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实验二铝及铝合金的阳极氧化一、实验目的：1.熟悉铝及铝合金的阳极氧化工艺过程。
2.掌握阳极氧化中各工艺参数对阳极化过程及膜质量和性能的影响。
二、实验内容简介铝及铝合金具有优良的综合性能而得到较为广泛的应用，在其表面会生成一层致密的氧化膜，但厚度只有几纳米至几十纳米，起不到有效的防护和耐磨作用。
而采用阳极氧化处理形成的阳极化膜厚度可达3~30μm，不但既有良好的机械性能，而且耐蚀性和吸附性能均十分优异。
故在所有的铝表面处理方法中，阳极化在工业中的应用十分广泛，可作为防护性膜、防护装饰性膜、耐磨性膜、绝缘性膜等。
阳极氧化所用的电解液一般为具有中等溶解能力的酸性溶液（如硫酸、草酸、铬酸、磷酸等），电解时，铝工件为阳极，Pb(Pt)为阴极，阳极氧化时发生下列反应：阳极:H2O-2e→[O]+2H+,产生的初生态原子氧对铝制品表面有很强的氧化能力,生成薄而致密的氧化物薄膜（10~100nm）；阴极：2H++2e→H2↑。
在阳极还存在着酸对铝及氧化铝膜的溶解反应：2AL+6H+→2AL3++3H2↑,AL2O3+6H+→2AL3++3H2O。
由此可知，膜的成长过程包含着膜的生成与膜的溶解两个相辅相成的方面，并且只有当膜的生成速度大于溶解速度时才能获得一定厚度的膜，氧化初期，膜的生成速度大于溶解速度，膜厚不断增加，随着厚度的增加，其电阻也加大，结果使膜的生长速度减慢，一直到与膜的溶解速度相等时，膜的厚度才为一定值。
铝的阳极氧化膜的微观结构成蜂窝状，即由内层的阻挡层和外层的多孔层构成，由于膜是从基体上成长其来的，因此结合强度十分高。
色泽随电解液的成分及铝合金中所含的合金元素而异。
由于膜的多孔性质，决定了膜具有强烈的吸附性能，故可对膜进行染色，也可作为铝制品沉积金属前的底层等。
2．铝的阳极氧化工艺及步骤a.表面准备铝及其合金在阳极氧化之前都必须根据制件的材质、表面形状和对膜的要求进行适当的表面预处理，如除油、酸洗和抛光等。
铝及铝合金硬质阳极氧化膜铝及铝合金硬质阳极氧化膜是一种常见的表面处理技术，用于增强铝材料的耐腐蚀性、硬度和装饰性。
本文将介绍铝及铝合金硬质阳极氧化膜的形成原理、特点及应用领域。
一、形成原理铝及铝合金硬质阳极氧化膜的形成是通过在铝表面进行阳极氧化处理。
在这个过程中，铝材料作为阳极，通过在电解液中施加电压形成氧化电流，使铝表面氧化生成致密的氧化膜。
阳极氧化过程中，铝表面的氧化膜主要由Al2O3组成。
氧化膜具有多孔性结构，可以通过控制氧化工艺参数来调节其孔径和厚度。
氧化膜的孔径与电解液中含有的添加剂有关，而氧化膜的厚度则与氧化时间和电压有关。
二、特点铝及铝合金硬质阳极氧化膜具有以下特点：1. 耐腐蚀性：硬质阳极氧化膜形成后，能有效提高铝材料的耐腐蚀性，使其在恶劣环境下具有更好的耐蚀性能。
2. 高硬度：氧化膜的硬度可达到1500-3000HV，比铝材料本身的硬度要高出数倍，能有效提高铝材料的抗划伤性能。
3. 装饰性：氧化膜的颜色可以通过改变氧化工艺参数和添加特定的染色剂来调节，因此可以获得不同的颜色，增加铝材料的装饰性。
4. 绝缘性：氧化膜具有较好的绝缘性能，能够有效防止电流的通过，提高铝材料在电气领域的应用性能。
5. 纳米级孔隙结构：氧化膜具有多孔性结构，这些纳米级孔隙可以用于储存润滑油或其他功能性材料，提高铝材料的附加功能。
三、应用领域铝及铝合金硬质阳极氧化膜广泛应用于以下领域：1. 建筑装饰：铝材料经过阳极氧化后，可以获得不同颜色的氧化膜，用于建筑装饰材料，如铝合金门窗、幕墙板材等。
2. 电子领域：氧化膜的绝缘性能使其在电子领域得到广泛应用，用于电子元器件的绝缘层、散热器、电子外壳等。
3. 汽车工业：铝及铝合金硬质阳极氧化膜可以提高汽车零部件的耐腐蚀性和硬度，用于汽车外饰件、发动机零部件等。
4. 航空航天：氧化膜的轻质、高硬度和抗腐蚀性能使其在航空航天领域得到应用，用于飞机结构件、发动机零部件等。
为什么有些铝材可以阳极氧化着色有些铝材不可以阳极氧化着色？一、阳极氧化的原理阳极氧化处理是利用电化学的方法，在适当的电解液中，以合金零件为阳极，不锈钢、铬、或导电性电解液本身为阴极，在一定电压电流等条件下，使阳极发生氧化，从而使工件表面获得阳极氧化膜的过程。
按其电解液的种类及膜层性质可分为硫酸（可以着色）、铬酸、（不需着色）、混酸、硬质（不能着色）和瓷质阳极氧化；根据各种阳极氧化膜的染色性能，只有硫酸阳极氧化获得的氧化膜最适宜染色；其他如草酸、瓷质阳极氧化膜（微弧氧化）虽能上色，但干扰色严重；铬酸阳极氧化膜或硬质氧化膜均不能上色；综合所述，要达到阳极氧化上色的目的，仅有硫酸阳极氧化可行。
二、硫酸阳极氧化对铝合金材质的限制1、合金元素的存在会使氧化膜质量下降，同样条件下，在纯铝上获得的氧化膜最厚，硬度最高，抗蚀性最佳，均匀度最好。
铝合金材料，要想获得好的氧化效果，要确保铝的含量，通常情况下，以不低于95%为佳。
2、在合金中，铜会使氧化膜泛红色，破坏电解液质量，增加氧化缺陷；硅会使氧化膜变灰，特别是当含量超过4.5%时,影响更明显；铁因本身特点，在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。
三、铝合金基础知识工业中使用的铝合金有两大类，即变形铝合金和铸造铝合金。
1、变形铝合金不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态，因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。
按照铝合金系，从强度最低1xxx系纯铝到强度最高7xxx系铝锌镁合金。
1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。
但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。
2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性更差，因此此系列的铝合金不易阳极氧化。
3xxx系铝合金又称“铝锰合金”，不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降，但是由于Al-M n金属间化合物质点，会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。
铝合金阳极氧化作用
铝合金阳极氧化作用是一种将铝合金表面形成氧化膜的电化学过程。
该过程利用电解液中铝离子作为阳极，通过外加电压的作用，吸引电子从阴极向阳极流动，从而使铝离子被氧化成了氧化铝离子，形成了致密、硬度高、防腐蚀性能强的氧化膜。
该氧化膜可用于增强铝合金的耐腐蚀性、耐磨损性、红外辐射性能等。
同时，氧化膜具有多种颜色，可通过控制电解液成分和电解条件等因素进行调控，用于制造各种色彩的铝合金制品。
铝合金阳极氧化过程是一种表面处理方法，可以用于对各类铝合金制品进行表面处理，如航空、汽车、建筑等领域常见的铝合金制品。
该过程可以对铝合金表面形成不同厚度和不同颜色的氧化膜，并且氧化膜具有良好的附着性和耐磨性，可用于制造耐腐蚀、耐磨损、美观、装饰性的铝合金制品。
工业上常用的氧化剂为硫酸或硫酸混合物，电解液中掺入氟化物或柠檬酸等物质可以增加氧化速度和改变氧化膜的颜色。
一般情况下，氧化层的厚度在5到25微米之间，但也可以根据需要进行特殊处理，例如制造超厚氧化层的铝合金制品，常用于制造复杂的航空器和导弹零部件。
总之，铝合金阳极氧化作用是一种常用的表面处理技术，可以提高铝合金制品的性能，广泛应用于制造、航空、汽车、建筑、电子等领域。
铝及铝合金阳极氧化一片绿叶编写0 内容提示本文简要介绍了铝及铝合金阳极氧化的原理和阳极氧化方法的种类，着重介绍硫酸直流电阳极氧化。
对硫酸阳极氧化的工艺规范和操作条件、溶液配制和调整方法、常见估障判断及排除等作了较为详细的介绍。
铝合金成分对氧化膜形成及质量的影响、新老涂覆标记的含义等相关内容也结合我所实际情况作了介绍。
通过对本文内容的学习，能够正确掌握硫酸直流电阳极氧化的操作技能，准确控制氧化质量，做出符合质量标准的产品。
1 概述铝是最为丰富的元素之一，地壳内含量仅次于氧和硅。
铝的产量仅次于钢铁。
铝及其合金具有比强度高、导热和导电性好，反光性强，色泽美观、无磁性、耐热性好，以及塑性和成形性好，无低温脆性等优点，是一种具有优良综合性能的有色金属材料，因此在许多部门得到广泛应用。
铝及铝合金暴露在空气中，其表面会自然行成一层致密的氧化膜，但这层氧化膜的厚度极薄，只有几纳米到几十纳米，不足以防止恶劣环境下的腐蚀，同时，铝的硬度也不高，在使用过程中不能防止磨擦而造成的破坏。
因此，铝及铝合金制品需要针对其不同用途采取不同的保护措施。
对铝和铝合金进行阳极氧化就是一种十分有效的方法。
通过阳极氧化可以获得5～30μm厚的人工氧化膜(在一些特殊条件下氧化膜的厚度可以达到100μm以上)，从而可显著提高铝及铝合金的各种性能，包括耐蚀性、耐磨性、耐候性、绝缘性及吸附性等。
2 铝阳极氧化膜形成的基本原理铝阳极氧化实际上就是水的电解。
电解液通电后在电流的作用下发生水解，在阴极上放出氢，即H++e 1/2H2↑在阳极上释放电子，即4HO—－4e 2H2O+2O↑其中一部分新生(原子)氧与铝(阳极)反应，生成氧化铝膜，2Al3++3O22—Al2O3+热量。
＋－产生氧气形成Al2O3 释放氢气H2↑并产生热量阳极阴极电解液图1 铝阳极氧化示意图在不同的处理条件下，阳极上可能发生如下几种情况：a 阳极上的生成物是可溶的，即边生成边溶解，这可理解为不能在阳极上生成氧化膜。
铝和铝合金的阳极氧化标准
铝和铝合金的阳极氧化标准通常按照以下步骤进行：
1. 材料要求：材料应符合适用的铝合金标准，并满足各种机械和物理性能的要求。
2. 表面预处理：在阳极氧化之前，表面应进行适当的清洗和预处理，以确保镀膜附着力。
3. 氧化电流密度：氧化时应适当控制氧化电流密度，以确保获得预期的氧化膜厚度。
4. 酸洗和封孔：氧化后，通常需要进行酸洗和封孔处理，以进一步提高氧化膜的耐腐蚀性能。
5. 镀膜厚度和颜色：对于不同的应用，有不同的要求，氧化膜的颜色和厚度也有相应的要求。
常见的颜色有黑色、透明、带色等。
以上步骤完成后，还需要根据具体的应用场景和要求进行后续处理，例如电泳表面处理、粉末喷涂等。
需要注意的是，具体的阳极氧化标准可能因不同的应用领域和产品类型而有所不同。
因此，在实际操作中，建议参考相关行业标准和具体产品要求进行操作。
为什么有些铝材可以阳极氧化着色有些铝材不可以阳极氧化着色？
一、阳极氧化的原理
阳极氧化处理是利用电化学的方法，在适当的电解液中，以合金零件为阳极，不锈钢、铬、或导电性电解液本身为阴极，在一定电压电流等条件下，使阳极发生氧化，从而使工件表面获得阳极氧化膜的过程。
按其电解液的种类及膜层性质可分为硫酸（可以着色）、铬酸、（不需着色）、混酸、硬质（不能着色）和瓷质阳极氧化；根据各种阳极氧化膜的染色性能，只有硫酸阳极氧化获得的氧化膜最适宜染色；其他如草酸、瓷质阳极氧化膜（微弧氧化）虽能上色，但干扰色严重；铬酸阳极氧化膜或硬质氧化膜均不能上色；综合所述，要达到阳极氧化上色的目的，仅有硫酸阳极氧化可行。
二、硫酸阳极氧化对铝合金材质的限制
1 、合金元素的存在会使氧化膜质量下降，同样条件下，在纯铝上获得的氧化膜最厚，硬度最高，抗蚀性最佳，均匀度最好。
铝合金材料，要想获得好的氧化效果，要确保铝的含量，通常情况下，以不低于95%为佳。
2、在合金中，铜会使氧化膜泛红色，破坏电解液质量，增加氧化缺陷；硅会使氧化膜变灰，特别是当含量超过4.5%时, 影响更明显；铁因本身特点，在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。
三、铝合金基础知识工业中使用的铝合金有两大类，即变形铝合金和铸造铝合金。
1、变形铝合金不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态，因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。
按照铝合金系，从强度最低1xxx 系纯铝到强度最高7xxx 系铝锌镁合金。
1xxx 系铝合金又称“纯铝” , 一般不用于硬质阳极氧化。
但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。
2xxx 系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu 金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性更差，因此此系列的铝合金不易阳极氧化。
3xxx 系铝合金又称“铝锰合金”，不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降，但是由于Al-M n 金属间化合物质点，会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。
4xxx 系铝合金又称“铝硅合金”，由于此合金含有硅成分，会使阳极氧化膜呈灰色，硅含量越高，颜色越深。
因此也不易阳极氧化。
5xxx 系铝合金又称“铝美合金”，是一种用途较广的铝合金系，耐蚀性也好，可焊性也好。
此系列铝合金可以阳极氧化，如果镁含量偏高时，其光亮度不够。
典型的铝合金牌号：5052。
6xxx 系铝合金又称“铝镁硅合金”，在工程应用尤为重要，主要用于挤压型材，此系列合金可以做阳极氧化，典型的牌号：6063，6463（主要适用于光亮阳极氧化）。
强度高的
6061和6082合金的阳极氧化膜不能超过10卩m,否则会使阳极氧化膜呈现浅灰色或黄灰色，
其耐腐蚀性也明显低于6063 和6463。
2、铸造铝合金
铸造铝合金和压铸件一般含有较高的硅含量, 阳极氧化膜都是呈深色的, 不可能得到无色透明的氧化膜, 随着硅含量的增加, 阳极氧化膜的颜色从浅灰色到深灰色直至黑灰色。
因此铸造铝合金不适合于阳极氧化。
常用压铸铝合金的主要分类及成分构成：常用的压铸铝合金,主要可以分为三大类；一是铝硅合金,主要包含
YL102（ADC1、A 413.0 等）、YL104（ADC3 A360）;二是铝硅铜合金，主要包含YL112（A380 ADC10、Y L113（A383 ADC12、YL117（B390、ADC14 ；三是铝镁合金，主要包含302（5180、ADC 5、ADC6）。
对于铝硅合金、铝硅铜合金,顾名思义,其成分除铝之外,硅与铜是主要构成；通常情况下,硅含量在
6-12%之间,主要起到提高合金液流动性的作用；铜含量仅次之,主要起到增强强度及拉伸力的作用；铁含量通常在0.7-1.2% 之间, 在此比例之内, 工件的脱模效果最佳；通过其成分构成可以看出, 此类合金是不可能氧化上色的,即使采用脱硅氧化,也难以达到理想效果。
而铝硅合金或含铜量较高的铝合金, 氧化膜则较难生成, 且生成的膜发暗、发灰,光泽性不好。
对于铝镁合金的氧化膜容易生成,膜的质量也较佳,是可以氧化上色的,这是区别与其它合金的一个重要特点；但比较而言,也存在部分缺点。
1 、阳极氧化膜具备双重性,且孔隙较大、分布不均,难以达到最佳防腐效果；
2、镁有产生硬化及脆性、降低伸长率、增大热裂的倾向，如ADC5 ADC6等，在生产
中,因其凝固范围宽、收缩倾向大,经常产生缩松和裂纹,铸造性能极差,因此,在其使用范围上有较大局限性,结构稍复杂的工件,根本不宜生产；
3 、市场上常用的铝镁合金，因其成分复杂，铝纯度过低，硫酸阳极氧化时，难以产生透明防护膜，
多呈乳白色，上色状态也差，按正常工艺难以达到理想效果。
综合所述，可以看出，常用压铸铝合金是不宜采取硫酸阳极氧化的；但是，并非所有
压铸铝合金都不能达到氧化上色的目的，如铝锰钴合金DM32铝锰镁合金DM6等，压铸性
能与氧化性能俱佳，只是因为进入国内时间短，未得到普及罢了。
四、不同含量的铝合金氧化后的颜色
如果从氧化后要求氧化膜无色透明来看，5 和6 系列的铝合金是比较好的，并且也可以氧化后着色。
如果只是要求能阳极氧化，形成一层致密的阳极氧化膜，对于颜色没有要求的话，大部分铝合金是可以氧化的。
在选取氧化工艺前，应对铝或铝合金材质有所了解，因为，材料质量的优劣、所含成份的不同，是会直接影响到铝制品阳极氧化后的质量的。
比如，铝材表面如有气泡、划痕、起皮、粗糙等缺陷，经阳极氧化
后，所有疵病依然会显露出来。
而合金成份，对阳极氧化后的表面外观，也产生直接的影响。
前述已经提到铝合金中含有铜、硅、铁等杂质对氧化膜表面外观的影响。
其影响性能如下：铜会使氧化膜泛红色，破坏电解液质量，增加氧化缺陷；硅会使氧化膜变灰，特别是当含量超过4.5%时, 影响更明显；铁因本身特点，在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。
另外还有合金中其他杂质成分对氧化膜外观的影响：1〜2%锰的铝合金，氧化后呈棕蓝
色，随铝材中含锰量的增加，氧化后的表面色泽从棕蓝色到深棕色转化。
含硅0.6〜1.5%的
铝合金，氧化后呈灰色，含硅3〜6%时，呈白灰色。
含锌的呈乳浊色，含铬的呈金黄至灰
色的不均匀色调，含镍的呈淡黄色。
一般而言，只有含镁和含钛量大于5%的铝含金，经氧
化后可以得到无色透明且光亮、光洁的外观。
另外需说明的是：有些型材外观做出不同的颜色，这些颜色不是氧化上去的，而是铝材经过阳极氧化后，染色或者电解着色形成的。
染色基本什么颜色都有，而电解着色就比较少了，可以做，黑色，古铜色，香槟色，金黄色，仿不锈钢色。
五、铝阳极氧化的预处理
铝的表面处理是一系列机械和化学表面预处理工序于表面成膜处理工序的搭配和组合。
铝的表面预处理方法有机械法和化学（或电化学）法两大类。
机械法包括喷砂、刷光、扫纹和抛光处理等；化学法包括脱脂、碱洗、亚光处理等。
铝的表面成膜技术主要有阳极氧化、化学转化、电镀与化学镀和有机涂装等。
化学转化包括铬化、磷铬化、无铬化学转化，适合做有机聚合物涂装的底层。
六、典型的铝合金阳极氧化生产工艺流程
图1为铝及铝合金阳极氧化工艺流程图
图2――图5为阳极氧化或喷涂产品的前处理生产情况
图1 :铝及铝合金阳极氧化工艺流程
图2阳极氧化或喷涂产品的前处理图片
图3阳极氧化或喷涂产品的前处理图片
图4阳极氧化或喷涂产品的前处理图片
图5阳极氧化或喷涂产品的前处理图片。
