铝合金的阳极氧化案例分析.ppt

选做实验 铝的阳极氧化与着色 主讲教师: 谭小平 一 实验目的 了解铝与铝合金阳极氧化及着色的原理 与方法。 掌握阳极氧化着色的基本操作规程，为今 后参加工业生产提供感性和理性认识。 二 实验原理 以经过预处理的铝试样作为阳极，在适当的电解液中，在外加电流作用下生成氧化膜(Al2O3层）的过程称为铝的阳极氧化。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢、铝等。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。同时该过程中伴随有铝的溶解、离子迁移，离子在电极上放电以及其他反应过程。 图1 铝的阳极氧化膜结构 阳极氧化膜由两层组成：⑴靠近基体的致密的内层即阻挡层（也称活性层） ⑵多孔的厚的外层 氧化膜的大部分优良特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所决定的， 它们都与阳极氧化条件密切相关。 影响氧化膜生长和质量的因素：⑴电解液的温度⑵电流密度⑶阳极氧化时间 硫酸浓度对氧化膜厚度的影响不大，为获得中等厚度、多孔而易于着色和封 闭、抗蚀性较高的膜层，浓度最好为15%-20%。 着色：氧化膜的多孔结构决定了它的高度吸附能 力，可以通过各种手段使阳极氧化膜具有 各种颜色。 常用着色方法与特点： 方法：吸附着色、整体着色和电解着色。 特点：吸附着色工艺简便，但固色能力和耐光 性都较差；相对而言，整体着色阳极化和 电解着色二步法工艺较复杂，但它们的吸 附能力强，与基体结合牢固。其中整体着 色可以在阳极化槽中直接得到有色的膜， 而电解着色二步法是在阳极氧化后再加一 步电解着色，电解得到的金属微粒沉积在 阳极氧化膜的孔底，见图2。 图2 三种着色阳极化膜的特征 注意：⑴某些染液中有硫酸存在，会使膜层着色不上。即使硫酸对染料无影响， 也会使染料的pH值下降，导致色调的变化。因此，着色前制品的清洗尤为重要。 ⑵严禁油污进入染液中，否则着色表面容易出现条纹或污斑缺陷。 ⑶为保证着色均匀、色泽一致，铝件阳极氧化处理条件必须一致，染色条 件也应一致。 三 实验设备及材料 直流稳压电源、铅电极、铝电极、烧杯、 夹具、温度计、茜素红、硫酸、硝酸、磷酸 以及氢氧化钠。 四 实验步骤与方法 1. 实验溶液配制（已配） (1) 10%NaOH溶液 (2) 10%硝酸溶液 (3) 15~20%硫酸溶液 (4) 化学抛光液（78%磷酸+11%硫酸+11%硝酸） (5) 2～5%茜素红着色液 2. 试样准备 (1) 用夹具夹紧试样 (2) 去油(在60~70℃下，在10%NaOH溶液中浸泡1min) (3) 清水洗净并干燥 (4) 化学抛光(在常温下浸泡2min ，将试样表面进一步去 油整光) (5) 水洗（先热水冲洗，再冷水冲洗）并干燥 (6) 出光处理(在10%硝酸溶液中浸泡10min，冷水冲洗 并干燥) 3. 阳极氧化 在硫酸溶液中，用铅板作为对电极，阳极氧化 30min ，温度18~20 ℃ ，电流密度为1.5- 2.0A/dm2（实验中稳流电流取0.2A），冷水冲 洗并干燥。 4. 着色处理 在50~65℃下，在2～5%茜素红着色液中浸泡 1min ，水洗干燥。 5. 封孔处理 沸水中煮30min。 为了提高阳极膜的防护性能和经久保持膜的着色效果，阳极氧化膜需要在热水中封闭。一般认为封闭过程是无定形氧化