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铝及铝合金阳极氧化膜的封闭技术_周育红

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第35卷 第11期2003年11月哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报JOURNAL OF HARBI N INSTI TUTE OF TECHNOLOGYVol 35No 11Nov.,2003铝及铝合金阳极氧化膜的封闭技术周育红1,韩喜江1,周德瑞1,孙丽欣2(1.哈尔滨工业大学理学院,黑龙江哈尔滨150001,E mail:yuhong806@;2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090)摘 要:概括了铝及铝合金阳极氧化膜的几种常规封闭方法:水合封闭法、重铬酸盐封闭法、水解盐封闭法、常温金属盐封闭法等.介绍了两种铝及铝合金阳极氧化膜的封闭新技术:有机酸封闭和稀土封闭法,分别比较了不同封闭方法的优缺点.指出由于稀土元素对铝合金有很好的缓蚀作用,并且无毒性,因此,稀土元素在铝及铝合金阳极氧化膜封闭处理中的研究具有非常广阔的应用前景,提出了在今后工作中需要进一步深入研究的问题.关键词:铝合金;阳极氧化;稀土;封闭中图分类号:TG178文献标识码:A文章编号:0367-6234(2003)11-1325-03Techniques used for sealing of anodized aluminumand aluminum alloysZHOU Yu hong 1,HAN Xi jiang 1,ZHOU De rui 1,SUN Li xin 2(1.School of Science,Harbin Insti tute of Technology ,Harbi n 150001,China,E mail:yuhong806@;2.School of Municipal and Environmental Engineering,Harbin Insti tute of T echnology,Harbin 150090,China)Abstract:Techniques used for sealing of anodized aluminum and its alloys,such as water sealing,dichromate seal ing ,salt sealing,cold metal salt sealing,and recent developments are summed up and two new sealing techniques:organic acid sealing and rare earth sealing are parison of different sealing techniques indicates that the rare earth element will have its wide applications for its non poison to human beings,and improvement of corro sion resistance of the anodized aluminum.Key words:aluminum alloys;anodizing;rare earth;sealing 收稿日期:2003-03-03.基金项目:金属腐蚀与防护国家重点实验室资助项目.作者简介:周育红(1966-),女,高级工程师;周德瑞(1937-),男,教授,博士生导师.阳极氧化作为铝及铝合金表面应用最为广泛的一种处理技术,可以显著地改善铝及其合金的耐蚀性能,提高铝及其合金表面硬度和耐磨性.经过阳极氧化处理的铝及铝合金表面为蜂窝的多孔结构,这些微孔具有极强的化学活性和物理吸附性能,容易吸附大气中的腐蚀介质和污染物,影响外观,甚至导致氧化膜的腐蚀.因此,必须采用恰当的封闭技术将氧化膜中的微孔闭合,使阳极氧化膜起到有效保护铝及铝合金表面的作用[1].稀土盐封闭是近几年来国内外学者研究的一种铝合金阳极氧化膜的封闭新技术,目前还处于研究的初级阶段.由于稀土元素对铝合金有很好的缓蚀作用,并且无毒性,同时我国的稀土资源极其丰富,因此,开发研制稀土盐封闭技术是非常有意义的.1 常规封闭法1 1 水合封闭水合封闭的原理是利用氧化膜表面和孔壁中的氧化铝与水发生水合反应,使其本身体积增大而将微孔封闭,其反应式如下:Al 2O 3+H 2O 2AlO(OH) Al 2O 3 H 2O水合封闭包括沸水封闭和蒸汽封闭,蒸汽封闭的效果比沸水封闭好,一般适用于装饰性阳极氧化膜的封闭,但其需要高压容器,不适合大型制品和流水线生产使用.沸水封闭是使用最为普遍的一种封闭方法[2],只需将氧化膜置于80~100 的水中即可进行封闭,操作非常简便,但存在如下缺点.(1)封孔温度高,能耗大,实际操作温度在95 以上,同时封孔时间较长.(2)水质要求高,不能含有各种金属盐,同时封孔液pH 值必须严格控制在5 5~6 5之间,造成槽液维护困难.(3)易产生粉霜,封孔品质难以保证.1 2 重铬酸盐封闭法此法是在强氧化性的重铬酸钾溶液中,并在较高温度下进行的.封孔的原理为氧化膜和孔壁的氧化铝与水溶液中的重铬酸钾发生下列反应.2Al 2O 3+3K 2Cr 2O 7+5H 2O =2AlOHCrO 4+2AlOHCr 2O 7+6KOH生成的碱式铬酸铝与重铬酸铝沉淀和热水分子与氧化铝生成的一水合氧化铝及三水合氧化铝一起封闭了氧化膜的微孔.在重铬酸盐封闭过程中氧化膜的外层孔是张开的,孔内充满了Cr 6+,Cr 6+对腐蚀具有抑制作用.特别对于阳极氧化后残留的H 2SO 4溶液部位,用K 2Cr 2O 7封闭后能减缓H 2SO 4对Al 的腐蚀,此封闭工艺对硬铝和高强度铝合金的抗应力腐蚀性能是有益的[3].重铬酸盐封闭技术简便易行,耐蚀性能好,适用于以防护为目的铝合金阳极氧化膜的封闭,但其具有致命的缺点,Cr 6+剧毒且致癌,各国政府都在逐渐限制或禁止使用.1 3 水解盐封闭法水解盐封闭主要用于防护装饰性阳极氧化膜染色后的封闭,其封孔原理为金属盐水溶液进入阳极氧化膜微孔内发生水解,产生金属盐氢氧化物沉淀将微孔封闭.所用金属盐有Ti 、Ni 、Cd 、Zn 、Cu 、Al 、Pb 的醋酸盐、硝酸盐、硫酸盐等.封孔过程包括下面3种反应:(1)水合反应产物将孔封住;(2)加水分解,在微孔中产生氢氧化物沉淀;(3)金属与染料分子发生化学反应,形成金属络合物.1 4 低温(常温)金属盐封闭法低温金属盐封闭技术是20世纪80年代初意大利等国开发的镍氟体系低温封闭技术.其封孔机理是基于吸附阻化原理,包括氧化膜的水合作用、金属的水解沉淀作用和形成化学转化膜作用,反应机理如下:Al 2O 3+12F -+3H 2O=2AlF 63-+6OH -(1)AlF 63-+Al 2O 3+H 2O=Al 3(OH)3F 6+3OH -(2)Ni 2+2OH -=Ni(OH )2 (3)式(1)是快反应,式(2)是慢反应,反应生成的OH -与Ni 2+生成Ni(OH)2沉积于孔中,但沉积物中化学结晶沉淀的氟化物和氢氧化物比例因配合组成不同而不同.低温封闭技术是我国建筑铝型材阳极氧化占绝大多数的封孔方法.低温封闭技术具有处理速度快、能耗低、封孔效果好等优点.缺点是低温封闭槽液的pH 值和氟离子频繁调整,给工艺稳定性带来极大危害,由于氟化物的使用,还会对环境造成污染.2 封闭技术新进展2 1 有机酸封闭法有机酸封闭技术是美国科学家1995年提出的新技术.其封闭原理为氧化膜与有机酸发生化学作用,生成一种铝皂类化合物填充于氧化膜的微孔中,将微孔闭合,并在阳极氧化膜的表面生成一层防水层,通过观察膜孔,当有疲劳或应力开裂生成新的裂纹时,在铝基体表面,有机酸立即与氧化膜生成铝皂类化合物,再次形成耐腐蚀的防护膜.这种功效等同于六价铬在阳极氧化膜中的修复机制,类似于铬酸盐封闭中氧化膜表面生成的一层疏水的铬的氢氧化物阻挡层[4,5].绝大多数长链羧酸可用于铝合金阳极氧化膜的封闭处理,而且随羧酸分子中碳原子数从12增加到18,耐蚀性能逐渐提高.最初是将熔融状硬脂酸用于氧化膜封闭处理,由于槽液温度需保持90 以上,硬脂酸易氧化,槽液维护困难,影响该技术的推广使用.后来开发了液态异硬脂酸和硬脂酸与异丙醇溶液体系,可在常温下使用,解决了槽液稳定性的问题.铝合金经有机酸封闭后,阳极氧化膜的耐蚀性能显著提高.通过盐雾试验对有机酸封闭的氧化膜与未封孔氧化膜的耐蚀性进行比较,发现经封孔后,氧化膜耐蚀性能提高数倍,等价或好于铬酸盐封闭的阳极氧化膜,以异硬脂酸和熔融状硬脂酸为最佳.在硬脂酸与异丙醇溶液体系中,由于加入异丙醇作溶剂,使氧化膜的耐蚀性能有所降低.有机酸封闭后,表面附有一层白色油膜,影响外观和使用,可用60%N-甲基吡咯烷酮水溶液作为去除油膜液,在(50 2) 除去油膜[6],然后用水清洗.清洗时,不要将封闭剂从阳极氧化膜中清洗掉.1326 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第35卷有机酸封闭为非水基封闭,工件表面易形成油膜,在有机物中清洗时,容易将封闭剂从阳极氧化膜中洗掉.经有机酸封闭的阳级氧化膜还可引起工件尺寸的变化,对于公差要求严格的工件不宜采用该法.2.2 稀土封闭法自从20世纪80年代中期,澳大利亚航空研究实验室的Hinton等人首次报道了稀土盐对铝合金的缓蚀作用[7],近10年各国学者在研究稀土转化膜方面取得了可喜的成果[8~14].最近几年,研究又转到将稀土用于铝合金阳极氧化膜的封闭.1994年印度的Srinivasan等人研究了Al-Zn -Mg合金在硫酸溶液中阳极氧化后,分别浸在含Ce3+、Cr O2-4、MoO2-4离子的溶液中,发现氧化膜在3.5%NaCl溶液中的抗蚀性能依封闭方法按以下顺序降低:Ce3+>CrO2-4>MoO2-4[15].1998年以来美国南加利福尼亚大学的Mans feld等人采用EIS等技术研究了2024、6061、7075三种铝合金经硼酸-硫酸阳极氧化后用不同的铈盐和钇盐封闭,并与常规封闭方法进行比较[16].实验结果表明:硝酸铈和硫酸钇的封闭效果最好.经二者封闭后的试样在0.5mol/L NaCl溶液中的腐蚀阻抗与铬酸盐封闭的效果相当.国内研究稀土封闭铝合金阳极氧化膜是从1998年开始的.北京科技大学的李久青等人和中科院物理所的于兴文等人以及南方冶金学院的颜建辉、刘锦平分别对6063、LY12铝合金经硫酸阳极氧化后,用可溶性的稀土盐(铈盐)在30~40 进行封闭.结果表明:经稀土盐封闭的铝合金阳极氧化膜具有更高的腐蚀阻抗,其耐蚀性能有明显的提高.铈盐对多孔的阳极氧化膜层具有封闭作用,其封闭效果与常温封闭及铬酸盐封闭的阳极氧化膜层具有可比性[17~20].目前有关稀土对铝及铝合金阳极氧化膜的封闭机制研究甚少.Mansfeld等人认为:在铬酸盐封闭过程中氧化膜的外层孔是张开的,孔内充满了Cr6+,Cr6+对腐蚀具有抑制作用;而沸水封闭和低温金属盐封闭则是通过氧化物及氢氧化物封住外层孔而起到封闭作用的.铈盐及钇盐等稀土盐对铝及铝合金阳极氧化膜的封闭作用遵循以上两种机制,具体属于哪一种机制,则与合金种类和封闭溶液的组成有关.3 结 论(1)现在进行的稀土封闭铝及铝合金阳极氧化膜的研究还处在实验室研究阶段,因此,开发研制一种新型有效的、可用于工业化生产的铝及铝合金阳极氧化膜的稀土封闭工艺,是今后工作的一个重要方向.(2)当前关于稀土对铝及铝合金阳极氧化膜的封闭机理研究很少,这将阻碍稀土在这领域中应用的进一步发展,因此,加强这方面的基础研究工作是非常必要的.(3)目前见诸报道的用于铝及铝合金阳极氧化膜封闭的大多是铈的可溶性盐类,对其他非铈稀土和混合稀土则研究甚少,因此,应加强各类稀土盐在铝及铝合金阳极氧化膜封闭中的应用研究.参考文献:[1]高云震.铝合金表面处理[M].北京:冶金工业出版社,1991.[2]朱祖芳.铝阳极氧化膜封孔技术之进展[J].电镀与涂饰,2000,19(3):32-37.[3]钱苗根.材料表明技术及其应用手册[M].北京:机械工业出版社,1998.[4]SHULMAN G P,B AUMAN A anic acid sealants foranodized aluminum-A new method for corrossion protection [J].Metal Finisshing,1995,93(7):16-19.[5]S HULMAN G P,B AUMAN A J.Corrossion protection ofsteel using organic acid seded anodized aluminum coati ngs [J].Metal Finisshi ng,1996,934(6):93-95.[6]赵鹏辉,左 禹.硬脂酸封闭工艺参数对铝阳极氧化膜耐蚀性的影响[J].材料保护,2002,35(5):30-32. [7]HINTON B R W.The inhibition of alu mi num corrossi on by cerium cation s[J].Metals Forum,1984,7(4):211-217.[8]刘伯生.铝及铝合金上铈转化膜的研究[J].材料保护,1992,25(5):16-19.[9]于兴文,周德瑞,尹钟大.2024铝合金表面三价稀土转化膜的研究[J].中国有色金属学报,1999,9(1):73-78. [10]MANSFELD F.Surface modification of high copper aluminum alloys[J].Proc-Electhochem Soc,1997,95(16):169-172.[11]周育红,于兴文,严川伟.铝金属基复合材料Al6061/SiCp表面混合稀土转化膜的研究[J].高技术通讯,2000,10(4):64-66.[12]李久青,田 虹,卢翠英.铝合金稀土转化膜碱性成膜工艺T3/T7的研究[J].腐蚀科学与防护技术, 1998,10(2):98-102.[13]于兴文,曹楚南,林海朝.铝合金基复合材料表面稀土转化膜[J].表面技术,2000,29(4):1-3.[14]李久青,高陆生,卢翠英,等.铝合金表面四价铈盐转化膜及其耐蚀性[J].腐蚀科学与防护技术,1996,8(4):271-275.[15]SRINIVASAN H S.The role of passivations i mproving(下转第1338页)1327第11期周育红,等:铝及铝合金阳极氧化膜的封闭技术作品共同的特征.图8 悉尼国际体育中心Fig.8 International stadium of Sidney4 结论与展望奥运体育场馆建设是一个复杂的系统工程,形象创作是其中的重要组成部分,它必须与总体规划、功能组织、结构技术设计等其他部分紧密配合并相互促进才能获得成功.同时,它并不只是一个简单的结果,而是一个包含整体环境塑造、建筑体量控制、结构形式选择、细部构造推敲、建筑材料表现等多方面组成,从整体到局部、从宏观到微观复杂的工作过程,寻求理性基础上的个性张扬是创作的最终目的.因此要求设计师必须具备高度的综合能力和深厚的艺术修养,在把握规律的基础上通过其独特的设计构思和个性化的处理手法进行创作.北京将举办2008年奥运会,正在进行紧张的筹备工作.如何创作出技术先进、功能合理、形象新颖的奥运场馆是摆在建筑师面前的一道难题. 立足现实,认清趋势 是解题的关键.4 1 立足现实(1)进行奥运场馆建设要从我国国情出发.我国目前还是一个发展中国家,人民的整体生活水平尚有待进一步提高,大量城市设施需要更新和建设.在这种情况下进行奥运设施建设要注意 度 的把握,切忌讲求排场、铺张浪费,应在经济合理的基础上寻求创新的最大可能性.(2)进行奥运体育场馆形象创作要善于利用北京独特的自然、文化环境资源.古都北京有其独特的自然地理条件和丰富的历史文化底蕴,这对建筑形象创新既形成了制约,也提供了条件.挖掘中国文化的深刻内涵并从中吸取营养,可以启发创作灵感、丰富设计思想.(3)近远期相结合.奥运体育场馆的使用具有一定的时效性,在奥运会结束后大量设施的使用功能将发生转变,因此在设计中必须为今后的发展留有余地,近期使用和远期目标相结合整体考虑,近期成规模,远期易改造.4 2 认清趋势高瞻远瞩,认清发展趋势才能使设计处于领先地位,创造出符合时代特点的优秀作品.随着社会的进步和科技的发展,体育设施正表现出功能多元化、注重生态可持续发展、科技含量日益提高、文化内涵日益增加的发展趋势.绿色奥运、科技奥运、人文奥运 为我国奥运体育场馆建设指明了方向,做好这篇命题的文章需要在总结历史经验的基础上,结合实际情况和发展趋势进行富于个性化的艺术创造.参考文献:[1]梅季魁.现代体育馆建筑设计[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1999.[2]何 韶.可持续发展的奥运体育建筑[J].建筑创作,1999(2):62-64.[3]王冰冰.体育馆建筑形象个性创作研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2000.[4]马国馨.体育场设计邹议[J].建筑创作,2001(增刊):6-26.(编辑 李伟民)(上接第1327页)the corrsi on behavior of oxide coating on Al-Zn-Mg alloys:use of a.c i mpedance study [J].Trans Met Finish Ac cos India,1994,3(2):9-12.[16]MANSFELD F.CHEN C.Bet al.Dealing of anodized aluminum alloys with rare earth metal salt solutions [J].J Electrochem Soc,1998,145(8):2972-2974.[17]李久青,卢翠英.铈盐在铝合金阳极氧化后处理工序中的应用[J].北京科技大学学报,1998,20(3):281-285.[18]于兴文,曹楚南,严川伟.LY12铝合金阳极氧化稀土处理的研究[J].高技术通讯,2000,12(10):57-58.[19]颜建辉,刘锦平.稀土元素在铝合金阳极氧化后处理中的应用[J].电镀与涂饰,2002,21(1):19-22.[20]于兴文,严川伟,曹楚南.LY12铝合金阳极氧化稀土封孔工艺及性能的研究[J].电镀与涂饰,2001,20(5):1-4.(编辑 王小唯)1338 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第35卷。

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铝合金哑光黑色阳极氧化

铝合金哑光黑色阳极氧化

铝合金哑光黑色阳极氧化铝合金哑光黑色阳极氧化是一种常见的表面处理技术，可以使铝合金表面形成一层均匀且致密的氧化膜，具有较好的耐腐蚀性、耐磨损性和装饰性。

本文将从铝合金哑光黑色阳极氧化的原理、工艺以及应用领域等方面进行介绍。

一、铝合金哑光黑色阳极氧化的原理铝合金哑光黑色阳极氧化的原理是通过在铝合金表面形成氧化膜来提高其性能。

氧化膜是在酸性电解液中，利用铝合金作为阳极，在外加电压的作用下，通过阳极氧化反应生成的。

在哑光黑色阳极氧化过程中，通过控制电解液成分、电解条件和后处理等工艺参数，可以使氧化膜形成均匀、致密且具有一定厚度的黑色氧化膜。

铝合金哑光黑色阳极氧化的工艺主要包括预处理、电解液配制、阳极氧化、封孔、染色和后处理等步骤。

首先，需要对铝合金进行表面清洗和除油处理，以保证表面的清洁度。

然后，根据要求配置合适的电解液，通常包括硫酸、草酸、硫酸铜等成分。

接下来，将铝合金作为阳极，通过控制电解液的温度、浓度和电流密度等参数，进行阳极氧化。

在阳极氧化后，还需要进行封孔处理，以提高氧化膜的密封性。

染色是可选的工艺步骤，通过在氧化膜表面形成一层有机颜料，使铝合金呈现出黑色。

最后，进行后处理，如清洗、干燥等，以获得最终的哑光黑色阳极氧化铝合金产品。

三、铝合金哑光黑色阳极氧化的应用领域铝合金哑光黑色阳极氧化广泛应用于建筑、航空航天、汽车、电子等领域。

在建筑领域，哑光黑色阳极氧化的铝合金常用于室内装饰材料、门窗、家具等产品，其黑色氧化膜不仅具有装饰效果，还具有耐磨损、耐腐蚀等性能。

在航空航天领域，哑光黑色阳极氧化的铝合金常用于飞机零部件、卫星等产品，其氧化膜具有良好的耐高温性能。

在汽车领域，哑光黑色阳极氧化的铝合金常用于汽车外饰件、车门把手等产品，其黑色氧化膜不仅能够提高产品的质感，还能够增加其耐用性。

在电子领域，哑光黑色阳极氧化的铝合金常用于手机壳、电脑外壳等产品，其黑色氧化膜既能够提供良好的装饰效果，又能够提高产品的耐腐蚀性。

hb 铝及铝合金硫酸阳极氧化工艺

hb 铝及铝合金硫酸阳极氧化工艺

hb 铝及铝合金硫酸阳极氧化工艺
铝及铝合金硫酸阳极氧化工艺是一种常用的表面处理方法，用于增强铝及铝合金的耐腐蚀性能，并改善其外观。

该工艺主要包括以下步骤：
1. 清洗：将铝或铝合金的表面清洗干净，去除油污、氧化物等杂质，可以使用碱性清洗剂或有机溶剂来进行清洗。

2. 酸洗：将清洗后的铝或铝合金浸入酸性溶液中，如硫酸，以去除铝表面的氧化层和其他杂质。

3. 阳极氧化：将酸洗后的铝或铝合金放入含有硫酸的电解槽中，作为阳极，通电进行氧化反应。

在此过程中生成的氧化膜会在铝表面形成一层均匀、致密的氧化层，其中含有氧化铝和其他氧化物。

4. 染色：在阳极氧化后，可以对铝表面的氧化层进行染色处理，以改变其颜色。

染色可以使用有机染料或无机染料，通过温度和时间控制可以得到不同颜色的铝制品。

5. 密封：染色后的铝制品需要进行密封处理，以增强氧化层的耐腐蚀性能。

密封可以使用热水封闭、钝化剂封闭或聚合物封闭等方法。

6. 结束：经过密封处理后，洗净铝制品，使其干燥即可完成整个硫酸阳极氧化工艺。

通过硫酸阳极氧化工艺处理后的铝或铝合金制品具有较好的耐腐蚀性能和表面硬度，同时可以实现不同的颜色效果，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域中的制造。

铝合金阳极氧化及着色

铝合金阳极氧化及着色

1 前言铝及其合金材料由于其高的强度/重量比,易成型加工以及优异的物理、化学性能,成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料;然而,铝合金材料硬度低、耐磨性差,常发生磨蚀破损,因此,铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性,减少磨蚀,延长其使用寿命;在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层,以显著改变铝合金的耐蚀性,提高硬度、耐磨性和装饰性能;阳极氧化是国现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法;阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化;铝及铝合金电解着色所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热和耐蚀性,广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀;然而,铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力,容易受污染和腐蚀介质侵蚀,心须进行封孔处理,以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体;2 铝及铝合金的阳极氧化普通阳极氧化铝及其合金经普通阳极氧化可在其表面形成一层Al2O3膜,使用不同的阳极氧化液,得到的Al2O3膜结构不同;阳极氧化时,铝表面的氧化膜的成长包含两个过程：膜的电化学生成和化学溶解过程;只有膜的成长速度大于溶解速度时,氧化膜才能成长、加厚;普通阳极氧化主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化和磷酸阳极氧化等,以下介绍一些普通阳极氧化新工艺骐骥导航：机械网址导航;宽温快速阳极氧化1硫酸阳极氧化电解液的温度要求在23℃以下,当溶液的温度高于25℃时,氧化膜变得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差,因此在原硫酸溶液中加入氧化添加剂对原工艺进行改进,改进后的溶液配方为：硫酸ρ＝／cm3150－200g／L最佳值160g／LCK－LY添加剂20－35g／L 最佳值30g／L铝离子－20g／L最佳值5g／LCK－LY氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐,前者能提高电解液的工作温度,抑制阳极氧化膜的化学溶解,在较高的温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增强电解液的导电性,提高电流密度,加快成膜速度;该添加剂溶于硫酸电解液,对电解液中的金属离子有络合作用,使溶液中铝离子的容忍量提高,氧化液的寿命延长,操作温度可达30℃以上,而普通硫酸氧化工艺21℃以上就必须开冷水机；同时减少了氧化时间,并可获得高质量的氧化膜;硼酸－硫酸阳极氧化2硼酸－硫酸阳极氧化是取代铬酸阳极氧化的一种薄层阳极氧化新工艺;硼酸－硫酸阳极氧化溶液的组成为：45g/L H2SO4＋8g/L H3BO3;阳极氧化膜退膜溶液：按ASTMB137美国实验材料标准规定溶液,即：20g/L CrO3＋35mL /L H3PO4;其它方面工艺的改进巩运兰等对铝在铬酸中高电压阳极氧化进行了研究3,结果表明,铬酸体系高电压阳极氧化得到的氧化膜多孔,膜孔径极不规整,呈树枝状,浓度对孔径和膜厚都有影响;在磷酸中采用直流恒压电解的方法对铝试样进行阳极氧化处理;实验表明,随着电解电压的升高,阻挡层厚度、多孔层胞径和孔径均呈线性增加,其原因与离子迁移等密切相关;此项技术起源于本世纪30年代,由于磷酸氧化膜具有很强的粘合力,是电镀、涂漆的良好底层,因此得到越来越广泛的应用;铝及铝合金的硬质阳极氧化铝及其合金经硬质阳极氧化处理后,可在其表面生成厚度达几十到几百微米的氧化膜,由于这层氧化膜具有极高的硬度铝合金上可达400－6000kg/mm2,纯铝上可达1500kg/mm2,优良的耐磨性、耐热性氧化膜熔点可达2050℃和绝缘性,大大提高了材质本身的物理性能、化学性能和机械性能,在国防及机械制造领域获得了广泛应用;硫酸硬质阳极氧化骐骥导航：机械网址导航硫酸法成分简单稳定,操作容易,低温氧化可获得数十至数百微米的硬质膜;硫酸硬质阳极氧化的主要缺陷是一般要在低温下进行,而且受铝合金组成的影响很大;混合酸常温硬质阳极氧化混合酸常温硬质阳极氧化是指以硫酸为主,加入少量草酸等二元酸,以获得较厚的膜,同时扩大使用温度的上限,可允许将阳极氧化温度提高到10－20℃之间,所获得氧化膜的特征与硫酸阳极氧化膜相似;在10－20℃下电解,能获得耐磨性好的氧化膜和高着色率；实行高电流密度的混合酸电解,可防止氧化膜溶解,可在较高的温度下实施,降低生产成本,使膜层更加平滑、光洁、细密,厚度更大,硬度更高;脉冲硬质阳极氧化脉冲硬质阳极氧化采用间断电流或交替的高低电流进行氧化,成功避免了烧焦和粉末,在室温下,所获得氧化膜在硬度、耐蚀性、柔性、电阻和厚度的均匀性方面均优于一般的直流氧化,并且生产效率可提高3倍;氧化膜性能比较见表1;铸铝合金硬质阳极氧化4合金中含有较多的硅超过7%就很难在硫酸体系中进行阳极氧化,而ZL102合金含硅量高达10%－13%,高硅的存在,容易造成硅的晶向偏析,导致成膜困难,膜层均匀性差;欧阳新平等人通过实验研究,研制出了适合高硅铝合金硬质阳极氧化的工艺配方,使直流电源成功地在ZL102合金上制取性能良好的硬质氧化膜;该实验采用恒电流法,附加空气搅拌,得出的最佳工艺配方为4：硫酸ρ=cm315－40g/L磺基水杨酸20g/L添加剂M Y－L电流密度3－6A/dm2时间 60min温度0℃其中M Y是一种阴离子表面活性剂,同时也是Al3＋的络合剂;它能优先吸附在高电流密度处并放电使电场分布均匀,同时也能起到缓冲作用,抑制氧化膜的溶解,从而获得均匀平整的氧化膜;周建军等人以直流叠加脉冲电源对含铜的高硅铸造铝合金进行硬质阳极氧化,研究了电源脉冲幅度对膜层性能的影响;实验的最佳工艺条件为5：硫酸ρ=cm3120－160g/L添加剂7－8g/L脉冲比∶电流密度－dm2温度0℃时间 50min搅拌压缩空气结果表明,提高氧化时电源的脉冲幅度能明显提高膜层性能;利用直流叠加脉冲硬质阳极氧化,能够在难于氧化的含铜、高硅的铸造铝合金上生成性能较好的氧化膜;低压硬质阳极氧化6绝大多数铝合金硬质阳极氧化零件,特别是零件的密封面和滑动配合部位,不仅要求膜层具有较高的硬度和厚度,而且还要求低的粗糙度－;雷宁等通过对氧化过程中零件表面状态的分析及膜层增长速率的测定,找出了影响氧化膜质量及表面粗糙度的主要原因,提出了低压硬质阳极氧化工艺：硫酸ρ=cm3220－240g/LT －2－2℃t 180minDA －dm2最终电压≤40V给电方式：初始20min内,电流密度升至－dm2,并始终保持至氧化结束;此外,成都飞机工业集团公司根据美军标MIL－A－8625F及麦道公司标准评价铝合金阳极氧化膜的各项性能,研究了具体材料及施加电流密度对膜厚、成膜时间、耐蚀性、耐磨性和烧毁率的影响;结果表明：在交流叠加电源所产生的高电流密度下可得到质量较好的铝合金阳极氧化膜;3 电解着色经阳极氧化后的铝材进行电解着色,可以提高装饰效果和商品价值;氧化膜的厚度、均匀性及结构与电解着色速度和色差有直接关系;电解着色时金属离子是在膜孔底部的阻挡层上还原沉积的;由于金属粒子受光的散射作用而显色;欲在阻挡层上沉积金属,关键在于活化阻挡层;所以要使用交流电的极性变化来提高其化学反应活性;又由于阻挡层具有整流作用,将交流电变成了直流电,故铝一侧电流的负成分占主导,进入膜孔内的金属离子被还原析出;以往铝型材着色大都是青铜色系,以单锡盐或镍锡混盐为主;近年来电解着古铜色将被钛金色、金黄色、仿不锈钢色、浅红色、香槟色、银灰色等多种浅色调所代替;钛金色鲜活而不妖艳,黄中透红,令人赏心悦目,并具有着色成本较低,增值较高的优点,它作为浅色调中的主色调己十分明显;以银盐和锰盐为主盐的金黄色在香港和越南市场行情良好;锰盐着金黄色逼真,成本较低;但不稳定,不宜连续生产；银盐着色可获得金黄色、绿金色、黄绿色和金土色等多种色调,槽液十分稳定,潜在经济效益好,应开发应用;电解着色工艺的改进铝合金表面着亮黑色工艺7此工艺是经锡铜离子在着色电解槽中进行着色反应后生成的二元金属氧化物膜层,色泽墨黑亮丽,是一种独具特色的铝合金防腐蚀和装饰材料;电解着色液组成为：30% SnSO4,30% NiSO4,15% CuSO4的混合溶液;经氧化处理的铝材为阳极,以石墨电极为阴极,50Hz220V交流电源经调压器调至8V后输入电解槽,电解着色10min,即可得到亮丽的黑色铝合金表面;阳极化铝光干涉电解着色工艺8在用锡盐进行光干涉电解着色的研究中发现,获得蓝色的干涉色最为困难,用普通电解着色方法着色,获得蓝色也是困难的,于芝兰等人在此方面进行了研究;实验材料为L22号工业纯铝,含铝%和LD31相当于美国的6063,试样尺寸L250 mm×50mm×1mm,LD3125mm×25mm 角材,厚,其表面积为；阳极氧化条件,H2SO4ρ=cm3180g/L,18℃,－dm2,30min,膜厚12－14μm；用磷酸直流扩孔处理；锡盐电解着色：SnSO416g/L,H2SO414g/L,混合添加剂16g/L,18－2 0℃,交流着色电压12－14V,此外还使用铜盐和Cu－Ni混合盐电解着色,可得到黄红、绿、蓝较稳定的干涉色;开发新电源是开拓电解着色新工艺的重要手段9改变电源波形和施电方式来提高阳极氧化膜综合性能和开拓电解着色新工艺,是新的研究热点;己商品化的有脉冲、电流反向换相和直流脉冲等电源;功能性氧化和着色兼容的微弧氧化电源,是以提高氧化速度、厚度均匀性、硬度、孔隙率分布和改善孔结构形态为目的;研究新电源可克服化学和电化学方法中的缺陷和局限;4 封闭处理为了提高阳极氧化膜的耐蚀、抗污染、电绝缘和耐磨等性能,铝及铝合金在阳极氧化和着色后都要进行封闭处理;其方法较多,对不着色的氧化膜可进行热水、蒸汽、重铬酸盐和有机物封闭；对着色的氧化膜可用热水、蒸汽、含有无机盐和有机物等封闭;封闭的主要方法沸水和蒸汽封闭采用水蒸汽封闭法,可以有效地封闭所有的孔隙;若在封闭前将氧化后的制件进行真空处理一段时间,则封闭效果更加明显;蒸汽封闭的特点是不发生颜色的透扩散现象,因此不宜出现“流色”;但是蒸汽封闭法所用的设备及成本较沸水法高,所以除非有特殊要求,应尽可能使用沸水法封闭;当用蒸汽封闭时,温度应控制在100－110℃,时间为30min,温度太高,氧化膜的硬度和耐磨性严重下降,因此蒸汽温度不可太高;重铬酸盐封闭此法适宜于封闭硫酸溶液中阳极氧化的膜层及化学氧化的膜层,用本方法处理后的氧化膜显黄色,耐蚀性高,但不适用于装饰性使用;这种方法的实质是在较高的温度下,使氧化膜和重铬酸盐产生化学反应,反应产物碱式铬酸铝及重铬酸铝就沉淀于膜孔中,同时热沉淀使氧化膜层表面产生水化,加强了封闭作用,故可认为是填充及水化的双重封闭作用;通常使用的封闭溶液为5%－10%的重铬酸钾水溶液,操作温度为90－95℃,封闭时间为30min,沉淀中不得有氯化物或硫酸盐;封闭处理工艺的改进常温封闭的研究10常温封闭具有节能、封闭时间短及封孔效果好等优点,己得到广泛的认可及接受;常温封闭液配方及工艺条件如下：醋酸镍5－8g/L氟化钠1－L表面活性剂－L添加剂A 3g/LpH值－T 25－60℃t 10－15min常温封闭工艺所获得的封闭膜具有紧密的结构及优良的耐蚀性能;和沸水封闭方法比较,具有速度快、节约能源、操作简单、原料来源方便等优点;封闭时间越长,其性能越好;水解盐封闭法11水解盐封闭法,又称钝化处理;目前在国内应用较广泛,主要用于染色后膜封闭,其封闭机理是易水解的钴盐与镍盐被氧化膜吸附后,在阳极氧化膜微细孔内发生水解,产生氢氧化物沉淀将孔封闭;工艺配方为：NiSO4·7H2O 4－5g/LCoSO4·7H2O －LH3BO3 4－5g/LNaAc·3H2O 4－6g/LpH值4－6T 80－85℃t 15－20min此法克服了沸水封闭的许多缺点,封孔质量达到了国家标准;微弧阳极氧化微弧阳极氧化又称微等离子体氧化或阳极火花沉淀,是阳极氧化技术的发展,它使用比普通阳极氧化高的电压;微弧阳极氧化突破传统阳极氧化的限制,将Al、Ti、Ta等金属或其合金置于电解液中,利用电化学方法,使该材料表面微孔中产生火花放电斑点,在热化学、等离子体化学和电化学共同作用下,生成陶瓷膜层的阳极氧化方法;放电过程中,每平方厘米铝阳极表面约有105个火花存在,放电时瞬间温度可达8000K以上,生成一种性能类似于烧结碳化物的陶瓷膜;此氧化膜硬度特高,耐磨,绝缘电阻高;在特殊电解液中氧化还可以形成不同色调花纹的瓷釉质感的铝表面,既可作高等装饰材料又可作功能膜,如汽车活塞环、电子工业的绝缘层等;微弧阳极氧化技术采用高电压,大电流的工作方式,在制取多功能保护涂层方面获得越来越广泛的应用,在航天、航空、机械、电子、纺织等工业领域有广阔的应用前景;微弧阳极氧化陶瓷膜层的性能研究12卢立红等人采用脉冲电源,对发动机活塞用铝合金ZL108基体进行了微弧氧化处理;工艺流程为：除油→去离子水漂洗→微弧氧化→自来水冲洗→自然干燥;电解液主要成分为柠檬酸三钠和磷酸钠;微弧氧化电压：工作电压可调,起始击穿电压为80V,最高工作电压为230V;实验表明,微弧氧化膜层表面粗糙度高于一般电镀层和阳极氧化层,远低于各种喷涂层;随着电流密度及强化时间的增加,膜层的表面粗糙度增大;最初随着电流密度的增加,所获得膜的硬度也增加,超过8A/dm2以后,膜层硬度趋于稳定;经微弧氧化后,耐磨性提高了3－4倍;微弧阳极氧化技术的改进微弧氧化自润滑陶瓷覆层13陶瓷层的弱点是摩擦系数高,对磨件磨损加剧;采用一步法电化学方法进行了微弧氧化陶瓷层摩擦学改性研究;采用自制专用脉冲电源,基体材料为ZL108,以碱性微弧氧化电解液为基础,溶入适量硫代钼酸铵及相应添加剂;实验表明,采用微弧氧化后,在铝合金表面一步法共生合成了自润滑陶瓷涂层,其摩擦系数由一般微弧氧化涂层的－降至－,用此工艺制备的摩擦副摩擦学性能显著改善,延长了使用寿命;微弧氧化陶瓷层石墨相采用在微弧氧化过程中同步沉积石墨相的方法可提高陶瓷层的减摩性能,对其进行磨损实验,基体材料为ZL108,所用电解液为NaOH溶液,向原电解液中加入的减摩离子为石墨,同时电解的温度不超过40℃;搅拌使石墨离子悬浮;实验表明,在电解液中加入石墨的方法对Z L108进行微弧氧化的同时,在陶瓷层中同步沉积了石墨第二相,实现了对铝合金微弧氧化陶瓷层减摩改性的目的;5 阳极氧化技术的展望骐骥导航：机械网址导航铝及铝合金阳极氧化技术以提高氧化速度和硬度为发展方向;为提高氧化速度和综合性能建议采用带有脉冲波的EOE－88系列脉冲电源,其输出电压和电流中脉冲成分丰富,相当于每秒有300个小脉冲波叠加在直流波上,成膜速度快;对于厚膜氧化,可采用频率为3－的“快脉冲”电源,充分发挥节电、提高速度和硬度的优势;这种电源在氧化膜为12μm以下时优点不明显;复合阳极氧化作为一种新型的阳极氧化技术,分别在硫酸、草酸和磷酸三钠电解液中添加如Fe3O4、CrO2、TiO2等磁性粉体,Al2O3、SiC、SiN等超硬粉体和石墨等导电性粉体微米级,使其悬浮于电解液中进行阳极氧化;该工艺具有操作容易、设备简单、成本低等优点,与常规阳极氧化比较,其氧化速度、操作温度上限和膜层性能有显著提高;日本的吉村长藏等首先进行了这方面的研究,结果表明,有的粉体可提高膜层硬度,有的粉体可降低氧化槽压,有的粉体则可增加膜层厚度;新近的研究结果表明：Al2O3粉体可使铝在H3PO4溶液中的氧化膜的硬度和耐蚀性提高一倍以上,因而具有广阔的研究前途;添加剂的研究目前十分活跃,添加剂品种繁多,作用机理也不尽相同,添加剂的有效作用使其具有巨大的市场潜力;综上所述,铝及其合金阳极氧化出现了许多新工艺,但也受到各种表面处理方法的挑战,预计在未来10年内,阳极氧化技术仍将是主要的表面处理方法,但工艺技术要不断提高才能长期占主导地位;。

铝阳极氧化膜中温封孔工艺研究

铝阳极氧化膜中温封孔工艺研究

铝阳极氧化膜中温封孔工艺研究铝阳极氧化膜是一种能够增强铝合金表面硬度和抗腐蚀性质的表面处理技术。

其中，温封孔工艺则是加强铝阳极氧化膜密封性能的一种重要手段。

本篇文档就将围绕着“铝阳极氧化膜中温封孔工艺研究”展开讨论，深入探究温封孔工艺在铝阳极氧化膜制备过程中的重要性和影响因素。

一、温封孔工艺的概述铝阳极氧化膜的性能依赖于多个因素，其中最重要的单元是氧化膜的厚度、硬度和孔洞的大小。

而控制铝阳极氧化膜的孔洞大小和数量则是密封过程中的主要目标。

为了达到良好的密封效果，常常采用在密封液中进行热处理的方法，即所谓的“温封法”。

这种方法可以促进孔洞的封闭，从而增强阳极氧化膜的热稳定性和耐腐蚀能力。

同时，热处理在一定温度下也能够增加氧化膜的密度，提高抗腐蚀和机械强度。

一般来讲，温封孔工艺主要涉及到以下几个方面：1）选择合适的密封液。

密封液必须针对所制备的阳极氧化膜进行改良以达到良好的密封作用。

2）调整温度，也就是温封温度。

整个温度过程中需要注意氧化膜本身的熔点和蒸发量，同时需要保持温度的平稳和稳定。

3）时间。

温封的时间也应当仔细调整以保持在机械稳定状态。

二、“钙盐浴”在温封孔工艺中的应用“钙盐浴”综合了钙化液及其它种类的钙盐化学的特点，是一类使工件表面形成硬、致密的钙与氧化物混悬胶体的液溶性液体。

钙盐往往和铝阳极氧化膜一起使用。

它可以显著改进铝氧化膜的性能，达到良好的密封效果。

据研究资料表明，“钙盐浴”方法制备的阳极氧化膜遇到腐蚀时，其嗜锌特性显著提高。

这主要是因为钙盐浴渗透到氧化膜中，将氧化物转化成了孔壁的钙磷物质，从而增加了阳极氧化膜的密封性。

同时，钙盐化合物还包括Mg2+、Zn2+、Al3+等金属的氢氧化物和硫酸盐，具有改进阳极氧化膜的性能、缩短封孔时间、稳定密封状况等诸多优点，使得铝阳极氧化膜制备过程变得更加容易成功。

三、温封孔工艺中考虑的一些特殊因素在掌握了温封孔工艺中的一般流程之后，我们还需要注意一些特殊因素。