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铝的阳极氧化与表面着色——着色液种类及着色温度对氧化膜性能的影响学生姓名学号专业化学（师范）年级、班级课程名称物理化学实验实验项目铝的阳极氧化与表面着色实验类型□验证□设计□综合实验时间年月日实验指导老师实验评分摘要:本文综述了铝的阳极氧化的发展历程以及硫酸电解液对阳极氧化影响的研究进展.在其他因素为最佳条件的前提下，设计实验探讨着色液种类和着色温度；对氧化膜着色质量的影响，并通过耐腐蚀性检测，氧化膜厚度检测以及着色效果表征了铝片经过不同条件氧化的性能质量，关键词:铝片；阳极氧化；着色液；水封；着色质量；膜厚1 研究进展铝及其合金阳极氧化处理后表面可得到多孔氧化膜 ,其硬度高 ,抗蚀性、绝缘性好 ,耐高温 ,具有较高的化学稳定性、吸附性。
自20世纪20年代开始,铝阳极氧化膜的使用价值, 越来越高.近10年来 ,随着研究手段的不断先进化 ,对铝阳极氧化形成多孔膜的机理及影响因素的认识也在不断深入。
1953 年 Keller 等首先报道了用电化学方法制备氧化铝孔洞模板, 70年代Thompson 通过实验证明, 多孔层的形成主要是由于铝表面的显微不平引起电流分布不均,在表面突出的部位生长, 出现脊状的结构,脊状骨架之间的区域为氧化膜形成多孔结构创造了条件.1978 年 Heber提出在电流作用下使电解液产生对流,出现漩涡, 漩涡大小为微米级.Serebrennikova 等通过循环伏安法研究了银在多孔阳极氧化膜内的沉积过程。
Nathan 等采用脉冲和交流沉积的方法在阳极氧化膜沉积得到铜纳米线．80年代徐源等研究了纯铝在铬酸中的恒流阳极氧化过程。
目前国内外广泛应用的阳极氧化技术主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化、瓷质阳极氧化和硬质阳极氧化等。
硫酸阳极氧化形成的氧化膜较厚(约5～20μm) ,无色透明;孔隙率较高(平均为10 %～15 %) ;吸附力强;有利于染色;硬度高 ,抗蚀性、耐磨性、着色性好 ,但受硫酸浓度、温度、电流密度、氧化时间、搅拌、添加剂、铝合金成分等多种因素影响;处理工艺简单 ,操作方便 ,废液处理容易;能耗少 ,成本较低;氧化时间短 ,生产效率高。
铝表面阳极氧化处理工艺内容来源网络，由深圳机械展收集整理！以铝或铝合金制品为阳极，置于电解质溶液中进行通电处理，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。
经过阳极氧化处理，铝表面能生成几个微米———几百个微米的氧化膜。
比起铝合金的天然氧化膜，其耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。
一、表面预处理无论采用何种方法加工的铝材及制品，表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物（天然的或高温下形成的氧化铝薄膜）、残留油污、沥青标志、人工搬运手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物）、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。
因此在氧化处理之前，用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗，使其裸露纯净的金属基体，以利氧化着色顺利进行，从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。
（一）脱脂铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、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。
几种脱脂方法及主要工艺列于表-1。
在这些方法中，以碱性溶液特别是热氢氧化钠溶液的脱脂最为有效。
（二）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。
此外，通过改变溶液的组成、温度、处理时间及其他操作条件，可得到平滑或缎面无光或光泽等不同状态的蚀洗表面。
蚀洗溶液的基本组成是氢氧化钠，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。
（三）中和和水清洗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、光泽或出光处理。
1. 5 阳极氧化膜的电解着色1 . 5 . 1 电解着色的基本原理1 . 5 . 1. 1 电解着色的概念电解着色, 首先是将铝制件在硫酸电解液中制出洁净的透明多孔的阳极氧化膜, 第二步转移到酸性的金属盐溶浓中施以交流电电解处理, 将金属微粒不可逆的电沉积在氧化膜孔隙的底部( 见图5 - 1 - 2). 凡能够由水溶液中电沉积出来的金属, 大部分都可以用在电解着色上。
但其中只有几种金属盐具有实用价值, 如锡、镍、锰、银盐和硒盐等。
其着色原理和整体发色法有相同之处, 是藉金属微粒对入射光的吸收和散射而产生颜色。
因此, 铜盐单独使用呈红色, 锰、银盐和硒盐呈黄色系, 其他金属的色调范围大多是由青铜色到黑色。
在特定的介质下, 色泽的深浅由金属粒子沉积量来决定, 而与氧化膜的厚度无关。
一般采用的氧化膜厚度为8 ～20 μm。
除了含铜量较高的铝合金和含硅量高的铝合金外, 大多数建筑铝型材都可适用此工艺; 而整体发色法所着的颜色与铝材的组成和合金状态却有很大的关系。
( 1 ) 电解着色的表面具有与硫酸阳极氧化膜相同的硬度和耐磨等性能。
这是因为在孔隙内金属粒子的沉积对氧化膜结构的影响很小。
( 2) 膜层具有特别好的耐紫外线照射性能。
这是由于色素体本身是无机性的, 而且色素体粒子沉积在膜层孔隙的底部, 所以它耐光耐晒, 适用于建筑装潢上的防护装饰。
( 3) 耐热性能好。
电解着色的膜层在550 ℃温度下放1 h, 没有严重损失。
因色素体是无机物, 不易受热氧化分解。
( 4 ) 有很好的耐蚀性。
这是国际上得到公认的和试验证实的。
1 . 5 . 1.2 电解着色的原理铝在硫酸溶液中进行阳极氧化处理之后, 在制品表面上成一层人工氧化膜, 这层氧化膜的最外表, 是多孔性的。
称多孔质层, 而氧化膜的底层与铝基体相联接处,则是致密的氧化铝薄层, 也称活性层或阻挡层。
把这种带有阳极氧化膜的铝材浸入某种金属盐的电解液中, 并作为一个电极( 因用交流电) , 而另一极可以用与电解液所含金属盐相同的纯金属板或石墨、不锈钢板等。
