铝及铝合金的阳极氧化

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1、电镀工艺学Platingtechnology第十章氧化膜ChapterⅩFilmofOxide铝及铝合金的阳极氧化概述金属转化膜是指金属表面的原子层与某些特定介质的阴离子反应后，在金属表面生成的膜层。转化膜同金属上别时覆盖层不同，它的生成必须有基体金属的直接参与，且自身转化为成膜产物，因此，膜层与基体具有很好的结合力。通过化学作用在金属表面形成转化膜的过程称为化学转化；通过电化学作用形成氧化物膜的过程称为电化学转化，也叫阳极转化。08-2005FH2电镀工艺学10-136铝及铝合金在大气中会与氧生成氧化膜，由于这种自然氧化膜极薄，耐蚀能力很低，故远不能满足

2、工业上应用的需要。为了提高铝及铝合金的防护性、装饰性和其他功能性，大多数情况下可以采取阳极氧化处理。铝及铝合金阳极氧化液有酸性液、碱性液和非水液等三大类。通常采用酸性液。它可分为硫酸、铬酸、磷酸等无机酸体系，草酸、氨磺酸、丙二酸、磺基水杨酸等有机酸体系，以及无机酸加有机酸的混合酸体系。溶液对铝的溶解能力应适当，盐酸的腐蚀性太强，不能用于铝阳极氧化；硼酸和硼酸铵的溶解能力太弱，除特殊应用外，一般情况也不适宜。工业生产中主要采用硫酸法、铬酸法、草酸法和混合酸法，其中硫酸法应用最为广泛。08-2005FH3电镀工艺学10-1361．硫酸阳极氧化膜铝及铝镁合金在硫

3、酸液中取得的阳极氧化膜无色透明，含锰或硅的铝合金的氧化膜则为浅灰色或棕灰色。纯铝的膜层厚度可达40μm，一般防护—装饰性氧化膜厚为5～20μm。硫酸氧化膜多孔，吸附能力较强，孔隙率为10～15％，膜层适合染色或电解着色，用于装饰或作识别标记。为提高膜的防护性能应进行封闭处理，在使用条件恶劣或耐蚀性要求较高时，还需要补充涂漆。漆膜与氧化膜具有良好的结合力。08-2005FH4电镀工艺学10-136硫酸阳极氧化适用于几乎所有的铝及铝合金，包括含铜量大于4％的铝合金。氧化处理后的零件尺寸有所增大，会影响配合精度，表面粗糙度亦会相应增加。此外，硫酸氧化膜较脆，基体

4、变形后膜表面会出现裂纹，尤其是膜的硬度较高时，脆性增大，且使疲劳强度降低。硫酸阳板氧化不适合用于搭接、铆接、点焊及有缝隙的零组件；较疏松的铸件也不宜采用硫酸法。08-2005FH5电镀工艺学10-1362．铬酸阳极氧化膜铬酸阳极氧化膜不透明，具有乳白色、浅灰色至深灰色的外观，膜层较薄，仅有2～5μm，对氧化零件的尺寸变化小，可保持原来的精度和表面粗糙度，适用于精密零件氧化。膜层致密性好，孔隙率低，不封闭即可使用。在相同条件下，铬酸氧化膜的耐蚀性优于硫酸氧化膜。膜层质软，弹性好，对铝合金的疲劳性能影响小，适合长寿命和要求保持较高疲劳强度的零件应用，但其耐磨性

5、低于硫酸氧化膜。铬酸液对铝的腐蚀性比其他溶液小，适用于有窄缝的和铆接的零件；以及气孔率较高的铸件。膜的电绝缘性较好，可以防止铝与其他金属接触时发生电偶腐蚀。氧化膜具有较好的粘结性能，是涂料的良好底层，适用于需胶接的零件及蜂窝结构面板。铬酸氧化法还可用来检查晶粒度，显现一般探伤方法不能发现的微小冶金缺陷。铬酸阳极氧化不适用于含铜量大于5％或含硅量大于7％的铝合金，也不宜用于合金元素总含量超过7.5％的铝合金，否则容易发生腐蚀现象。08-2005FH6电镀工艺学10-1363．草酸阳极氧化膜草酸阳极氧化可得到较厚的膜层，一般为8～20μm，最厚可达60μm。草

6、酸氧化膜较细致，弹性好，孔隙率低，耐蚀性高，外观呈半光亮的灰白色至深灰色、黄色或带金黄色调的灰绿色。获得哪种颜色取决于合金成分及表面状态。膜层具有很好的电绝缘性，击穿电压约200V～300V，浸绝缘漆后可达300V-500V，适合做铝线绕组的绝缘层，用于要求有较高绝缘性能的精密仪器、仪表零件。草酸膜可以着色，适合日用品的表面装饰；在建筑、造船等行业也得到广泛应用。绝缘阳极氧化不适用于厚度小于0.6mm的铝薄板及粗糙度大于1.6～0.8μm的零件，也不宜用于含铜量高的硬铝材料。此外，草酸溶液不够稳定，电能消耗大，生产成本较高。08-2005FH7电镀工艺学1

7、0-1364．硬质阳极氧化膜铝及铝合金硬质阳极氧化又称厚膜氧化。膜层厚度可达250～300μm，外观呈灰、褐至黑色。氧化膜的硬度很高，一般为HV300-600，与合金牌号和处理工艺有关，并存在硬度梯度，靠近基体部分的硬度较高，而外层的硬度则较低。由于氧化膜有微小孔隙，可以吸附润滑剂，故能提高抗磨能力。硬质氧化膜的耐磨性在低载荷下是极佳的，试验表明，它优于淬火硬化钢及硬铬镀层；在实际应用中，硬质膜的磨损量与氮化钢的磨损量大致相等。在工业大气和海洋性气候条件下，以及盐雾试验、潮湿箱试验中，硬质膜具有良好的耐蚀性能，一般情况下优于普通氧化膜。膜层具有高的电绝缘性

8、，膜厚100μm时，击穿电压为1850V，浸绝缘漆后可达2000V