化学转化膜资料讲解.ppt

* */46 2、阳极氧化工艺 硫酸阳极氧化 铬酸阳极氧化 草酸阳极氧化 硼酸阳极氧化 * */46 3、着色处理 1）无机颜料着色 机理：物理吸附，即无机颜料吸附于膜层微孔的表面进行填充 2）有机染料着色 机理：物理吸附、化学吸附与化学反应相结合 3）电解着色 机理：在含有重金属盐的电解液中进行电解 * */46 4、氧化膜的封闭处理 孔隙率高，吸附性强，易污染 （1）沸水和蒸气封闭法 γ-Al2O3→ 一水化合物 体积增加33% 三水化合物 体积增加310% 原理：较高温度下无水氧化铝的水化作用 * */46 （2）水解盐封闭法 原理：钴盐、镍盐的极稀溶液被氧化膜吸附后，发生水解 Ni(OH)2, Co(OH)2沉积在氧化膜的微孔中，将孔封闭 * */46 （4）填充封闭法 有机物质 如：透明清漆、熔融石蜡，各种树脂及干性油等。 （3）重铬酸盐封闭法 原理：填充及水化双重封闭作用 较高温度下生成碱式铬酸铝及重铬酸铝沉淀于膜孔， 热溶液使氧化膜产生水化 * */46 * */46 5、影响氧化膜质量的因素 ①硫酸浓度：通常采用15％～20％。浓度升高，膜的溶解速度加大，膜的生长速度降低，膜的孔隙率高，吸附力强，富有弹性，染色性好（易于染深色），但硬度，耐磨性略差；而降低硫酸浓度，则氧化膜生长速度加快，膜的孔隙少，硬度高，耐磨性好。 ②电解液温度：电解液温度对氧化膜质量影响很大。温度升高，膜的溶解速度加大，膜厚降低。因此，生产时必须严格控制电解液的温度。要制取厚而硬的氧化膜时，必须降低操作温度，在氧化过程中采用压缩空气搅拌和比较低的温度，通常在零度左右进行硬质氧化。 * */46 ③电流密度：在一定限度内，电流密度升高，膜生长速度升高，氧化时间缩短，生成膜的孔隙多，易于着色，且硬度和耐磨性升高；电流密度过高，则会因焦耳热的影响，使零件表面过热和局部溶液温度升高，膜的溶解速度升高，且有烧毁零件的可能；电流密度过低，则膜生长速度缓慢，但生成的膜较致密，硬度和耐磨性降低。 ④氧化时间：氧化时间的选择，取决于电解液浓度、温度、阳极电流密度和所需要的膜厚。相同条件下,当电流密度恒定时,膜的生长速度与氧化时间成正比；但当膜生长到一定厚度时,由于膜电阻升高,影响导电能力,而且由于温升,膜的溶解速度增大，所以膜的生长速度会逐渐降低，到最后不再增加。 * */46 ⑤搅拌和移动：可促使电解液对流,强化冷却效果，保证溶液温度的均匀性，不会造成因金属局部升温而导致氧化膜的质量下降。 ⑥电解液中的杂质：在铝阳极氧化所用电解液中可能存在的杂质有Clˉ, Fˉ, NO3ˉ, Cu2+, Al3+, Fe2+等。其中Clˉ,Fˉ,NO3ˉ使膜的孔隙率增加,表面粗糙和疏松。若其含量超过极限值,甚至会使制件发生腐蚀穿孔（Clˉ应小于0.05g/L,Fˉ应小于0.01g/L）；当电解液中Al3+含量超过一定值时，往往使工件表面出现白点或斑状白块,并使膜的吸附性能下降,染色困难（Al3+应小于20g/L）；当Cu2+含量达0.02g/L时，氧化膜上会出现暗色条纹或黑色斑点；Si2+常以悬浮状态存在于电解液中,使电解液微量混浊,以褐色粉状物吸附于膜上。 * */46 ⑦铝合金成分：一般来说,铝金属中的其它元素使膜的质量下降，且得到的氧化膜没有纯铝上得到的厚,硬度也低，不同成分的铝合金,在进行阳极氧化处理时要注意不能同槽进行。 * */46 7.4 微弧氧化 定义：微弧氧化(Microarc oxidation，MAO)又称微等离子体氧化，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。 在微弧氧化过程中，化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化同时存在，因此陶瓷层的形成过程非常复杂，至今还没有一个合理的模型能全面描述陶瓷层的形成。 * */46 1、发展历史 30年代初期，第一次报道了在高电场下，浸在液体里金属表面出现火花放电现象，火花对氧化膜具有破坏作用。后来研究发现利用此现象也可生成氧化膜。 此技术最初采用直流模式，应用于镁合金的防腐上，直到现在，镁合金火花放电阳极氧化技术仍在研究开发之中。 约从70年代开始，美国和德国等用直流或单向脉冲电源开始研究Al、Ti等阀金属表面火花放电沉积膜。 俄罗斯的研究人员1977年开始此技术的研究。他们采用交流电压模式，使用电压比火花放电阳极氧化高，并称之为微弧氧化。 * */46 进入90年代以来，美、德、俄、日等国加快了微弧氧化或火花放电阳极氧化技术的研究开发工作。 我国从90年代初开始关注此技术，目前仍处于起步阶段。 目前俄罗斯在研究规模和水平上占据优势。使用交流电源在铝合金