金属铝硬质阳极氧化工艺及热镀锌基础培训.ppt

硬质阳极氧化 热 镀 锌 硬质阳极氧化的作用 屏蔽作用。 耐磨作用。 防腐作用。 铝阳极氧化膜生成的基本原理 铝阳极氧化膜生成的基本原理 阴极上的反应 通电后氢离子得到电子发生还原反应，生成氢气。 阳极上的反应 氢氧根离子失去电子发生氧化反应生成氧气。氧气与阳极上的铝发生氧化反应生成三氧化二铝氧化膜。 膜的生成过程：在通电后的数秒钟内在阳极面上形成附着性强的绝缘性薄膜，一般称为阻挡性氧化膜。生成的氧化膜一部分是可溶的，即氧化膜生成的同时有一部分溶解，从而在膜中生成针孔，使阳极上的电流得以通过。随着氧化膜的成长，电阻也逐渐增大，膜的成长速度随之降低。 铝阳极氧化膜生成的基本原理 膜的最大厚度与电解液的种类和电解条件有关，特别是温度对溶解速度影响很大。这层阳极氧化膜称为多孔质氧化膜。（膜孔层产生于密膜层被电流击穿的部位，电流通过这些部位将使溶液的温度升高，加速了密膜层氧化物的溶解，电流通过每一个膜孔，氧化物有重新在孔底重新形成。） 热效应 铝氧化反应的生成热；电流通过高阻的密膜层和孔膜层内孔的电解液所产生的焦耳热。在高电流密度下阳极氧化时，会出现烧蚀的现象，这是由于电流集中于氧化膜的某些部位，使这些局部的氧化膜温度升高。 氧化种类 根据电解液分为三类 强溶解能力的：盐酸、苛性钠等。 中等溶解能力的：硫酸、草酸、铬酸和磷酸等溶液。 （能够得到厚度和性能上都能满足应用要求的氧化物膜层） 弱溶解能力的：硼酸和硼酸胺。 临界电压：与酸的浓度及温度成反比，与电流密度成正 比。当以恒电压来控制阳极化过程时，在施加一定电压 之初阳极电流密度突然上升，随即下降到极小值，然后 又缓慢的升高。 材质对阳极氧化的适应性 阳极氧化膜的各项性质几乎都与基底金属的组成和结构有关。合金元素对阳极化膜性能的影响要看它在铝合金中的状态结构而定。铝合金的相结构对成膜的影响有下述三种情况： 合金为均相固溶体，在此情况下，合金元素对成膜的行为和膜的厚度以及均匀性均没有明显的影响。 合金中有金属间化合物的第二相存在，但在特定条件下他的化学活性低于或至多等于合金本体的化学活性。这种情况下，金属件化合物在阳极化过程中不被溶解，也不转化为氧化物，但他的存在并不影响合金本体的成膜。 合金中同样有金属间化合物的第二相存在，但在特定条件下作为第二相的金属间化合物在阳极化过程中将被快速溶解，使合金本体成膜困难，以致膜薄而不均匀。 镁 含量小于3%时，以固溶体的形式存在，或者析出甚少，对成膜没有影响；含量大于3%时，合金是非均相的，影响膜的生成。 锰 Al-Mn合金为均相时，能生成无色且有光泽的阳极化膜；但如果合金在结构上是非均相时，即使其含量不高，则锰对阳极化膜的影响也非常明显（带色与失光） 。 铜 Al-Cu系和Al-Cu-Mg系硬铝合金通常是作为重要结构材料，其铜的含量一般在4%以上。这类合金由于第二相CuAl2或CuAl2Mg在阳极化过程中强烈溶解，所以成膜比较薄，厚度极不均匀，防护性能是比较差的，由于铜在合金中的存在将使膜的硬度降低，在某些情况下还会变成疏松的膜层。（对于存在高化学活性第二相的这种类型的铝合金，通常采用脉冲电流进行阳极化可以避免第二相在过程进行中被溶解，因而可以得到厚度均匀和硬度较高的膜层） 锌 锌是Al-Zn-Mg系和Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝合金的主要合金元素（含量大于5%），成膜的厚度较薄，膜的外观是灰色的，但这类合金在阳极化时不易被烧蚀。 硅 铝合金中的含硅分散相在阳极化过程中既不溶解也不氧化，留在膜层内保持不变。这些分散粒子的存在虽不影响合金的成膜，但它的导电性能导致析氧副反应的发生，因而降低了成膜的电流效率。 厚度 膜的厚度取决于阳极氧化时的条件及基底金属的组成和结构。 色泽 1）同所用的电解液的种类有关 色泽 2）合金元素 纯铝：完全无色透明；铁：使膜的颜色变红；锰和硅：棕色和灰色；铬：金黄色的膜层。 电学性质 可以做为电绝缘体。它的击穿电压随基材的性质和膜层的厚度而定。 结合强度和抗拉强度 氧化膜同基材的结合强度非常高；氧化膜通常是脆性的（容易出现在增厚的地方），弯曲时，膜层容易出现微裂纹。 内应力 在铝阳极化膜内常有内应力存在，它对膜层的性能和形貌都会产生一定的影响。。在阳极化过程中随着膜层厚度的增长，原先呈现的压缩内应力转化为拉伸内应力。 硬度和耐磨性 氧化铝本身就是硬度十分高的材料（2000HV），但阳极氧化膜的硬度却比它低很多，而且受膜的生成条件及基材的性质影响而变化很大。通常纯铝上的膜的硬度合金上的膜硬度；直流电源制的膜硬度交流电源制的膜硬度；对于同一电解液，浓度和温度较低所得膜的硬度较高；膜层的厚度越低，