鋁表面陽極氧化處理方法陽極氧化處理的一般概念1、陽極氧化膜生成的一般原理

以鋁或鋁合金制品為陽極置于電解質(zhì)溶液中，利用電解作用，使其表面形成氧化鋁薄膜的過程，稱為鋁及鋁合金的陽極氧化處理。其裝置中陰極為在電解溶液中化學(xué)穩(wěn)定性高的材料，如鉛、不銹鋼、鋁等。鋁陽極氧化的原理實(shí)質(zhì)上就是水電解的原理。當(dāng)電流通過時(shí)，在陰極上，放出氫氣；在陽極上，析出的氧不僅是分子態(tài)的氧，還包括原子氧（O）和離子氧，通常在反應(yīng)中以分子氧表示。作為陽極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無水的氧化鋁膜，生成的氧并不是全部與鋁作用，一部分以氣態(tài)的形式析出。

2、陽極氧化電解溶液的選擇

陽極氧化膜生長的一個(gè)先決條件是，電解液對(duì)氧化膜應(yīng)有溶解作用。但這并非說在所有存在溶解作用的電解液中陽極氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性質(zhì)相同。適用于陽極氧化處理的酸性電解液見表-4。

陽極氧化處理的一般概念表-4氧化處理的酸性電解液

酸類

電離常數(shù)

形成電壓

基膜顏色

硫酸2×10-2（第二次電離的H+）12-20透明、無色

鉻酸

30-40不透明、帶白色

磺基水楊酸

40-70透明帶灰色

氨基磺酸

30-40帶灰色

磷酸1.1×10-2（第一次）7.5×10-8（第二次）4.8×10-13（第三次）30-40透明帶白色

焦磷酸1.4×10-1（第一次）1.1×10-2（第二次）2.9×10-7（第三次）3.6×10-4（第四次）70-100帶白色

磷鉬酸

100以上

阻擋層

硼酸6.4×10-100-600阻擋層

草酸6.5×10-2（第一次）6.1×10-5（第二次）40-60帶黃色

丙二酸1.61×10-3（第一次）2.1×10-6（第二次）80-110帶褐色

丁二酸6.6×10-5（第一次）2.8×10-6（第二次）120以上

白色到黃色

順式丁烯二酸1.5×10-5（第一次）2.6×10-7（第二次）150-225灰黃色

檸檬酸8.4×10-1（第一次）1.8×10-5（第二次）4.0×10-6（第三次）120以上

黃褐色

酒石酸1.1×10-3（第一次）6.9×10-5（第二次）120以上

黃褐色

苯二酸1.26×10-3（第一次）3.1×10-6（第二次）100以上

阻擋層

亞甲基丁二酸

麻蝕，40干涉膜

乙醇酸（羥基醋酸）1.54×10-4麻蝕

蘋果酸（羥基丁二酸）4×10-4（第一次）9×10-6（第二次）

麻蝕，40干涉膜陽極氧化處理的一般概念3、陽極氧化的種類

陽極氧化按電流形式分為：直流電陽極氧化，交流電陽極氧化，脈沖電流陽極氧化。按電解液分有：硫酸、草酸、鉻酸、混合酸和以磺基有機(jī)酸為主溶液的自然著色陽極氧化。按膜層性子分有：普通膜、硬質(zhì)膜（厚膜）、瓷質(zhì)膜、光亮修飾層、半導(dǎo)體作用的阻擋層等陽極氧化。鋁及鋁合金常用陽極氧化方法和工藝條件見表-5。其中以直流電硫酸陽極氧化法的應(yīng)用最為普遍。

表-5鋁及鋁合金常用陽極氧化方法

系列

名稱

電解液組成

電流密度A/dm2電壓V溫度/度

時(shí)間min顏色

膜厚μm備注

硫酸Alumilite（美）

硫酸，10%-20%DC1-210-2020-3010-30透明5-30易著色，耐蝕

硫酸交流法

硫酸，12%-15%AC3-4.517-2813-2520-40透明10-25作油漆底層

硫酸硬質(zhì)膜

硫酸，10%-20%DC2-4.523-100±260以上

灰色34-150耐磨隔熱

草酸

英美法

草酸，5%-10%DC1-1.550-653010-30半透明15

氧化鋁膜（日）

草酸，5%-10%AC1-280-12020-2920-60黃褐色6-18日用品裝飾，耐蝕，耐磨

DC0.5-125-30

半透明

EloxalGxh（德）

草酸，3%-5%DC1-240-6018-2040-60黃色10-20用于純鋁耐磨

EloxalGxh（德）

DC1-230-453520-30幾乎無色6-10膜薄、軟，易著色

EloxalWx（德）

AC2-340-6025-3540-60淡黃色10-20適用于鋁線

EloxalWGx（德）

AC2-330-6020-3015-30淡黃色6-20Al—Mn合金

DC1-240-60

硬質(zhì)厚膜

草酸AC1-2080-2003-560以上

黃褐色

約20以上

較硫酸膜厚約在600μm下高耐磨

DC1-2040-60

陽極氧化處理的一般概念4、陽極氧化膜結(jié)構(gòu)、性質(zhì)

陽極氧化膜由兩層組成，多孔的厚的外層是在具有介電性質(zhì)的致密的內(nèi)層上上成長起來的，后者稱為阻擋層（也稱活性層）。用電子顯微鏡觀察研究，膜層的縱橫面幾乎全都呈現(xiàn)與金屬表面垂直的管狀孔，它們貫穿膜外層直至氧化膜與金屬界面的阻擋層。以各孔隙為主軸周圍是致密的氧化鋁構(gòu)成一個(gè)蜂窩六棱體，稱為晶胞，整個(gè)膜層是又無數(shù)個(gè)這樣的晶胞組成。阻擋層是又無水的氧化鋁所組成，薄而致密，具有高的硬度和阻止電流通過的作用。阻擋層厚約0.03-0.05μm，為總膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外層主要是又非晶型的氧化鋁及小量的水合氧化鋁所組成，此外還含有電解液的陽離子。當(dāng)電解液為硫酸時(shí)，膜層中硫酸鹽含量在正常情況下為13%-17%。氧化膜的大部分優(yōu)良特性都是由多孔外層的厚度及孔隙率所覺決定的，它們都與陽極氧化條件密切相關(guān)。直流電硫酸陽極氧化1、氧化膜成長機(jī)理

在硫酸電解液中陽極氧化，作為陽極的鋁制品，在陽極化初始的短暫時(shí)間內(nèi)，其表面受到均勻氧化，生成極薄而有非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱點(diǎn)（如晶界，雜質(zhì)密集點(diǎn)，晶格缺陷或結(jié)構(gòu)變形處）發(fā)生局部溶解，而出現(xiàn)大量孔隙，即原生氧化中心，使基體金屬能與進(jìn)入孔隙的電解液接觸，電流也因此得以繼續(xù)傳導(dǎo)，新生成的氧離子則用來氧化新的金屬，并以孔底為中心而展開，最后匯合，在舊膜與金屬之間形成一層新膜，使得局部溶解的舊膜如同得到“修補(bǔ)”似的。隨著氧化時(shí)間的延長，膜的不斷溶解或修補(bǔ)，氧化反應(yīng)得以向縱深發(fā)展，從而使制品表