工业纯铝硬质阳极氧化的工艺研究

工业纯铝硬质阳极氧化的工艺研究

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工业纯铝硬质阳极氧化的工艺研究

刘忆，刘凤霞

（辽宁工程技术大学材料科学与工程系，辽宁阜新$%!&&&）

##［摘#要］#铝硬质阳极氧化法是一种厚层阳极氧化工艺，是铝及铝合金在硫酸电解液中，经过阶梯电流作用而进行的电化学反应。传统铝的硬质阳极氧化需要较低的温度和较高的电压。对工业纯铝在硫酸溶液中采用硬质阳极氧化的方法制取氧化膜的工艺进行了研究，在传统硫酸硬质阳极氧化工艺的基础上进行了改进。相同工艺条件下，在硫酸溶液中加入适量添加剂，可使氧化膜的成长速度大大提高，并拓宽了阳极化允许的温度范围，提高了阳极氧化生产效率。

［关键词］#铝；硬质阳极氧化；添加剂；温度范围［中图分类号］’($)*+*"$#

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=>引>言

铝及铝合金以其比重小、加工性能好、导电和导热性能良好、塑性好、抗大气腐蚀能力强、易于成型、价格便宜等优点而在

［$］

轻工、建材、航天、电子等领域得到广泛的应用。

能方面都能得到优化，满足较高要求。

本文采用硫酸硬质阳极氧化法，通过比较在传统硫酸电解液和加入添加剂的硫酸电解液中生成的氧化膜的性能，讨论了添加剂对硬质阳极氧化工艺条件的影响。

铝及铝合金表面极易生成一层极薄的氧化膜（厚度约&+&$

［%］U&+&%!5），在大气中有一定的抗腐蚀能力。但由于这层氧

?>试>验

?+?>试样及预处理

试验所用材料为工业纯铝B%，规格为%&55V$&55V%55，以!&55V$&55V%55的铝片作为阴极。工业纯铝的成分如表$所示。

##将裁剪下来的铝片用金相砂纸打磨，经,;%W!抛光液抛光后，进行预处理：脱脂（除油）$水洗$*X氢氧化钠碱蚀$*X稀硝酸化学出光$水洗。处理后，试样表面呈现银灰色。

化膜是非晶的，它使铝制品表面失去原有的光泽；此外，氧化膜疏松多孔、不均匀，抗蚀能力较弱，且容易沾染污迹。因此，铝及铝合金制品通常需要进行氧化处理。

硬质阳极氧化法是一种厚层阳极氧化工艺，是铝及铝合金在低温硫酸电解液中，经过阶梯电流作用而进行的电化学反应

［!］

。它除具有一般硫酸氧化膜的性质外，还能够使其表面在

硬度、耐磨性、结合强度、滑动性能、电穿透强度以及耐蚀性等性

［收稿日期］%&&.-&)-%$

［作者简介］刘忆（$T".-），女，四川中将人，教授，硕士，从事复合材料及耐磨材料研究。

工业纯铝硬质阳极氧化的工艺研究

刘忆等#工业纯铝硬质阳极氧化的工艺研究

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表!"工业纯铝#$的组成

类别工业纯铝

牌号$%

铝含量’&&’"(

主要杂质含量

铁

硅

铜

杂质总和()’,)(

()’%*(()’%)(()’)+)(

!’$"阳极氧化

本试验采用恒电压直流阳极氧化法。试验所用电解液为%种，一种为普通硫酸阳极氧化，另一种在硫酸阳极氧化溶液中加入了经筛选的添加剂。采用相同的工艺条件，研究添加剂对成膜时溶液的工艺温度及氧化膜生长速度的影响。

电解液-：.%/0,####+1)23$电解液4：.%/0,####################

甘油添加剂电流密度电压时间

+1)23$+)563$+)23$)7%*8+’%7%’*-395%+)7%%:")5;<

图+#同一时间下的氧化膜厚度/=>图

化过程中，随着氧化时间的延长，膜的成长速度低于氧化初期的成长速度。这是因为在氧化过程中，膜的溶解和成长是一对矛盾，随着氧化时间的增加，氧化膜加厚，溶解和成长趋于平衡，膜成长速度下降。当溶解速度等于成长速度时，氧化膜将不再加厚。而加入添加剂后，由于添加剂的加入降低了溶解速度，所以长时间电解，其膜成长速度也不会下降太多，从而可以得到较厚的氧化膜。

从表!可以看出，随着添加剂加入量的增加，膜的成长速度随之增加。当添加量为+)23$时，氧化膜成长速度明显增加，继续增加添加剂的量，膜的成长速度变化不大。考虑综合因素，确定添加剂的添加范围在+)7%)23$。

工艺条件：温度

$"试验结果及讨论

$’!"添加剂的作用

阳极氧化时，铝表面的氧化膜的成长过程包含%个方面：膜的电化学生成过程和膜的化学溶解过程，两者缺一不可。只有使膜的成长速度大于溶解速度，氧化膜才能成长、加厚。普通硫酸阳极氧化，一般只能得到几十微米厚的氧化膜。为得到较厚的氧化膜，我们通过大量的筛选试验工作，以有机酸及其盐为选择对象，试验了乳酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸、乙酸钠、柠檬酸钠等多种材料。在氧化成膜效果理想的状态下，以价格最低为优选，从而降低溶液成本。本试验将苹果酸钠加入到硫酸阳极氧化溶液中，在相同工艺条件下，可大大提高氧化膜的成长速度。试验结果如表%、表!所示（工艺条件：!-为%-395%，温度为+*8，表!中氧化时间为")5;<）。图+为试样分别在-、4液中氧化")5;<后所得膜的/=>像。

表$"添加剂对膜厚的影响时间35;<-液中所得膜厚3!54液中所得膜厚3!5

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")+)"’)

$’$"硫酸浓度的影响

氧化膜的成长速度与电解液中硫酸浓度有着密切的联系。通常，随着硫酸浓度的增加，氧化膜的溶解 …… 此处隐藏：2434字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……