电镀工艺学-17.ppt
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1、第9章 金属的氧化、磷化和着色,9.1铝合金氧化与着色,性质概述: 银白色金属,原子量26.98, 密度2.7g/cm3, 熔点659.8,标准电极电位-1.66V, 纯铝的强度低; 铝是两性金属,化学性质活泼,易形成氧化膜; 铝合金具有较高机械强度,优良导热性及导电性。,化学氧化、 电化学氧化、 微弧氧化,()化学氧化原理 在含有氧化剂的弱酸性或弱碱性溶液中生成致密的耐蚀性高的膜层。 弱碱性溶液: Al3+OH- AlOOH-Al2O3H2O 厚度可达34m 弱酸性溶液:(磷酸、铬酸和氟化物) Al3+ H3PO4 Al2O3、 AlPO4、 Cr2O72- CrPO4薄膜 厚度可达到23m
2、,9.1.1铝及铝合金化学氧化,适用于纯铝及铝锰、铝镁等合金,但不适合含铜量高于4的铝合金,适用于含铜的铝合金,但不适合于含镁量高于5的铝合金,适用于大多数铝合金,也适用于硬铝合金;,无色至带黄绿的灰蓝色,厚0.55m,致密,硬度及耐蚀性高,需封闭处理,无色至彩虹色,适用于处理后需变形的零件,也适合铝铸件,不需封闭处理,转化膜后需涂装处理的铝薄板卷材,()铝及铝合金化学氧化工艺,目的:提高其耐蚀性。 封闭方法: )重铬酸钾 3060 g/L, 温度9095,时间510min; )铬酐 5g/L, 温度4045,时间10s15s。 注意事项: 作为涂装底层时则不进行封闭。,()铝及合金化学氧化后
3、封闭处理,铅板、不锈钢板为阴极,阳极氧化:(Anodizing,Anodic oxidation) 将铝及其合金置于适当的电解液中作为阳极电解处理。 厚度可达几十至几百微米. 耐蚀性、耐磨性及装饰性等有明显的提高。 不同电解液及工艺,可获得不同性能的氧化膜层。,9.1.2铝及合金的电化学氧化,铝阳极氧化膜特征,耐蚀性-膜厚与封孔的质量影响性能 硬度和耐磨性-HV普通=300, HV硬质=500 装饰性-染色、着色 有机涂层或电镀层附着性 电绝缘性-绝缘击穿电压30V/m, 有的甚至达到200V/m. 透明性 功能性-微孔中沉积功能性微粒 电磁、催化、传感、分离功能,铝合金表面工艺技术举例,建筑
4、铝型材阳极氧化处理和喷涂流程 封闭 脱脂碱洗出光阳极氧化电解着色电泳 脱脂酸洗化学转化静电喷涂 固化成膜 固化成膜,通用工业用铝合金部件(机械、电器)阳极氧化处理流程 草酸法封孔 脱脂碱洗出光硫酸法(染色) 封孔 硬质阳极氧化法,铝合金表面工艺技术举例,装饰用铝合金部件(汽车装饰部件、照相机部件)阳极氧化处理流程 机械喷砂阳极氧化染色封孔 (人工修整 振动抛光) 脱脂化学抛光阳极氧化封孔 电化学抛光阳极氧化封孔,铝合金表面工艺技术举例,具有较好的导电能力; 降低欧姆电阻所产生的热量; 使氧化反应正常进行; 电解液对金属铝和氧化膜有一定的溶解能力。,对电解液的基本要求:,对氧化膜不溶解的酸: 得
5、到极薄的无孔层,膜不能加厚。 硼酸、柠檬酸、戊二酸 溶解能力不能过强:得不到膜。 盐酸、氢氧化钠 中等溶解能力的酸:常采用 硫酸、磷酸、铬酸、草酸等。,例如:,铝及合金阳极氧化过程的电极反应,阳极反应:,阴极反应:,化学溶解反应:,临界电压,阳极氧化电压一时间曲线分析,(1) 铝及合金阳极氧化膜形成机理,下降幅度为10%-15%, :无孔层形成 (阻挡层) 特点:氧化膜的生成速度溶解速度。 临界电压受电解液温度的影响很大。 膜具有较高的电阻, 如:普通硫酸液,采用1318V槽电压,无孔 层厚度约为0.010.015m。,(1) 铝及合金阳极氧化膜形成过程,膜孔的出现 电解液对膜层有溶解作用,电
6、压下降。 电化学反应可继续进行,氧化膜继续生长。 多孔层的增厚 氧化膜的生成与溶解在每个孔穴的底部进行,孔穴不断加深形成孔隙和孔壁。氧化膜的生长是向着金属那一面进行。,电渗示意图,因电位差的影响,带电质点相对于固体壁发生电渗作用,即贴近孔壁带正电荷的液层向孔外流,而外部新鲜电解液沿孔的中心轴流入孔内,促使孔内的电解液不断更新,从而使孔加深扩大。,电渗的作用:,工艺流程: 表面前处理阳极氧化着色处理封闭处理 常用工艺: 普通硫酸阳极氧化工艺 硬质阳极氧化 铬酸阳极氧化 草酸阳极氧化 磷酸阳极氧化,(2)铝及合金阳极氧化工艺,特点:槽电压低、维护方便,成本较低; 允许杂质含量范围较宽; 膜层厚度为
7、520m、吸附性好; 用途:铝件的防护和装饰。 注意:不适用于孔大的铸铝件、点焊和铆接 组合件。,普通硫酸阳极氧化工艺,硫酸质量浓度的影响 浓度高,膜化学溶解速度加快,膜软薄,空隙多,吸附力强,染色性能强。 浓度低,氧化膜生长速度较快,空隙较低,硬度高,耐磨性和反光性好。 温度的影响 10-20C,氧化膜多孔,吸附性好,有弹性,宜染色 高于26C,氧化膜疏松且硬度低; 低于10C,氧化膜厚度增大,硬度高,耐磨性好,空隙低,电流密度的影响 提高电流密度,生长速度较快,氧化时间缩短,膜层化学溶解量减少,膜较硬,耐磨性好。 过高,放热大,膜溶解作用增加,导致生长速度反而下降。 过低,氧化时间很长,膜
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