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阳极氧化的原理及相关知识 铝/铝合金阳极氧化的原理 内容：以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中 ，利用电解作用，使其表面形成氧 化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。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，将发生以下的反应： 在阴极上,按下列反应放出 H2 : 2H + +2e 宀H2 在阳极上,40H -4e t 2H2O + O2, 析出的氧不仅是分子态的氧 （02）,还包括原子 氧（0）,以及离子氧（0-2）,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1203膜：4A1 + 302 = 2A12O3 + 3351J 应指出，生成的氧 并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。阳极氧化的种类阳极氧化早就在工 业上得到广泛应用。冠以不同名称的方法繁多 ，归纳起来有以下几种分类方 法：按 电流型式分有：直流电阳极氧化；交流电阳极氧化；以及可缩短达到要求厚度的生产 时间，膜层既厚又均匀致密，且抗蚀性显着提高的脉冲电流阳极氧化。按电解液分有： 硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。按膜层性 质分有：普通膜、硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极 氧化。直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍 ，这是因为它具有适用于铝及大部分铝 合金的阳极氧化处理；膜层较厚、硬而耐磨、封孔后可获得更好的抗蚀性；膜层无色 透明、吸附能力强极易着色；处理电压较低 ，耗电少；处理过程不必改变电压周期 ，有 利于连续生产和实践操作自动化；硫酸对人身的危害较铬酸小 ，货源广，价格低等优 点。近十年来，我国的建筑业逐步使用铝门窗及其它装饰铝材 ，它们的表面处理生产线 都是采用这种方法。 铝及铝合金阳极氧化法综述 近十年来， 我国的铝氧化着色工艺技术发展较快， 很多工厂已采用了新的工艺技术， 并且在实际生产中积累了丰富的经验。已经成熟和正在发展的铝及其合金阳极氧化工 艺方法很多，可以根据实际生产需要，从中选取合适的工艺。 在选取氧化工艺之前，应对铝或铝合金材质情况有所了解，因为，材料质量的优 劣、所含成份的不同，是会直接影响到铝制品阳极氧化后的质量的。关于这一点，洪 九德、范济同志已有专门论述 （参看《电镀与涂饰》 1982 年第 2 期 P.27） 。比如，铝材 表面如有气泡、划痕、起皮、粗糙等缺陷，经阳极氧化后，所有疵病依然会显露出来。 而合金成份，对阳极氧化后的表面外观，也产生直接的影响。比如，含 1?2%锰的铝 合金，氧化后呈棕蓝色，随铝材中含锰量的增加，氧化后的表面色泽从棕蓝色到深棕 色转化。含硅 0.6?1.5%的铝合金，氧化后呈灰色，含硅 3?6%时，呈白灰色。含锌 的呈乳浊色，含铬的呈金黄至灰色的不均匀色调，含镍的呈淡黄色。一般而言，只有 含镁和含钛量大于 5% 的铝含金，经氧化后可以得到无色透明且光亮、光洁的外观。 在选择好铝及铝合金材料后，自然就要考虑到选取合适的阳极氧化工艺。目前， 我国广泛应用的硫酸氧化法、草酸氧化法及铬酸氧化法，均在手册、书刊上有过详细 的介绍，不必赘述。本文谨就目前在国内正在发展中的一些新工艺，以及国外的一些 方法，作扼要的介绍。 一、国内已发展的新工艺 （一）草酸 - 甲酸混合液交流快速氧化 采用草酸 -甲酸混合液， 是因为考虑到甲酸是一种强氧化剂， 在这样的槽液中， 甲 酸起到对氧化膜内层 （ 阻挡层和障壁层 ）加速溶解，从而使成为多孔层 （即氧化膜外层 ） 的作用。这种槽液的导电率可以得到提高 （ 即可提高电流密度 ），使氧化膜能快速生成。 与纯草酸氧化法相比， 这种溶液能使生产率提高 37.5% ，减少电耗量 （草酸氧化法耗电 量为 3.32 度 /平方米，此法为 2 度 /平方米 ），节约电力 40% 。 工艺配方为：草酸4?5%、甲酸0.55%，三相交流44 士 2伏，电流密度2?2.5A/d m2，温度 30 ± C。 （二） 混合酸氧化 此法于 1976 年正式纳入日本国家标准，并为日本北星日轻家庭用品株式会社所 采用。其特点是成膜快，膜的硬度、耐磨、耐腐蚀性能都比普通的硫酸氧化法高，膜 层呈银白色，适用于印花、着色产品。我国铝制品行业赴日考察后，于 1979 年开始 推荐使用。其推荐工艺配方为 :H2SO4 10?20% , COOHCOOH 2H2O 1?2%，电 压10?20V，电流密度1?3A/d m ,温度15?30 C,时间30分钟。 （三） 瓷质氧化 瓷质氧化主要以铬酸、硼酸、草酸钛钾为电解质，用高电压和较高温度作电解处 理。其膜层外观像瓷器上的釉，有高度的抗腐蚀性能，耐磨性能良好，膜层可用有机 或无机的染料染色，使外观有特殊的光泽和色泽。目前多应用于铝炊具、打火机、金 笔等产品上，很受群