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铝阳极氧化工艺基本原理课件

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铝合金阳极氧化原理 ppt课件

铝合金阳极氧化原理 ppt课件

因为在空气中生成的自然氧化膜只有0.01～0.1m厚，装饰性及防护性较差，
经阳极化处理，可以使氧化膜增厚至几十微米 ，甚至几百微米。
铝及铝合金的阳极氧化是如何进行?
氧化膜的形成与生长 电极反应
中等溶解能力的酸性溶液，石墨/铅/纯铝作为阴极，仅起导电作用 阳极反应：
H 2O 2e O 2H
氧化膜的结构如何？
氧化膜的形成与生长 氧化膜的结构
通过电子显微镜观察，在硫酸、草酸、铬酸和磷酸等电解液中生成的 氧化膜的结构基本相似，其孔体都是六角形结构。
孔体大小
孔穴直径
靠近金属铝的内层为密膜层 ( 阻 挡层 )，厚度 0.01～ 0.05m，电阻率 高 达 109m ， 显 微 硬 度 可 达 15000MPa。 外层为孔膜层，厚度可达
阳极氧化膜的具体成分，在很大程度上取决于电解液的类型、浓度和工艺 参数。
铝是比较活泼的金属(标准电位 -1.66V)，又是易钝化金属，在空气中表面很容 易生成天然氧化物膜，为什么还要进行阳极氧化?
金属活动顺序表
金属原子 金属离子 E0（V） Fe Fe2+ -0.44 Cs Cs+ -3.02 Co Co2+ -0.28 Li Li+ -3.01 Ni Ni2+ -0.23 K K+ -2.92 Sn Sn2+ -0.14 Ca Ca2+ -2.87 Pb Pb2+ -0.13 Na Na+ -2.71 H2 H+ 0 Mg Mg2+ -2.37 Cu Cu2+ 0.34 Al Al3+ -1.66 Hg Hg2+ 0.796 Mn Mn2+ -1.18 Ag Ag+ 0.799 Zn Zn2+ -0.76 Pt Pt2+ 1.2 Cr Cr3+ -0.71 Au Au3+ 1.42

阳极氧化处理工艺介绍 PPT

阳极氧化处理工艺介绍 PPT
封孔时间封孔液中封孔物质镍盐氟离子封孔添加剂及其含量决定铝材封孔质量溶液的ph值温度和封孔时间是影响铝型材封孔质量提高槽液的洁净度减小杂质的含量是铝材封孔质量的重要保证脱脂碱洗酸洗化抛干燥封孔染色氧化特点效果铝材阳极优点
表面处理-阳极氧化处理
報告大纲
流程 原理 特点 可成阳极应用 总结
流程
目的：将工件表面的氧化层去除,使其裸露纯净的金属基体
流程--表面预处理
脱脂
碱洗
酸洗
化抛
干燥
封孔
染色
陽極
说明：使用硝酸,操作溫度常溫,将工件轻轻放入酸洗槽 中，打开计时器,注意忽碰撞桶槽，时间到时将工 件轻轻取出移至下一步骤
目的：将工件表面的脏污去除
流程--表面预处理
脱脂
碱洗
酸洗
化抛
干燥
封孔
染色
陽極
晶胞（六棱形）
孔
铝合金阳极处理氧化膜模型图
原理--阳极氧化
脱脂
碱洗
酸洗
化抛
干燥
封孔
染色
氧化
原理： 以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用， 使其表面形成氧化铝薄膜的过程
2 Al＋3 H2O → Al2O3 ＋6 H + + 6 e -
具体过程： 电流通过时，阴极上，放出氢气；阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧， 还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。 作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化铝膜， 生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。
铝阳极氧化原理实质：水电解的原理
原理--染色
脱脂
碱洗
酸洗
化抛
干燥
封孔
染色
氧化

精选阳极氧化技术.ppt

精选阳极氧化技术.ppt
色简介
着色的作用
装饰 耐蚀 耐磨
着色方法
念：采用特定成分的铝合金或在特殊的电解液中 阳极氧化时，获得氧化膜的同时而着上不同 颜色，又称为自然着色法。
缺点：能耗大，成本高，废水处理困难，色泽不念：将阳极氧化后的铝制品浸渍到带有染料的溶 液中，使多孔层外表面吸附各种染料而呈现 出染料的颜色。
缺点：由于染料存在于多孔层表层，故耐光性、耐 晒性、耐磨性较差。
分类：无机盐着色和有机染料着色。精品431）无机盐着色
特点：耐晒性好，但色种少，色调不鲜艳，与基体结合差。
电压高，膜层孔少径大； 反之，孔多径小。
用电压和时间控制氧化膜厚度时， 如果槽液温度出现大的波动，电流 密度就会发生较大变氧化与表面处理技术，北京：化学工业出版社，2010.
250-300 μm（硬质氧化膜）
1）硬度高：常规膜100-300 HV，硬质膜在铝合金上达400600HV，在纯铝上1500HV.
2）吸附性强：易于吸附涂料、粘结剂和染料等.
3）绝缘性能好：高的绝缘电阻和击穿电压.
4）绝热耐热性能好：低的热导率0.419-1.26W/(mK),中SO3含量升高， 导致膜层松散； 另外对膜层溶解加 剧，使膜层外膜层溶解作用加剧，
第五节 膜厚及其均匀性的ea
38
阳极氧化膜均匀性控制
第三讲 表面改性极氧化膜的结构和性质 阳极氧化工艺 工艺参数对阳极氧化的影响 膜厚及其均匀性的控制 阳极氧化膜氧化：是将零件作为阳极放入特定的电解质溶液 中，在外加电流的作用下，使表面形成具 有保护性氧化膜的表面处理方法。
bc段：膜孔的出现。阻挡层形 成的同时电解液对其产生溶 解作用。某些部位溶解较多， 被电压击穿，出现空穴压降 到c点趋于平衡，随氧化进行， 电压稍有增加，说明阻挡层 不断被溶解，空穴逐渐变为 孔隙而形成多孔层，电流通 过膜孔又会生成新的阻挡层。 此时阻挡层生成和溶解速度 达到动态平衡，故阻挡层厚 度不再变化，只有多孔层不 断增厚，当多孔层溶解和生 成速度达到动态平衡时，氧 化膜厚度稳定。

铝及铝合金阳极氧化基本原理介绍精选ppt

铝及铝合金阳极氧化基本原理介绍精选ppt
❖ 3.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 色和著色，獲得和保持豐富多采的外觀。
❖ 4.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，它有 效地提高表面層的附著力和耐蝕性。
整理
3
阳极氧化膜的特性
❖ 5.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 大於30V/um,特殊制備的高絕緣膜甚至達到大約200V/um。
整理
7
铝的阳极氧化操作过程
上掛
中性脫脂
水洗
鹼性蝕刻
水洗
中和
水洗
水洗
氧化處理
水洗
中和
水洗
梨面蝕刻
中和
水洗
封孔
水洗
烘乾
下掛
整理
8
铝的阳极氧化封孔处理
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 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 有效表面積增加幾十倍到上百倍，為此，腐蝕速度也大大增 加。不論從提高耐腐蝕性還是耐污染性考濾，都必須進行封 孔處理。
整理
2
阳极氧化膜的特性
❖ 1.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 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。
❖ 2.增加硬度和耐磨性
鋁陽極氧化膜的硬度比鋁基體高得多，基體的硬度為HV100，普 通陽極氧化膜的硬度約HV300，而硬質氧化膜可達到HV500，耐磨性 與硬度的關系是一致的。
表面过热,局部会烧点,且有粉沫层; 时间↑,则膜厚不断增加至一定程度会减缓,

阳极氧化工艺原理

阳极氧化工艺原理

阳极氧化工艺原理
阳极氧化工艺是一种通过电化学反应，在铝合金表面形成一层致密、均匀的氧化膜的方法。

其原理主要涉及三个方面：阳极溶解、氧化反应和生成氧化膜。

首先，在阳极氧化工艺中，铝合金作为阳极放置在电解质溶液中，而导电物质则作为阴极。

当外加直流电源施加在阳极上时，阳极开始发生溶解反应，使铝离子（Al3+）进入电解质溶液中。

其次，电解质溶液中含有合适的酸性成分，如硫酸、磷酸等，可引起氧化反应。

在外加电源的作用下，铝离子在阳极表面上发生氧化反应，生成氧气气体（O2）和水（H2O）。

氧化反
应的化学方程式如下：
2Al + 30H- → Al2O3 + 3H2O + 6e-
最后，氧化反应引起的氧气气泡在阳极表面形成微小的孔洞，这些孔洞与阳极表面的铝离子结合，生成致密、均匀的氧化膜。

氧化膜具有陶瓷般的性质，具有优异的抗腐蚀性、硬度和耐磨性。

此外，氧化膜的厚度可以通过控制电解质溶液的配方、电流密度和阳极氧化时间来调节。

综上所述，阳极氧化工艺通过电化学反应，在铝合金表面形成致密、均匀的氧化膜，提高了铝合金的耐腐蚀性和硬度，延长了其使用寿命。

阳极氧化处理工艺介绍课件

阳极氧化处理工艺介绍课件

原理_封孔
脱脂 干燥 碱洗 封孔 酸洗 染色 化抛 氧化
影响铝材封孔的因素： 1. Ni2+含量 5. 封孔液温度 2. 氟化物含量 6. 杂质离子 3. 封孔添加剂 7. 封孔时间 4. 封孔液pH值
封孔液中封孔物质镍盐、氟离子、封孔添加剂及其含量，决定铝材 封孔质量 溶液的PH值、温度和封孔时间是影响铝型材封孔质量 提高槽液的洁净度、减小杂质的含量是铝材封孔质量的重要保证
流程--表面预处理
脱脂 干燥 碱洗 封孔 酸洗 染色 化抛 陽極
说明：使用硝酸,操作溫度常溫,将工件轻轻放入酸洗槽 中，打开计时器,注意忽碰撞桶槽，时间到时将工 件轻轻取出移至下一步骤 目的：将工件表面的脏污去除
流程--表面预处理
脱脂 干燥 碱洗 封孔 酸洗 染色 化抛 陽極
说明:使用磷酸,操作溫度92℃,将工件掛具轻轻放入化抛 槽中,打开计时器並做左右旋轉，注意忽碰撞桶槽， 时间到时将工件轻轻取出移至下一步骤。 目的：对工件表面进行化学抛光增加光泽,由此決定陽極 後之光澤
铝阳极氧化原理实质：水电解的原理
原理--染色
脱脂 干燥 碱洗 封孔 酸洗 染色 化抛 氧化
原理： 阳极氧化膜孔隙直径：0.01-0.03μm 染料在水中分离成单分子，直径：0.0015-0.0030μm 着色时染料被吸附在孔隙表面上并向孔内扩散、堆积， 而且与氧化铝进行离子键、氢键结合而使膜层着色， 经封孔处理，染料被固定在孔隙内。
封孔时间封孔液中封孔物质镍盐氟离子封孔添加剂及其含量决定铝材封孔质量溶液的ph值温度和封孔时间是影响铝型材封孔质量提高槽液的洁净度减小杂质的含量是铝材封孔质量的重要保证脱脂碱洗酸洗染色氧化特点效果铝材阳极优点
報告大纲
流程
原理

阳极氧化处理工艺介绍课件

阳极氧化处理工艺介绍课件

阳极氧化处理工艺
02
流程
前处理
表面清洗
去除工件表面的油污、锈迹和杂质，为后续处理提供干净的 表面。
机械粗化
通过机械方式对工件表面进行粗化处理，增加表面粗糙度， 提高附着力。
阳极氧化
电解抛光
通过电解抛光技术，使工件表面更加 光滑，提高光泽度。
阳极氧化
在电解液中，通过阳极氧化处理，使 工件表面形成一层致密的氧化膜，提 高耐腐蚀性能和绝缘性能。
THANKS.
害物质，对环境无害。
缺点
成本较高
阳极氧化处理工艺需要使用专门的电 解液和电源设备，因此成本较高。
处理时间较长
阳极氧化处理工艺需要较长的处理时 间，因为需要在较高的温度和压力下 进行。
对基材要求较高
阳极氧化处理工艺需要基材具有一定 的硬度和良好的机械性能，否则会影 响膜层的附着力和耐久性。
颜色单一
阳极氧化膜的颜色比较单一，通常为 浅灰色或深灰色，与其他表面处理技 术相比颜色选择较少。
基体金属是氧化膜的底层，其结构与金属的种类和加工工艺有关。
阳极氧化处理工艺
04
参数
温度
总结词
温度是阳极氧化处理过程中重要的参数之一，它对氧化膜的结构和性能有显著影响。
详细描述
随着温度的升高，氧化膜的厚度和硬度增加，但过高的温度可能导致氧化膜出现裂纹或变得不均匀。通常，阳极 氧化处理的温度范围在18℃至30℃之间，具体温度根据不同材料和工艺要求而定。
详细描述
不同电解质成分与浓度会导致生成不同组成和结构的氧化膜，从而影响其耐腐蚀性、绝缘性和其他物 理化学性能。因此，选择合适的电解质成分与浓度是实现所需性能的关键。
处理时间
总结词

阳极氧化技术PPT

阳极氧化技术PPT

其它金属的阳极氧化工艺
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第四节 工艺参数对硫酸阳极氧化的影响 硫酸浓度
14
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硫酸浓度太高，膜 层中SO3含量升高， 导致膜层松散； 另外对膜层溶解加 剧，使膜层外层孔 径变大，使封孔困 难。
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槽液温度
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氧化电压
电压高，膜层孔少径大； 反之，孔多径小。
缺点：膜层软，耐磨性较差，不易染色。
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李慕勤，等. 材料表面工程技术，北京：化学工业出版社，2010.
草酸阳极氧化工艺
优点：氧化膜较厚8-60微米，硬度和耐蚀性高，孔隙率低，电 绝缘性好。
缺点：成本高（为硫酸阳极氧化的3-5倍），溶液有毒且稳定性 差。
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李慕勤，等. 材料表面工程技术，北京：化学工业出版社，2010.
用电压和时间控制氧化膜厚度时， 如果槽液温度出现大的波动，电流 密度就会发生较大变化，使得膜层 厚度难以控制。
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氧化电流密度
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朱祖芳. 铝合金阳极氧化与表面处理技术，北京：化学工业出版社，2010.
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电流密度要根据对氧化膜质量要求和以下几点确定：
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氧化时间
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时间增加，硫酸溶液对膜层溶解作用加剧，使膜孔壁变薄，从而耐磨性变差
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第五节 膜厚及其均匀性的控制
阳极氧化膜厚控制
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阳极氧化膜均匀性控制
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第六节 阳极氧化膜着色简介
着色的作用
装饰 耐蚀 耐磨
着色方法
整体着色 吸附着色 电解着色
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5
脱脂
• 有机溶剂脱脂 • 表面活性剂脱脂 • 碱性溶液脱脂 • 酸性溶液脱脂 • 电解脱脂 • 乳化脱脂
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6
碱蚀剂
• 碱蚀剂是铝制品在添加或不添加其他物质的氢氧化 钠溶液中进行表面清洗的过程，通常也称为碱腐蚀 或碱洗。其作用是作为制品经某些脱脂方法脱脂后 的补充处理，以便进一步清理表面附着的油污赃物； 清除制品表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤。从而 使制品露出纯净的金属基体，利于阳极膜的生成并 获得较高质量的膜层。
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15
氧化膜成长机理
• 在硫酸电解液中阳极氧化，作为阳极的铝制品，在阳极化初始的短暂时间 内，其表面受到均匀氧化，生成极薄而有非常致密的膜，由于硫酸溶液的 作用，膜的最弱点（如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结构变形处）发生 局部溶解，而出现大量孔隙，即原生氧化中心，使基体金属能与进入孔隙 的电解液接触，电流也因此得以继续传导，新生成的氧离子则用来氧化新 的金属，并以孔底为中心而展开，最后汇合，在旧膜与金属之间形成一层 新膜，使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”似的。随着氧化时间的延长， 膜的不断溶解或修补，氧化反应得以向纵深发展，从而使制品表面生成又 薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。其内层（阻挡层、介 电层、活性层）厚度至氧化结束基本都不变，位置却不断向深处推移；而 外层在一定的氧化时间内随时间而增厚。
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3
铝阳极氧化膜优点
（1）、耐蚀性； （2）、硬度和耐磨性，铝基体的硬度为HV100，普通阳 极氧化膜的硬度约HV300，硬质氧化膜可达HV500。 （3）、装饰性，不尽可保护抛光表面的光泽，也可染色、 着色，获得和保持丰富多彩的外观。 （4）、电绝缘性。 （5）、透明性。 （6）、功能性
铝阳极氧化工艺基本原理
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1
铝的物理特性
（1）、铝合金的突出特点是密度小、强度高。铝的密 度为2.7g/cm3。
（2）、塑性高：铝及铝合金延展性好，可以通过挤压、 轧制成各种型状的材料；
（3）、导电好。仅次于金、银、铜。 （4）、耐腐蚀。易生成氧化膜后具有很好的耐腐蚀性， 一般在空气中不反应。 （5）、易表面处理。如阳极氧化、电镀、电泳、喷涂 等，提高了铝的装饰性和保护效果。
• 阳极氧化膜由两层组成，多孔的厚的外层是在具有 介电性质的致密的内层上上成长起来的，后者称为 阻挡层（也称活性层）。用电子显微镜观察研究， 膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状 孔，它们贯穿膜外层直至氧化膜与金属界面的阻挡 层。以各孔隙为主轴周围是致密的氧化铝构成一个 蜂窝六棱体，称为晶胞，整个膜层是又无数个这样 的晶胞组成。阻挡层是又无水的氧化铝所组成，薄 而致密，具有高的硬度和阻止电流通过的作用。
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4
铝合金基本常识
• 第一位数：主要添加合金元素(如1050、5052、6063等) 。
1：纯铝 2：主要添加合金元素为铜 3：主要添加合金元素为锰或锰与镁 4：主要添加合金元素为硅 5：主要添加合金元素为镁 6：主要添加合金元素为硅与镁 7：主要添加合金元素为锌与镁 8：不属於上列合金系的新合金
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2
铝的化学特性
（1）、铝的化学性质活泼，在干燥空气中铝 的表面立即形成厚约5nm的致密氧化膜，使铝不 会进一步氧化并能耐水；
（2）、铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔 融的铝能与水猛烈反应，高温下能将许多金属氧 化物还原为相应的金属；
（3）、铝是两性的，既易溶于强碱，也能溶 于稀酸。
（4）、铝在大气中具有良好的耐蚀性，但纯 铝的强度低，只有通过合金化才能得到可作结构 材料使用的各种铝合金。
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13
阳极氧化的种类
• 按电流形式分为：直流电阳极氧化，交流电阳极氧 化，脉冲电流阳极氧化。
• 按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺 基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。
• 按膜层性子分有：普通膜、硬质膜（厚膜）、瓷质 膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层。
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14
阳极氧化膜结构
中和(除渍)
• 铝制品蚀洗后表面附着的灰色或黑色挂灰在冷的或 热的清水洗中都不溶解，但却能溶于酸性溶液中， 所以经热碱溶液蚀洗的制品都得进行旨在除去挂灰 和残留碱液，以露出光亮基本金属表面的酸浸清洗， 这种过程称为中和、除渍或出光处理。
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10
基本组成
• 工艺过程是制品在300-400g/L硝酸溶液中，室温 下浸洗。含硅或锰的铝合金制品上的挂灰，可用 硝酸和氢氟酸体积比为3:1的混合液，于室温下处 理5-15秒。中和处理还可以在含硝酸300-400g/L 和氧化铬5-15g/L的溶液中于室温下进行。各道工 序间的水清洗，目的在于彻底除去制品表面的残 留液和可溶于水的反应产物，使下道工序槽液免 遭污染
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7
基本组成
• 一般采用氢氧化钠，有的另外还添加调节剂（NaF、 硝酸钠），结垢抑制剂（葡萄糖酸盐、庚酸盐、酒 石酸盐、阿拉伯胶、糊精等）、多价螯合剂（多磷 酸盐）、去污剂。
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8
化学抛光
• 两酸(磷酸、硫酸)\(磷 酸、硝酸)
• 三酸(磷酸、硫酸、硝 酸)
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16
普通氧化常用参数范围
电流密度 电解液组成
A/dm2
硫酸，10%20%
1～2
电压 V10～20温度 /度18～22
时间 min
10～30
颜色 透明
膜厚 μm
5～30
特点
易着色， 耐腐蚀
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氧化膜厚度计算
• 阳极氧化生成的氧化膜厚度从理论上可按法拉第第 二定律推导的公式进行计算。 σ= Kit 式中σ为阳极氧化膜厚度（μm），i为电流密度 （A/dm2），t 为氧化时间（min），K为系数。
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11
阳极化处理
• 以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用 电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为 铝及铝合金的阳极氧化处理。
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12
阳极氧化的原理
• 铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电 流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出 的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子 氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被 其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化铝膜，生成 的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析 出。