保護拋光表面的金屬光澤，陽極氧化膜還可以染色和著色，獲得和保持豐富多采的外觀。色和著色，獲得和保持豐富多采的外觀。v4.4.有機塗層和電鍍層附著性有機塗層和電鍍層附著性 陽極氧化膜是鋁表面接受有機塗層和電鍍層的一種方法，它

4、有陽極氧化膜是鋁表面接受有機塗層和電鍍層的一種方法，它有效地提高表面層的附著力和耐蝕性。效地提高表面層的附著力和耐蝕性。4阳极氧化膜的特性阳极氧化膜的特性v5.5.電絕緣性電絕緣性 鋁是良導體，鋁陽極氧化膜是高電阻的絕緣膜，絕緣擊穿電壓鋁是良導體，鋁陽極氧化膜是高電阻的絕緣膜，絕緣擊穿電壓大於大於30V/um,30V/um,特殊制備的高絕緣膜甚至達到大約特殊制備的高絕緣膜甚至達到大約200V/um200V/um。v6.6.透明性透明性 陽極氧化膜本身透明度很高，鋁的純度愈高，則透明度愈高，陽極氧化膜本身透明度很高，鋁的純度愈高，則透明度愈高，鋁合金材料的純度和合金成分都對透明性有影響。鋁合金材

5、料的純度和合金成分都對透明性有影響。v7.7.功能性功能性 利用陽極氧化膜的多孔性，在微孔中沉積功能性微粒，可以得利用陽極氧化膜的多孔性，在微孔中沉積功能性微粒，可以得到各種功能性材料，正在開發中的功能部件有電磁功能、催化功到各種功能性材料，正在開發中的功能部件有電磁功能、催化功能、傳感功能和分離功能等。能、傳感功能和分離功能等。5铝的阳极氧化工艺条件和要求铝的阳极氧化工艺条件和要求1.1.阳极处理液的选用及浓度阳极处理液的选用及浓度2.2.水溶剂的选用水溶剂的选用3.3.氧化处理溶液的温度氧化处理溶液的温度4.4.电流强度电流强度5.5.初初. .末电压和处理时间末电压和处理时间6.6.氧化

6、处理溶液的搅拌速度氧化处理溶液的搅拌速度6铝的阳极氧化原理铝的阳极氧化原理 铝的阳极氧化铝的阳极氧化, ,就是在电场作用下就是在电场作用下, ,加速铝的表面加速铝的表面氧化膜的形成氧化膜的形成. . 通常稀硫酸作为氧化处理液。通常稀硫酸作为氧化处理液。 反应方程式如下反应方程式如下: :7铝的阳极氧化的分类铝的阳极氧化的分类v1.1.硫酸阳极氧化硫酸阳极氧化v2.2.铬酸阳极氧化铬酸阳极氧化v3.3.草酸阳极氧化草酸阳极氧化v4.4.磷酸阳极氧化磷酸阳极氧化8铝的阳极氧化操作过程铝的阳极氧化操作过程上上 掛掛中性脫脂中性脫脂氧化處理氧化處理中中 和和水水 洗洗水水 洗洗水水 洗洗鹼性蝕刻鹼性蝕

7、刻水水 洗洗封封 孔孔水水 洗洗中中 和和水水 洗洗中中 和和水水 洗洗烘乾烘乾下下 掛掛水水 洗洗梨面蝕刻梨面蝕刻9铝的阳极氧化封孔处理铝的阳极氧化封孔处理封孔处理的原理：封孔处理的原理： 多孔型氧化膜雖然賦予著色和其它功能的能力，但是耐腐蝕多孔型氧化膜雖然賦予著色和其它功能的能力，但是耐腐蝕性，耐污染性等都不可能達到使用的要求，未封閉的陽極氧性，耐污染性等都不可能達到使用的要求，未封閉的陽極氧化膜，由於大量微孔孔內的面積，使暴露在環境中的工件等化膜，由於大量微孔孔內的面積，使暴露在環境中的工件等有效表面積增加幾十倍到上百倍，為此，腐蝕速度也大大增有效表面積增加幾十倍到上百倍，為此，腐蝕速度

8、也大大增加。不論從提高耐腐蝕性還是耐污染性考濾，都必須進行封加。不論從提高耐腐蝕性還是耐污染性考濾，都必須進行封孔處理。孔處理。封孔处理的方法：封孔处理的方法： 1.1.熱封孔：熱封孔技術是在接近沸點的純水中，通過氧化鋁熱封孔：熱封孔技術是在接近沸點的純水中，通過氧化鋁的水合反應，將非晶態氧化鋁轉化成稱為勃姆體的水合氧化的水合反應，將非晶態氧化鋁轉化成稱為勃姆體的水合氧化鋁，由於水合氧化鋁比原陽極氧化膜的分子體積大了鋁，由於水合氧化鋁比原陽極氧化膜的分子體積大了30%30%，體，體積膨脹使得陽極氧化膜的微孔填充封閉。積膨脹使得陽極氧化膜的微孔填充封閉。( (溫度在溫度在9595度左右時，度左右

9、時，耐腐蝕性較好，溫度低於耐腐蝕性較好，溫度低於8080度時，耐腐蝕性較差。度時，耐腐蝕性較差。10铝的阳极氧化封孔处理铝的阳极氧化封孔处理 6. 6.有機物封孔：有機物封孔技術是指在陽極氧化膜上塗裝有機有機物封孔：有機物封孔技術是指在陽極氧化膜上塗裝有機聚合物塗層，通常稱之為陽極氧化復合塗層。聚合物塗層，通常稱之為陽極氧化復合塗層。封孔引起的陽極氧化膜缺陷：封孔引起的陽極氧化膜缺陷： 陽極氧化每個工序都可能產生缺陷，許多缺陷還來自於擠壓、陽極氧化每個工序都可能產生缺陷，許多缺陷還來自於擠壓、鑄造、機械加工和環境腐蝕等因素，只是在陽極氧化過程中顯露鑄造、機械加工和環境腐蝕等因素，只是在陽極氧化

10、過程中顯露出來。出來。1.1.封孔白灰，封孔白灰，2.2.冷封孔膜微裂紋，冷封孔膜微裂紋，3.3.熱封孔膜龜裂，熱封孔膜龜裂，4.4.冷冷封孔膜發綠，封孔膜發綠，5.5.熱封孔膜發黃，熱封孔膜發黃，6.6.彩虹膜彩虹膜( (干涉膜干涉膜) )，7.7.封孔不合封孔不合格格( (熱封孔熱封孔) )，8.8.封孔不合格封孔不合格( (冷封孔冷封孔) )11铝的阳极氧化封孔处理铝的阳极氧化封孔处理熱熱封封孔孔膜膜機機理理模模型型12影响阳极膜厚的主要因素影响阳极膜厚的主要因素v影响阳极膜厚的主要因素为硫酸电解这一工序，影响阳极膜厚的主要因素为硫酸电解这一工序，电解液的浓度，温度，电流，时间具体如下：

11、电解液的浓度，温度，电流，时间具体如下： 浓度浓度, ,形成膜较快形成膜较快, ,孔隙增高孔隙增高: : 浓度浓度, ,则反之则反之; ; 温度温度, , 形成膜较快形成膜较快, ,较疏松较疏松, ,易粉化易粉化; ; 温度温度, , 则反之则反之; ;温度在温度在22-2422-24时时, ,氧化膜抗蚀能力最好氧化膜抗蚀能力最好; ; 电流电流, ,形成膜较快形成膜较快, ,孔隙大孔隙大, ,易着色易着色, ,易封闭易封闭; ; 电流过高电流过高, ,则则 表面过热表面过热, ,局部会烧点局部会烧点, ,且有粉沫层且有粉沫层; ; 时间时间, ,则膜厚不断增加至一定程度会减缓则膜厚不断增加至

12、一定程度会减缓, ,13參考資料參考資料1.1.表面粗糙度的定義表面粗糙度的定義 零件表面上具有較小間距的峰谷较小间距的峰谷所组零件表面上具有較小間距的峰谷较小间距的峰谷所组成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。 这主要是在加工零件时，由于刀具在零件表面上留下这主要是在加工零件时，由于刀具在零件表面上留下的刀痕及切削分裂时表面金属的塑性变形所形成的。零的刀痕及切削分裂时表面金属的塑性变形所形成的。零件表面粗糙度是也是评定零件表面质量的一项技术指标，件表面粗糙度是也是评定零件表面质量的一项技术指标，它对零件的配合性质、工作精度、耐磨性、抗腐蚀性、它对零件的配

13、合性质、工作精度、耐磨性、抗腐蚀性、密封性、外观等都有影响。在保证机器性能的前提下，密封性、外观等都有影响。在保证机器性能的前提下，为获得相应的零件表面粗糙度，应根据零件的作用，选为获得相应的零件表面粗糙度，应根据零件的作用，选用恰当的加工方法，尽量降低生产成本。一般来说，凡用恰当的加工方法，尽量降低生产成本。一般来说，凡零件上有配合要求或有相对运动的表面，表面粗糙度参零件上有配合要求或有相对运动的表面，表面粗糙度参数值要小。数值要小。14參考資料參考資料v微观不平度十点高度微观不平度十点高度RzRz： 在取样长度内五個最大的轮廓峰高与五个最大的轮廓谷深的平在取样长度内五個最大的轮廓峰高与五个

14、最大的轮廓谷深的平均值之和均值之和。v轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差RaRa： 在取样长度在取样长度L L内，轮廓偏距绝对值的算术平均值。内，轮廓偏距绝对值的算术平均值。 v轮廓最大高度轮廓最大高度RyRy： 在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。 15參考資料參考資料3.3.光澤度的定義光澤度的定義 光泽度是指物体表面对光的反射能力。表面反射率越高，它的光泽度是指物体表面对光的反射能力。表面反射率越高，它的光亮度越高。反射率是反射光与入射光之比。光亮度越高。反射率是反射光与入射光之比。4.4.色差的定義色差的定義 两个不同颜色的对比

15、，来产生色差，颜色主要由三个条件来控两个不同颜色的对比，来产生色差，颜色主要由三个条件来控制，三个条件跟据不同的色系会有不同的变更，我们常用到的是制，三个条件跟据不同的色系会有不同的变更，我们常用到的是黑白系（黑白系的三个条件是黑白系（黑白系的三个条件是L L、a a、b b） L L：L L大表示偏白，大表示偏白，L L小表示偏黑小表示偏黑 a a：a a大表示偏紅，大表示偏紅， a a小表示偏綠小表示偏綠 b b：b b大表示偏黃，大表示偏黃， b b小表示偏藍小表示偏藍 E E：表示總色差的大小：表示總色差的大小16參考資料參考資料5.5.梨面的定義梨面的定義 表面由腐化藥水咬蝕後形成細砂顆粒面。產品做梨面後會有霧表面由腐化藥水咬蝕後形成細砂顆粒面。產品做梨面後會有霧面的效果，結晶比較細膩面的效果，結晶比較細膩(梨面不等於霧面梨面不等於霧面)。 梨面的功能：梨面的功能： 1.均勻打砂效果；均勻打砂效果； 2.除去、遮蓋產品表面輕微不良除去