铝及铝合金材料表面氧化膜原理研究

铝及铝合金材料外表氧化膜原理争论TOC\o“1-2“\h\z\u\l“_TOC_250006“铝及铝合金化学氧化膜成膜原理 1\l“_TOC_250005“铝及铝合金外表的化学氧化理论 1\l“_TOC_250004“铝及铝合金化学氧化原理 1\l“_TOC_250003“铝及铝合金传统含铬导电氧化膜 2\l“_TOC_250002“传统导电氧化膜工艺 2\l“_TOC_250001“导电氧化液中各因素的作用 3\l“_TOC_250000“导电氧化液中含铬酸盐的替代 4铝及铝合金化学氧化膜成膜原理铝及铝合金外表的化学氧化理论成不溶性氧化膜的工艺。一般形成氧化膜必需具备两个条件:一是在溶液中含有氧化膜的形成包括以下三个历程：外表金属溶解处处理液中；物；氧化物从过饱和溶液中结晶析出，沉积于金属外表。铝及铝合金化学氧化原理随氧化液的组成、操作条件及膜层厚度的变化而变化。膜层的性质可分为磷酸盐膜、铬酸盐膜以及铬酸-磷酸盐膜、无铬氧化膜等。从参加一些添加剂，有的还参加一些稳定剂。活化剂如氟化物、酸、碱等，它使铝外表再氧化成膜的过程中不断受到溶解，在增加溶液对基体材料的润湿性，使膜层更加致密、完整，从而提高耐蚀性。氧化成膜原理而言，所发生的阳极反响为：Al→Al3++3e 而阴极反响伴随氢的析出：2H2O+2e→2OH-+H2↑pH值上升，OH-Al3+形成氢氧化物，氢氧化物脱水生成不溶性Al2O3,组成了致密的氧化物膜：Al3++3OH-→Al(OH)3；→Al2O3+3H2O铝及铝合金传统含铬导电氧化膜传统导电氧化膜工艺成按以下反响步骤进展:铝与氟化物作用：2Al6HF2AlF3+3H2↑；CrO2-的离解：CrO2-+2HO2CrO2-+2H+；2 7 2 7 2 4Cr

O2-+7H++6e→2Cr(OH)

+OH-；2 7 3氧化物的生成：2Al(OH)3Al2O33H2O；2Cr(OH)3→Cr2O3+3H2O；因此，所生成的氧化物可能是含有如下组分的非晶态物质：Al2O3•Cr2O3•6H2O。铝和氧化铬，其反响可用下式表示：2Al+2Na2CrO4→Al2O3+Cr2O3+2Na2O；2Al+Na2CO3+3H2O→2NaAlO2+CO2+3H2↑；NaAlO2+H2O→AlOOH+NaOH；CO2+NaOH→Na2CO3+H2O；常用的导电氧化工艺有：磷酸-铬酸盐膜磷酸〔H3PO4〕22g/L铬酐〔CrO3〕2～4g/L5g/L〔H3BO3〕2g/L温度室温时间15～60s0.3～0.5μ喷涂清漆后还具有装饰途。铬酸盐膜铬酐〔CrO3〕 4～5g/L氟化钠〔NaF〕 1～1.2g/L铁氰化钾[K3Fe(CN)6] 0.5～0.7g/L温度 30～35℃时间 约50s的外表涂覆。延长时间膜层着色颜色加深，呈褐色，导电性能降低。化膜不断增厚。而成膜速度要大于溶解速度。磷酸-铬酸盐化学法具体成膜过程:首先试样外表的铝被离子化，同时产生H2。铝离子与溶液中OH-反响生成含水的Al2O3；H2与铬酸反响生成含水的H2可与磷酸和铬酸共同反响如下:2Al+6H+=2Al3++3H2 (1)；2Al3++6OH-=Al2O3(含水)+3H2O (2)；3H2+2CrO3=Cr2O3(含水)+3H2O (3)；2Al3++2H3PO4=3H2+2AlPO4 (4)；3H2+2CrO3+2H3PO4=2CrPO4+6H2O(5)；实际的反响比以上过程还要简单，因此转化膜的成分很简单，有Al2O3(含(含水)，AlPO4，Cr2PO4及痕量的氟化物。导电氧化液中各因素的作用针对磷酸-铬酸盐系化学氧化法，分析溶液中各组分的作用如下：磷酸磷酸是成膜的主要成分，无磷酸不能成膜。磷酸低于或超过工艺标准浓度，会导致膜层过薄，抗蚀力量降低。铬酐铬酐是氧化剂，是成膜的必要成分，假设此溶液中无铬酐成分，则溶液的腐蚀性加强，难以成膜，说明铬酐具有缓蚀性。呈粉末状，影响强度；过小会使成膜反响难以进展。硼酸 参加硼酸是为了稳定溶液pH值，掌握转化反响速度，改善膜层外观质量。氧化温度主要影响成膜反响的速度，也影响成膜的质量。温度太高，反响速度过快，膜层的反响速度也相应加快，引起膜层粗糙多孔，粘附力较低，并简洁消灭粉化，耐蚀性下降；温度低时，膜层不均匀，防腐力量下降。pH值对氧化成膜有较大的影响。pH值上升，铝的溶解缓慢，同时使氟离子的活化作用降低，致使成膜困难。导电氧化液中含铬酸盐的替代盐、锰酸盐、钼酸盐、钒酸盐、锰酸盐、锆盐、钛盐等作为成膜氧化剂，来获得试剂之外，也尝试参考磷化的一些原理来实现铝外表转化膜层的生成。过程中可能起到的作用作一个大致的描述：〔NH4)6MO7O24·4H2O：Cr、Mo同属第六副族，亚层等价轨道半布满。在酸性溶液中，CrMo的氧化性很弱。钼酸盐在酸性溶液中有很强的缩合倾向，MoO42-Mo-OCrO42-Cr-OMoO42-在酸Mo7O246-、Mo3O264-等。溶液酸性越强，缩合程度越大，最终从强酸溶液中析出水合MoO3沉淀。与铬酸盐不同，钼酸盐在酸性溶液中的氧化性很弱。KMnO4：在酸性溶液中为强氧化剂，一般作为成膜氧化剂。相像，都可作为成膜促进剂，是不行或缺的物质。NaSCN：SCN-在水中其氧化性与溴相像，可与 VIB族元素如