铬酸阳极化膜层耐蚀性浅析.pdf

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1、铬酸阳极化膜层耐蚀性浅析王荣(中航飞机股份有限公司西安飞机分公司，陕西西安710089)摘要：本文论述了铬酸阳极化成膜的基本原理，分析了铝合金铬酸阳极化过程中的各种影响因素，对如何提高铬酸阳极化膜的耐蚀性进行了深入的分析关键词：阳极化；氧化膜；耐蚀性；原理铝及其合金材料由于其较高的强度、重量比，易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。然而，铝合金材料硬度低、耐磨性差，常发生腐蚀破埙，因此，铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性，减少磨蚀，延长其使用寿命。在工业上越来越广泛地采用

2、阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。阳极氧化是现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。铝合金阳极氧化膜具有很高的孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蚀介质侵蚀，必须进行封孔处理，以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体。铬酸阳极化是普通阳极氧化中应用最为广泛的一种工艺。其膜层质软、弹性好，其颜色由于合金成分的不同可由灰白色到深灰色，膜层致密，松孔度低，即使不进行封闭处理耐蚀性也相对较好，基本上不降低原材料的疲劳强度。此外，铬酸阳极化膜层较薄，一般只有2-

3、5um，所以不会改变零件的尺寸和表面粗糙度。用铬酸阳极化可以检查材料的晶粒度、纤维方向、夹渣和裂纹等冶金缺陷。由于铬酸对铝的溶解性小，因比，适用于尺寸公差小、精度和光洁度高的零件，如飞机发动机的涡轮叶片等，以及一些铸件、铆接件和点焊件等。正因为铬酸阳极化的这些不可比拟的优点，使它在国内外的航空工业等各领域得到广泛的应用。但是在铬酸阳极化实际生产中，由于铬酸阳极化电解液、工艺参数、封闭成份等各个因素的影响，造成铬酸阳极氧化膜的耐蚀性能降低，试片盐雾试验不合格的现象。这些问题如不能及时解决，将导致零、组件及整机抗腐蚀能力降低，整机寿命缩短等问题。下面，我们

4、通过论述铬酸阳极氧化膜的形成机理，来分析影响铬酸阳极氧化膜耐蚀性的诸多因素。1阳极氧化膜的生成基理1．1阳极氧化的电极反应所谓铝合金阳极氧化，又称电化学氧化膜生成法，也就是电解法，如图l所示，在电解液中，铝制件为阳极，铅板为阴极，通电后在铝表面生成氧化膜(AL：O，)，这个过程称为阳极氧化。1．2膜层的生长过程为保证阳极氧化电极反应正常进行，使氧化膜不断加厚，实际上只有在氧化膜的电化学生成过程和酸溶液对铝金属及氧化膜的溶解过程这对矛盾的相互作用下才能实现。其整个阳极氧化的电压一时间曲线大致可以分成三段(in图2所示)。爵i丰殷牛成A120J产牛氧7i谤

5、j极牛成A120j产牛氧7i牡收7凡’L⋯械符放7“’L⋯桃劁l第一阶段：无孔层的形成(相当于曲线A段)通电开始的几秒钟至十几秒钟时间内，电压随时间急剧上升至最大值，该值称为临界电压。这就说明在阳极铝制件上形成了连续的、无孔的薄膜层，此膜具有较高的电阻，因此随着膜层的加厚，电阻加大，引起槽电压呈直线上升，无孔层的出现阻碍了膜层的继续加厚。无孔层的厚度与形成电压成正比，形成电压越高，无孔层越厚翊莫厚与氧化膜在电解液中的溶解速度成反比。该段的特点是氧化膜的生成速度远大干溶解速度。第二阶段：膜孔的形成(相当于曲线B段)阳极电压达到最高值后，开始有所下降，其下

6、降幅度为最大值的10％至15％。随着氧化膜的生成，电解液同时开始对膜层溶解，且在无孔层被电流击穿的部位首先被溶解，因为电流通过这些部位将使电解液温度升高，加速了无孔层的溶解而形成多孔层。第三阶段：多孔层的增厚(相当于曲线C段)此阶段的特征是氧化时间大约20秒钟后，电压开始进入平稳而缓慢上升阶段。表明无孔层在不断地被溶解形成多孔层的同时，新的无孔层又在生长，也就是说氧化膜中无孔层的生成速度与溶解速度基本上达到了平衡，故无孔层的厚度不再增加，电压变化也很小。但是，此时在孔的底部氧化膜的生成与溶解并没有停止，它们仍在不断进行着，结果使孔的底部逐渐向金属基体内

7、部移动。随看氧化时间的延续，孔穴加深形成孔隙，具有孔隙的膜层逐渐加厚。当膜生成速度和溶解速度达到动态平衡时，即使再延长氧化时间，氧化膜的厚度也不会再增2016年5月化，虿理i87加，此时应停止阳极氧化过程。2影响氧化膜质量的各种因素2．1阳极化槽电解液对氧化膜耐蚀性的影响从以上戍膜过程可以看出，要想生成具有一定厚度的多孔型氧化膜，使氧化反应正常进行，所选择的电解液必须对金属铝和氧化膜具有一定的溶解能力，而阳极化中选用的铬酸溶液就能满足上述要求，它既具有良好的导电能力，又具有一定的溶解能力，能使电流顺利通过，使成膜速度大于溶解速度，获得一定厚度和耐蚀性良

8、好的膜层。一般来说，新配制的铬酸槽液即使维持一个比较低的游离铬酸含量都比较好用，但在使用一段时