表面处理-阳极氧化处理解析

解析铝合金表面微弧氧化与阳极氧化工艺摘要：随着国防工业的需要，对铝合金材料的抗腐蚀、高强度和高硬度等性能提出了更高的要求。

铝合金材料表面氧化处理逐渐发展起来，其中以铝基材料阳极氧化与微弧氧化为主要的处理工艺，两种氧化工艺处理后的基体材料表面原位生成一层致密均匀的氧化层，该陶瓷层具有与基体结合牢固、结构致密、具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘特性等，因而具有更加广阔的应有前景。

本文就从铝合金表面微弧氧化与阳极氧化工艺展开分析。

关键词：铝合金表面；微弧氧化；阳极氧化；工艺1、工艺机理及特点1.1阳极氧化工艺机理及其特点阳极氧化工艺是在电解槽中，通过电化学反应，以Al基材料为阳极，酸性（H2SO4）为主要电解液，通电反应，在电化学与化学溶解两个过程同时作用下直接在基体材料表面生成致密的Al2O3，其工艺过程是膜层生成与溶解的一个动态平衡过程。

通过调整工艺参数，可制备出厚度5-80um的陶瓷层，其陶瓷层不同于自然氧化而成的非晶态氧化膜，其陶瓷层孔隙率低，致密均匀，因此表现出更优的膜层性能。

阳极氧化工艺按其电流型式可分有：直流电阳极氧化；交流电阳极氧化；以及脉冲电流阳极氧化。

按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、为主溶液的自然着色阳极氧化。

按膜层性质分有：普通膜（5~15）、硬质膜（40~80）、半导体作用的阻挡层等阳极氧化法。

其中直流电（H2SO4）阳极化在生产中应用最多，实践证明（H2SO4）阳极氧化适用于铝基材料表面处理；可改变时间及温度制备出不同厚度膜层，膜层物理吸附能力强易着色；同时处理电压（15~25）V较低，不必调整电压周期温度也易控制；便于生产自动化及操作简便化。

1.2微弧氧化工艺机理及其特点微弧氧化工艺是在弱碱性溶液中，通过高压，化学及电化学和等离子体放电作用，在基体材料表面生成一层以其金属氧化物为主具有陶瓷性能的保护性氧化膜。

初始阶段与阳极氧化工艺类似，随着电压增大，其反应进入火花、微弧和弧光放电这三个阶段。

阳极氧化知识点总结一、阳极氧化的原理阳极氧化是通过在酸性或碱性电解液中对金属制品施加电流，使其成为阳极，而在阴极上放置铝箔或铝制品，使金属表面氧化生成氧化膜的一种表面处理方法。

一般来讲，阳极氧化的主要原理包括以下几点：1. 电解液中金属阳极溶解，生成阳离子，而在阴极放置的铝箔上生成氢氧化铝。

2. 电解液中的氢氧化铝或氧化铝颗粒密封在阳极表面孔洞内，形成氧化膜。

3. 通过处理获得均质的氧化膜，提高金属表面的硬度和耐腐蚀性。

二、阳极氧化的工艺阳极氧化的工艺包括预处理、电解池设备和后处理三个部分。

1. 预处理预处理是阳极氧化的前置工序，包括去油、脱涂、除锈等。

对于不同类型的金属材料，预处理过程会有所不同。

2. 电解池设备电解池设备是阳极氧化的主要设备，包括电解槽、电源、电极、电解液循环系统、搅拌装置等。

金属制品通过电极置于电解液中，通过设备施加电流，金属表面就能形成氧化膜。

3. 后处理后处理包括清洗、封孔等工序，以保证氧化膜的质量和表面平整度。

三、阳极氧化的应用由于阳极氧化获得的氧化膜有着优良的性能，因此在工业、建筑、航空航天等领域有着广泛的应用。

1. 工业领域在工业领域，阳极氧化可以应用在各种金属制品表面的处理，如航空零部件、汽车零配件、仪器仪表等。

2. 建筑领域在建筑领域，阳极氧化常用于铝合金、钛合金等金属材料的表面处理，增加其耐蚀性和耐磨性。

3. 航空航天领域在航空航天领域，阳极氧化可以提高航空器、飞机舷窗等部件的表面性能，延长其使用寿命。

四、阳极氧化的发展趋势随着科学技术的不断发展和进步，阳极氧化技术也在不断地创新和完善。

1. 清洗技术的改进为了提高氧化膜的质量和表面平整度，清洗技术也在不断地改进和完善。

2. 电解液的优化电解液的成分和配比对于氧化膜的性能有着重要的影响，因此电解液的优化也是阳极氧化技术的一个发展方向。

3. 环保技术的应用随着环保意识的增强，环保技术的应用也是阳极氧化技术发展的一个趋势，以减少对环境的影响。

⾦属的⼏种表⾯处理⽅法引领机械前沿、机械视频，汽车、加⼯技术、3D打印、⾃动化、机器⼈、⽣产⼯艺、轴承、模具、机床、钣⾦等⾏业前沿在这⾥等你⾦属表⾯处理⽅法汇总图▼⼀、阳极氧化阳极氧化：主要是铝的阳极氧化，是利⽤电化学原理，在铝和铝合⾦的表⾯⽣成⼀层氧化铝膜。

这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。

⼯艺流程:单⾊、渐变⾊：抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化→中和→染⾊→封孔→烘⼲双⾊：①抛光/喷砂/拉丝→除油→遮蔽→阳极氧化1→阳极氧化2 →封孔→烘⼲②抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化1 →镭雕→阳极氧化2 →封孔→烘⼲技术特点:1、提升强度,2、实现除⽩⾊外任何颜⾊。

3、实现⽆镍封孔，满⾜欧、美等国家对⽆镍的要求。

技术难点及改善关键点：阳极氧化的良率⽔平关系到最终产品的成本，提升氧化良率的重点在于适合的氧化剂⽤量、适合的温度及电流密度，这需要结构件⼚商在⽣产过程中不断探索，寻求突破。

⼆、电泳 ( ED-Electrophoresis deposition )电泳：⽤于不锈钢、铝合⾦等，可使产品呈现各种颜⾊，并保持⾦属光泽，同时增强表⾯性能，具有较好的防腐性能。

⼯艺流程：前处理→电泳→烘⼲技术特点:优点：1、颜⾊丰富；2、⽆⾦属质感，可配合喷砂、抛光、拉丝等；3、液体环境中加⼯，可实现复杂结构的表⾯处理；4、⼯艺成熟、可量产。

缺点：掩盖缺陷能⼒⼀般，压铸件做电泳对前处理要求较⾼。

三、微弧氧化 (MAO)微弧氧化：在电解质溶液中（⼀般是弱碱性溶液）施加⾼电压⽣成陶瓷化表⾯膜层的过程，该过程是物理放电与电化学氧化协同作⽤的结果。

⼯艺流程：前处理→热⽔洗→ MAO →烘⼲技术特点：优点：1、陶瓷质感，外观暗哑，没有⾼光产品，⼿感细腻，防指纹；2、基材⼴泛：Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其合⾦等；3、前处理简单，产品耐腐蚀性、耐候性极佳，散热性能佳。

缺点：⽬前颜⾊受限制，只有⿊⾊、灰⾊等较成熟，鲜艳颜⾊⽬前难以实现；成本主要受⾼耗电影响，是表⾯处理中成本最⾼的其中之⼀。

金属的各种表面处理文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]一、阳极氧化阳极氧化：主要是铝的阳极氧化，是利用电化学原理，在铝和铝合金的表面生成一层Al2O3（氧化铝）膜。

这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。

技术难点及改善关键点：阳极氧化的良率水平关系到最终产品的成本，提升氧化良率的重点在于适合的氧化剂用量、适合的温度及电流密度，这需要结构件厂商在生产过程中不断探索，寻求突破。

二、电泳 ( ED-Electrophoresis deposition )电泳：用于不锈钢、铝合金等，可使产品呈现各种颜色，并保持金属光泽，同时增强表面性能，具有较好的防腐性能。

工艺流程：前处理→电泳→烘干技术特点:优点：1、颜色丰富；2、无金属质感，可配合喷砂、抛光、拉丝等；3、液体环境中加工，可实现复杂结构的表面处理；4、工艺成熟、可量产。

缺点：掩盖缺陷能力一般，压铸件做电泳对前处理要求较高。

三、微弧氧化 (MAO)微弧氧化：在电解质溶液中（一般是弱碱性溶液）施加高电压生成陶瓷化表面膜层的过程，该过程是物理放电与电化学氧化协同作用的结果。

工艺流程：前处理→热水洗→ MAO →烘干技术特点：优点：1、陶瓷质感，外观暗哑，没有高光产品，手感细腻，防指纹；2、基材广泛：Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其合金等；3、前处理简单，产品耐腐蚀性、耐候性极佳，散热性能佳。

缺点：目前颜色受限制，只有黑色、灰色等较成熟，鲜艳颜色目前难以实现；成本主要受高耗电影响，是表面处理中成本最高的其中之一。

四、PVD真空镀物理气相沉积（Physical vapor deposition，PVD）：是一种工业制造上的工艺，是主要利用物理过程来沉积薄膜的技术。

工艺流程:PVD前清洗→进炉抽真空→洗靶及离子清洗→镀膜→镀膜结束，冷却出炉→后处理（抛光、AFP）技术特点:PVD（Physical Vapor Deposition,物理气相沉积) 可以在金属表面镀覆高硬镀、高耐磨性的金属陶瓷装饰镀层五、电镀 (Electroplating)电镀：是利用电解作用使金属的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用的一种技术。

绝缘耐磨阳极氧化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分内容：绝缘耐磨阳极氧化是一种重要的表面处理技术，通过在金属表面形成一层绝缘耐磨的氧化层，可以显著改善金属的表面性能和使用寿命。

这种表面处理技术在许多领域得到广泛应用，包括机械工程、电子电气、交通运输等。

绝缘材料的重要性不容忽视。

在许多工程应用中，金属材料需具备良好的绝缘性能，以避免电流泄漏或电压过高导致设备故障或损坏。

同时，材料的耐磨性也是影响其使用寿命的关键因素之一。

绝缘材料的选择和表面处理对于提高设备的工作效率和可靠性至关重要。

绝缘耐磨阳极氧化正是针对这些需求而发展起来的一种表面处理技术。

阳极氧化是指在金属表面通过阳极氧化法形成一层致密、均匀且具有良好耐磨性的氧化层。

这种氧化层具有很好的绝缘性能，并且能提高金属表面的硬度、耐腐蚀性和耐磨性。

阳极氧化的基本原理是通过在酸性电解液中进行电化学反应，在金属表面形成一层氧化膜。

氧化膜的厚度和性能可以通过改变电解液的成分、电流密度和处理时间等工艺参数来控制。

绝缘耐磨阳极氧化技术的应用前景广阔。

在电子电气领域，绝缘耐磨氧化层可以用于电子元件的绝缘保护，提高元件的工作可靠性和耐久性。

在机械工程领域，绝缘耐磨氧化层可以用于表面涂层，提高零件的耐磨性和使用寿命。

在交通运输领域，绝缘耐磨氧化层可以用于车辆表面的防腐和绝缘保护，延长车辆的使用寿命。

然而，目前对于绝缘耐磨阳极氧化技术的研究还比较有限。

进一步的研究可以从优化工艺参数、改善氧化层的性能、提高氧化效率等方面展开。

同时，也需要加强对于氧化过程的理论研究，深入了解阳极氧化反应机理和氧化层的生长机制。

通过这些研究，可以进一步提升绝缘耐磨阳极氧化技术的性能和应用范围，推动其在各个领域的广泛应用。

1.2文章结构【1.2 文章结构】本文共分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要概述了绝缘耐磨阳极氧化的研究背景和意义，介绍了本文的主要目的和文章结构。

正文部分包括了两个主要内容，分别是绝缘材料的重要性和阳极氧化的基本原理。

表面处理与防锈一.阳极氧化铝合金1.概述：通过人工方法在铝或铝合金表面生成厚度为3-30um的氧化膜，从而提高铝及其合金的耐蚀性、耐磨性及吸附涂料与色料的能力以及硬度和绝缘性能。

2.基本原因理：铝的阳极氧化实质上就是水的电解，电解液通电后在电流作用下发生水解，在阴极放出氧H++e→H2↑，在阳极上释放电子，40H—4e→2H20+2O↑。

其中一部分新生的氧原子与阳极铝发生反应，生成无水的氧化铝膜，2Al3++3O2-→AL2O3+热量。

3.氧极氧化膜的特点：①阳极氧化与涂漆膜，电镀膜不同，几乎不发生剥离，具有良好的附着能力，氧化膜具有抗压强度，在弯曲试验中，即使基材已经开裂，阳极氧化膜也不会脱落。

②色泽，阳极氧化膜的色泽同所用的电解液组成有关电解液类型膜的色泽的类型硫酸无色透明草酸黄色到棕色铬酸灰色到灰绿磷酸无色透明③阳化后的封闭处理是提高膜层防护性能的有效措施，封闭处理可以把膜表面的氧化转化为它的水合物，最有效的方法是氧阳极氧化后再封闭处理，封闭处理所用的介质有沸水、蒸汽、醋酸镍或醋酸钴的水溶液。

氧化膜有热稳定性，但存在厚度分布下均匀，膜内有孔穴，裂纹和结构上不连续等机械缺陷，以及膜内含杂质，都会降低防护性能，一旦大气中的湿气和侵蚀介质穿透氧化膜，基底金属的腐蚀将不断扩展，所生成的腐蚀产物导致氧化膜破裂，腐蚀进一步恶化。

封闭处理可以有膜表的氧化物转化为它的水合物，使膜孔膨胀直至封闭，堵塞了侵蚀介质进行膜孔的通道，从而使膜的防护性能提高。

4.铝的阳极氧化可在多种电解液中进行，如硫酸，铬酸盐，磷酸盐，锰酸，硅酸盐，碳酸盐，硼酸，硼酸盐，酒石酸盐，草酸，草酸盐和其它有机酸中，现代常用的是硫酸，草酸，铬酸和硼酸四种酸。

5.硫酸阳极氧化的工艺①把表面洁净的铝件做为阳极，铅格板或石墨做为阴极，分别放入质量分数为15%-20%的硫酸溶液中，通以直流电(电压10-220V，电流密度0。

5-3A/dm2)电解15-30min电解时间根据合金牌号和膜厚度确定，最后进行封闭处理。