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常用鋁型材表面陽極氧化處理工藝有哪幾種？
鋁是一種化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷慕饘?，以鋁為主要合金元素加入其它的合金擠壓出來的工業(yè)鋁型材，表面生成的氧化膜層非常薄，只有0.5-4μm厚，具有很好的吸附能力，但抗腐蝕能力不強(qiáng)，要經(jīng)過多種表面處理才能提高鋁型材的力學(xué)性能和使用壽命。常用的表面處理方式主要有陽極氧化、電泳涂裝和靜電粉末噴涂，這幾種方式在當(dāng)前的市場中占有相當(dāng)大的比重，今天著重講解一下陽極氧化處理。
陽極氧化的主要原理
在進(jìn)行陽極氧化時，以置入電解質(zhì)溶液中的鋁型材為陽極，在電解質(zhì)的作用下，在鋁型材的表面生成一層致密的氧化膜，這個過程稱這鋁型材陽極氧化處理，如果沒有特別說明，通常是在硫酸溶液中進(jìn)行陽極氧化，其化學(xué)反應(yīng)式如下：
①2H﹢+2e﹣===H?↑
②4OH﹣+4e﹣===2H?O+O?↑
③2Al3﹢+3O2﹣===Al?O?+熱量
④Al?O?+3H?SO4→Al?(SO4)+3H?O
在這一系列的化學(xué)反應(yīng)過程中，陽極上生成的氧并不是全部與鋁發(fā)生反應(yīng)生成氧化膜，還有一部分以氣體的形式逸出，所以開始只是生成一層薄而致密的氧化膜，當(dāng)與硫酸發(fā)生反應(yīng)后，致密的氧化膜便開始變成多孔的氧化膜，隨著電解液逐漸滲透到孔隙中，孔隙中露出的鋁又生成一層新的氧化膜，使整個氧化膜得到進(jìn)一步的修補(bǔ)，這層新的氧化膜緊接著發(fā)生新一輪的溶解，又出現(xiàn)新的孔隙，從孔隙中流出來的鋁又被電解，重新生成一層新的氧化膜，每層氧化膜都保持著0.014-0.05μm的厚度，如此不斷地循環(huán)反應(yīng)，將一個個彼此立的孔隙中生成的氧化膜向四面八方展開，最終生成一層致密均勻多孔的氧化膜層覆蓋于工業(yè)鋁型材的表面。
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陽極氧化的方法
鋁型材陽極氧化的主要方法有三種：硫酸陽極氧化、草酸陽極氧化和鉻酸陽極氧化，每種方法都有不同的工藝參數(shù)、不同的特點(diǎn)以及優(yōu)勢與劣勢，一般情況下，陽極氧化就是指的硫酸陽極氧化方法。
1、硫酸陽極氧化
硫酸陽極氧化的主要工藝參數(shù)（直流電）
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工藝項(xiàng)目 |
指標(biāo)范圍 |
說明 |
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氧化電壓 |
12-18V |
當(dāng)電壓降低時，膜層厚度與硬度會降低。 |
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電流密度 |
1-1.6A/dm3 |
電流密度過高時，型材表面附著力會下降，耐腐蝕性與耐磨性都下降，導(dǎo)致封孔效果不佳。 |
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槽液溫度 |
18-22℃ |
當(dāng)槽液的溫度上升時，膜厚與硬度降低，表面附著力上升。 |
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硫酸濃度 |
15-200g/L |
當(dāng)硫酸濃度降低時，型材表面的附著力下降，而膜厚與硬度會上升。 |
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鋁離子濃度 |
＜20g/L |
當(dāng)鋁離子濃度偏高時，氧化膜的吸附能力下降，工業(yè)鋁型材表面出現(xiàn)白斑。 |
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氧化時間 |
20-30min |
當(dāng)氧化時間減小時，耐腐蝕性與吸附能力下降，硬度會上升。 |
2、草酸陽極氧化
草酸陽極氧化的主要工藝參數(shù)（以英美法為準(zhǔn)）
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工藝項(xiàng)目 |
指標(biāo)范圍 |
說明 |
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氧化電壓 |
50-65V |
草酸陽極氧化可采用直流電、交流電或直流與交流電疊加，不過直流電容易出現(xiàn)膜層孔蝕，交流電的膜層抗腐蝕性較高，但著色效果不佳，不同的合金材料的工業(yè)鋁型材采用草酸陽極氧化所獲得膜層的厚度和顏色不同。 |
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電流密度 |
DC1-1.5A/dm3 |
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槽液溫度 |
30℃ |
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草酸濃度 |
5-10% |
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氧化時間 |
10-30min |
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膜厚 |
15μm |
3、鉻酸陽極氧化
鉻酸陽極氧化的主要工藝參數(shù)（直流電）
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尺寸偏差小的拋光零件 |
一般零件或焊接件 |
說明 |
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工藝項(xiàng)目 |
指標(biāo)范圍 |
工藝項(xiàng)目 |
指標(biāo)范圍 |
用3-10%濃度的鉻酸陽極氧化方法，獲得的氧化膜只有2-5μm，比前二種方法都要薄，可保持原有材料的抗拉強(qiáng)度，不過耐磨性較差，不易染色，一般適合于對尺寸偏差小的加工零件、鈑金件，以及用硫酸難以加工的高難度鑄件，對于含銅量大于4%的工業(yè)鋁型材產(chǎn)品不適合用鉻酸陽極氧化處理方法。 |
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鉻酸酐CrO?濃度 |
0-35g/L |
鉻酸酐CrO?濃度 |
95-100g/L |
|
|
氧化電壓 |
0-40V |
氧化電壓 |
0-40V |
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|
電流密度 |
0.2-0.6A/dm3 |
電流密度 |
0.3-0.5A/dm3 |
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槽液溫度 |
40±2℃ |
槽液溫度 |
37±2℃ |
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氧化時間 |
60min |
氧化時間 |
35min |
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陰極材料 |
鉛板或石墨 |
陰極材料 |
鉛板或石墨 |
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pH值 |
0.65-0.8 |
pH值 |
＜0.8 |
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陰陽極面積比 |
3：1 |
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