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08-2005 FH 电镀工艺学10-136 电镀工艺学 Plating technology 一水合氧化铝生成时，体积增大约33％，从而封闭氧化膜的孔隙。如果水温低于80 ℃ ，则发生以下反应： Al2O3十3H2O → 2AlOOH十2H2O → Al2O3 ·3H2O 三水合氧化铝或三羟铝石(拜尔体bayerite)稳定性差，具有可逆性。在腐蚀环境中，三羟铝石不如勃姆石 稳定，所以热水封闭最好在95 ℃以上进行，故又称沸水封闭。 2.热水封闭工艺 热水封闭应采用去离子水或蒸馏水，微量杂质会毒化水化反应，Ca2+、Mg2+等离子可能沉淀于氧化膜的孔隙内，影响其透明度；Cl－、SO42－等离子则会降低膜的耐蚀性。所以，封闭用水的质量必须严格控制。去离子水的电导率应低于2× 10－4S／cm，有害杂质的允许含量(mg／L)： SO42－ 100； Cl－ 50；NO3－50；PO43－15；F－5； SiO32－5。 水的PH值应控制在5.5～6.5之间。PH值较高时有利于水化反应进行，封闭快； PH值过高，膜的表面容易产生氢氧化钠沉淀，出现粉霜； PH值过低，水化反应缓慢，还会使某些染料发生流色现象。水的PH值可用醋酸调低，或用氨水调高。 水的温度应在95℃以上至近沸点。温度高有利于水向膜孔扩散和加速水化反应，避免生成不良水化产物三羟铝石。 水化反应刚开始很快，在表面形成水化膜后，水向膜孔的扩散速度下降而使反应变慢。所以：封闭需要有一定的时间，并与氧化膜厚度有关。封闭时间以单位膜厚计，每1 μ m 膜厚需要2min~3min，按通常10 μ m厚氧化膜所需封闭时间为20min~30min。 水蒸气封闭机理基本上与热水封闭相同。其效果比热水封闭好，不受水的纯度及pH值影响。水蒸气封闭有助于提高膜的致密程度，还可以防止某些染色膜的流色现象。但设备投资大，生产成本高，操作过程麻烦，一般情况下较少应用。 封闭氧化膜时，蒸汽压力控制在0.1MPa~0.3MPa，蒸汽温度为100℃～110 ℃ ，封闭时间20min～30min。蒸汽温度不宜过高，否则易使氧化膜硬度及耐磨性下降。 4．粉霜及其排除 热水封闭时容易在氧化膜表面形成粉霜。它是从孔壁溶解下来的Al3+离子向外扩散到膜表面，并发生水化作用的结果。粉霜是一种针状的网络结构物质，有很大的表面积，严重影响产品外观，尤其是着色膜的装饰效果；且由于表面疏松，渗透性好，容易导致污染和腐蚀。 为排除这种故障，可在热水中加入少量粉霜抑制剂，以达到既能封闭又不产生粉霜的目的。抑制剂通常使用大分子团的多羟基羧酸盐、芳香族羧酸盐以及大分子的膦化物。大分子物质只在氧化膜表面起作用而不能进入膜孔内。此外抑制剂对水化过程均有程度不同的毒化作用，所以，在选择和使用抑制剂时应遵循大分子物质和低浓度的原则。例如大分子膦化物作为粉霜抑制剂的用量为0.01g/L ~0.02g/L，再与0.04g／L醋酸镍相配伍，可以得到封闭质量合格而又不起粉霜的氧化膜。 2．草酸钛钾法 在草酸钛钾为主的溶液中取得的氧化膜质量好，硬度可高达HV250~300；溶液寿命短，操作要求严格，生产成本高。草酸钛钾法阳极氧化工艺规范如下： 草酸钛钾TiO(KC2O4)2·2H2O 35g/L~45g/L 温度 24℃~28 ℃ 硼酸H3BO3 8g/L~10g/L 电流密度 1A/dm2~1.5A/dm2 柠檬酸C6H8O7 lg/L~1.5g/L 电压 90V~110V 草酸H2C2O4·2H2O 2g/L~5g/L 时间 30min~60min 氧化开始的阳极电流密度为2A／dm2-3A／dm2，在5min ~10min内调节电压至90V~110V，而后保持电压恒定，让电流自然下降。经过一段时间，电流密度便达到一个相对稳定值(1.0A／dm2~1.5A／dm2)，直至氧化结束。 溶液的pH值应控制在1.8~2.0。如果适当增加草酸、柠檬酸，使pH值降至1~1.3，可提高膜层硬度和耐磨性。溶液中草酸钛钾含量不足时，取得的膜层疏松甚至粉化；草酸含量低时膜层薄，过高则膜溶解加快而出现疏松。硼酸和柠檬酸对膜层光泽和乳白色有明显影响，并起缓冲