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1、2001年2月材料保护宽温快速铝材阳极氧化工艺及应用第34卷第2期37宽温快速铝材阳极氧化工艺及应用皖北铝业有限责任公司电解铝厂(淮北235106)张燎原张宏孙建民[摘要]研究了宽温快速阳极氧化工艺,对宽温快速阳极氧化添加剂的作用机理作了分析。通过试验,确定了生产工艺和添加剂的配方。应用该工艺可以加快成膜速度,拓宽氧化槽液的温度范围,增加铝容许含量,降低能耗,减少废酸的排放量。[关键词]宽温快速阳极氧化;铝型材;机理;工艺[中图分类号]TG174451[文献标识码]B[文章编号]1001-1560(2001)0
2、2-0037-03近年来铝及铝合金阳极氧化处理工艺迅速发展,各种新工Al2O3+H2O∃Al2O3#H2O艺不断出现,宽温快速阳极氧化工艺是其中一个重要的工Al2O3+3H2O∃Al2O3#3H2O[1]艺。它能有效地克服传统硫酸阳极氧化的缺点!!!低温(20~(4)孔管反应物的扩散和迁移。224∀)、低电流密度(1.0~1.5A/dm),并且能有效地避免氧化膜(5)孔管口层的烧损或粉化,实现宽温(18~35∀)、大电流密度(1.5~Al2O3#nH2O+3H2SO4∃Al2(SO4)3+(n+3)H2O22.0A/dm)、快速高效地制取氧化膜
3、,具有良好的节能、减污染效Al2O3+3H2SO4∃Al2(SO4)3+3H2O果。最成功的是意大利技术公司开发的Wm80添加剂,该添加由结构分析得知,铝型材氧化膜是由大量孔隙的无定形氧剂将温度扩展到32∀,成膜速度达到0.4m/min。本工艺将前化铝组成。孔通常增长至氧化物与金属的交界面附近,形成一层3+述工艺氧化温度扩展到40∀,成膜速度不低于0.5m/min,Al薄而致密的氧化物!!!阻挡层。一个孔和周围的区域组成一个容许量达25g/L,铝材较常规氧化工艺节电300kW#h/t以上。开[2]晶胞。在阳极氧化过程中,阻挡层的形成和溶解同时发生,
4、发出的宽温快速阳极氧化工艺及添加剂,已在皖北铝业公司应并保持一定厚度不变。随着氧化过程的进行,孔的深度增加。用。在19个月节约电费14万元以上,同时提高了产品质量和生当电流密度高时,因电流集中于孔里,孔底温度因焦耳热而产效率,减少了废酸排放量。升高,温度升高反过来又引起电流增加。这时高温溶液的化学溶解作用使氧化膜的中心区域遭到破坏。同时膜的表面部位及孔1阳极氧化的理化原理壁长时间暴露于高温的溶液里,表面部位的孔径变得大于孔底氧化膜层的形成涉及电离、离子迁移、离子在电极上放电及直径,氧化膜的机械性能变差,形成粉状膜,此时膜的溶解速度会其他反应。综合前人的
5、研究报告,铝合金阳极氧化过程可用下面大于成膜速度。所通过的电流已不能成膜,电耗无效地增加。常简化式表示,其氧化膜结构参见图1。规工艺为了获得适于进一步着色处理并具有耐磨性的氧化膜层,必须使电解液保持在20~24∀。本研究的思路是设法在膜3+层表面,即孔中液柱中造成一个Al稳定区域,从而抑制膜溶解3+的速度。为此考虑到加Al络合剂的方法,添加铝离子络合剂可以改变原来的酸溶作用方式,络合剂使原反应式形成准平衡状态:3+2-Al2O3+3H2SO4=2Al+3SO4+3H2O3+2-3-Al+3C2O4=[Al(C2O4)3](1)金属表面OH-发生失去电子
6、,生成[O]:3-+3+[Al(C2O4)3]+6H=3H2C2O4+Al-2OH-2e∃[O]+H2O即添加剂中主要成分能与酸液中Al3+生成络合物,在阳极表面3[O]+2Al∃Al2O3形成络合物离解和生成反应的平衡。这一动态平衡,可从阳极表Al+2O3在金属表面形成阻挡层。面移走[H],控制了原来的溶解作用,使Al2O3溶解速度稳定下-来,并且降低了槽液的粘稠性,提高了散热能力。膜的生长反应(2)孔底阻挡层内部OH在电场引力作用下迁移通过膜层。为:2Al+3[O]∃Al2O3,若能提高膜层表面[O]的浓度,即可明显(3)孔壁氧化物发生水合反应:地
7、提高膜的生长速度。[O]由H2O电解反应生成,该电解反应与电极的极化电位和电导率有关,若能降低极化电位或提高电导率,即可提高[O]的浓度。因此,我们在添加剂中加入去极化剂[收稿日期]2000-09-10和导电盐,这样可加快水的电解过程,增加电极表面的[O]浓度,MaterialsFeb200138ProtectionRapidAluminumAnodizingwithWideTemperatureRangeVol.34No.1加速成膜速度。本研究的目标是将氧化槽液温度参数提高,并将3+成膜速度加快。拟定选取去极化剂及Al络合剂和导电盐,通过改变槽
8、液化学性质来达到目的。2实验2.1材料及设备在实验小槽中,配
