第二章铝阳极氧化及阳极氧化膜基础演示文稿

第二章铝阳极氧化及阳极氧化膜基础演示文稿1本文档共16页；当前第1页；编辑于星期二\19点48分优选第二章铝阳极氧化及阳极氧化膜基础本文档共16页；当前第2页；编辑于星期二\19点48分第二章铝阳极氧化及阳极氧化膜基础3所谓阳极氧化——即把铝型材作为阳极置于电解液中，利用电解作用在制品表面形成多孔性的氧化薄膜。一、阳极氧化的种类按电流形式分有：直流电阳极氧化、交流电阳极氧化、脉冲电流阳极氧化。按电解液分：硫酸、草酸、磷酸、铬酸、混合酸及以磺基有机酸为主的自然着色阳极氧化。按膜层性质分：普通膜、硬质膜、瓷质膜、光干涉膜本文档共16页；当前第3页；编辑于星期二\19点48分二、阳极氧化原理

铝氧极氧化的原理实际上就是水电解的原理。阳极：

Al－3e→Al3＋

6OH－→3H2O＋3O2＋

2Al3＋＋3O2－→Al2O3＋热量（399卡）阴极：

2H＋＋2e→H2

氧化膜的生成规律，可通过氧化过程的电压一时间曲线来详细说明。4本文档共16页；当前第4页；编辑于星期二\19点48分2、铝合金氧化膜生成过程条件：

20%H2SO4

水溶液，阳极电流密度DA＝1A/dm2，温度22℃.本文档共16页；当前第5页；编辑于星期二\19点48分阳极氧化原理图解◎阳极→氧化

◎阴极→还原

整流器传感器

阳极

(产品）阳极电解液VA吹风机冷却

阴极循环本文档共16页；当前第6页；编辑于星期二\19点48分第一段（曲线ab段）：

在通电十几秒内电压急剧上升，这是由于铝表面形成了连续的、无孔的氧化膜，叫做活性层。由于它具有半导体整流作用，所以又叫阻挡层。第二段（曲线bc段）：当电压达到一定数值后，开始下降，一般比最高值下降10~15%，这是由于电解液对氧化膜的溶解作用所致，使铝表面产生无数微观孔穴，从而保证电流能够顺利通过。7本文档共16页；当前第7页；编辑于星期二\19点48分第三段（曲线cd）：阳极氧化经过20秒以后，电压下降至一定数值就趋于稳定，然后以缓慢的速度上升。这时无孔层的生成速度和溶解速度达到平衡，其厚度不再增加。但氧化反应并未停止，在每个孔穴底部，活性层通过溶解、再生，随时间延长而向纵深发展最后形成了六梭体蜂窝状氧化膜结构，即多孔质层。

活性层厚度约为15×10－9m，针孔内径为10～15×10－9m，壁厚12～15×10－9m，针孔密度大约为4～5亿个/m2，硫酸阳极氧化膜的孔隙率为20~30%。8本文档共16页；当前第8页；编辑于星期二\19点48分铝阳极上同时发生氧化膜形成过程和氧化膜溶解过程两个反应。成膜过程：2Al+3H2OAl2O3+6H++6e膜溶解过程：Al2O3+6H+2Al3++3H2O9本文档共16页；当前第9页；编辑于星期二\19点48分氧化膜形貌（放大78000倍）10本文档共16页；当前第10页；编辑于星期二\19点48分A.通电瞬间,氧和铝有很大亲和力,铝基材迅速形成一层致密无孔的阻挡层,其厚度取决于槽电压。

B.由于氧化铝原子体积大，故发生膨胀，阻挡层变得凹凸不平，造成电流分布不均匀，凹处电阻小，电流大，凸处相反。

C.凹处在电场作用下发生电化学溶解以及H2SO4的化学溶解，凹处逐渐变成孔穴，凸处变成孔壁，阻挡层向多孔层转移。

本文档共16页；当前第11页；编辑于星期二\19点48分D.多孔膜形成过程：1.阳极氧化初期，电流密度一般均超出临界电流密度，形成均匀的壁垒型膜；2.壁垒型膜逐渐成长。当电流密度低于临界值时，铝离子不能再形成新膜物质，膜的表面暴露在电解液中受到浸蚀；3.进一步阳极氧化，溶液对膜的浸蚀变得不均匀；本文档共16页；当前第12页；编辑于星期二\19点48分134.形成的空洞之间存在发展竞争。这种发展有“自催化”作用；5.发展较快的空洞(主空洞)在向膜深处和横向发展6.主空洞继续沿纵向和横向发展，相邻主空洞之间互相靠近，主空洞之间的小空洞停止生长；7.空洞停止横向发展，仅沿纵向深入，孔径固定。此时，空洞的产生及发展阶段结束，阳极氧化进入稳态阶段。本文档共16页；当前第13页；编辑于星期二\19点48分硫酸阳极氧化影响因素工艺成熟；耐蚀性和耐磨性好；易着色。槽液搅拌带走氧化过程中的热量电流密度膜厚度与电量成正比外加电压决定阳极氧化膜结构氧化时间影响膜层厚度硫酸浓度影响成膜速度槽液温度影响成膜速度等阳极氧化影响因素H2SO4:15%±2%；Al3+：5g/L；温度：21±10oC；电流密度：1.3A/dm2本文档共16页；当前第14页；编辑于星期二\19点48分硫酸浓度的影响1-5052；2-6063；3-1200；4-4043；5-5005；6-3003硫酸浓度与氧化膜耐蚀性的关系1.硫酸浓度增加，氧化膜耐蚀性下降；成膜效率低，电耗高；2.硫酸浓度太低，成膜周期长，效率低，电耗高；3.为流程速控步骤，关键是硫酸浓度、膜质量、电耗的平衡点。1-5%；2-15%3-30%；4-50%硫酸浓度与氧化膜质量的关系1-10V2-15V3-20V4-25V5-30V硫酸浓度、温度和电压的关系本文档共16页；当前第15页；编辑于星期二\19点48分1-10℃2-21℃3-30℃4-50℃槽液温度与氧化膜耐蚀性的关系1-5052；2-5005；3-3004；4-1100；5-1070；6-3003；7-6063；8-7072；9-6061；10-4043比耐蚀性