铝及铝合金的化学导电氧化

铝及铝合金的化学导电氧化

1 工艺流程

零件验收→初步准备→装挂→化学除油→温水洗→冷水洗→出光→冷水洗→碱腐蚀→温水洗→冷水洗→出光→冷水洗→导电氧化→冷水洗→温水洗→干燥→拆卸→检验→包装。

2 工艺流程说明

2.1 验收

零件的表面质量应符合设计图纸规定。点焊组合件应无焊点发黑的现象。板料应无用砂纸打磨包铝层被破坏的现象。如有碰伤及划伤等的情况应事先提出，协调完毕才可进行下道工序。碰伤或划伤的痕迹在氧化后的彩虹色膜层中会显得很清晰。

2.2 初步准备

用汽油、酒精、丙酮或硝基稀料擦洗零件表面的油脂及标记。清除保护胶纸或胶膜。

2.3 装挂

零件装挂可采用铝丝、钛材、尼龙或PVC等制成的挂具。形状复杂零件应注意，凹部向上，以避免形成气袋，夹具与零件接点应尽量小，防止出现大的夹具印。处理过程中可利用改变装夹点来使夹具印完全消失。

2.4 化学除油

磷酸钠Na3PO4·12H2O(工业级) 50~70 g/L

硅酸钠Na2SiO3(工业级) 25~35 g/L

十二烷基磺酸钠8~12 g/L

T 75~85 ℃

t 8~12 min

2.5 温水洗

水温为35~60℃之间。

2.6 出光

硝酸HNO3(d=1.42)(工业级) 300~500 g/L

铬酐CrO3(化学级) 5~15 g/L

T 室温

t 出光为止

2.7 碱腐蚀

氢氧化钠NaOH(工业级) 20~35 g/L

碳酸钠Na2CO3(工业级) 20~30 g/L

T 50~60 ℃

t <2min

2.8 导电氧化

⑴配方一：

铬酐CrO3(化学级) 3.5~4.0 g/L

重铬酸钠Na2Cr2O7(化学级) 3.0~3.5 g/L

氟化钠NaF(化学级) 1 g/L

T 35~50 ℃

t 3~8 min

此配方中铬酐和重铬酸钠是生成氧化膜的主要成分.应随着使用过程的消耗,按分析结果不断添加。如果含量过低则影响膜的颜色，而且结合力不牢。氟化钠是活性剂，在氧化中起催化作用。其含量高时氧化时间短，膜的颜色深；含量低时氧化时间长，膜的颜色浅。氟化钠的

含量高低除了可以通过分析判断外，还可以根据零件氧化时放出气泡的快慢、大小、多少来判断，一般零件放入溶液中，10s以内有气泡出现为正常。

⑵配方二：

铬酐CrO3(化学级) 4 g/L

氟化钠NaF(化学级) 1 g/L

铁氰化钾K3Fe(CN)6 0.5 g/L

T 20~40 ℃

t 1~5 min

配方二氧化后的膜层为彩虹色，但膜层稍薄，导电性更优于配方一。但膜层需后处理填充一下，后处理配方为：

重铬酸钾(或重铬酸钠)(化学级) 30~50 g/L

T 90~95 ℃

t 5~10 min

配方二通常适用于与喷漆工艺连接紧密的情况下使用。

3 溶液配制

在塑料槽中加入2/3体积的蒸馏水(纯净水或去离子水)，依次加入各种药品，搅拌至完全溶解。搅拌棒易使用PVC棒或尼龙棒。然后加水至规定体积搅拌均匀，进行试氧化，合格后投入生产。

4 溶液维护

⑴经常保持液面清洁，不允许有油污及机械杂质漂浮。

⑵溶液每半年过滤一次，以清除固体杂质。

⑶防止其他溶液带入氧化液中。

⑷溶液温度不可过高，以防止氟离子蒸发。

⑸根据零件处理量定期分析溶液，并按分析结果调整溶液各组分的比例。

铝及铝合金的电化学氧化(导电氧化):

在电解质溶液中,具有导电表面的制件置于阳极,在外电流的作用下,在制作表面形成氧化膜的过程称为阳极氧化,所产生的膜为阳极氧化膜或电化学转化膜.

电化学氧化膜与天然氧化膜不同,氧化膜为堆积细胞结构,每个细胞为一个六角柱体,其顶端为一个圆弧形且具六角星形的细孔截断面.氧化膜有两层结构.靠近基体金属的是一层致密且薄,厚度为0.01~0.05μm的纯AL2O3膜,硬度高,此层即为阻挡层;外层为多孔氧化膜层,由带结晶水的AL2O3组成,硬度较低.

电化学氧化按电解液的主要成分可分为:硫酸阳极氧化,草酸阳极氧化,铬酸阳极氧化;按氧化膜的功能可分为:耐磨膜层,耐腐蚀膜层,胶接膜层,绝缘膜层,瓷质膜层及装饰氧化.

另外铝的表面处理可以用电镀的方式,提高硬度先镀底铜再镀硬铬,装饰可以镀装饰铬,另外阳极氧化也可进行着色处理.

由于我手头没有电子版的材料,以上都是在我的工具书中查得,没有详细的图解在此表示歉意.

参考资料：北京工业大学出版社《材料工程丛书-表面处理手册》

铝合金表面处理有很多种,比如硬质阳极氧化,铬酸阳极氧化,硫酸白色,黑色,蓝色,红色阳极氧化,瓷质阳极氧化......等等.它们的膜层后度不同,硬度也不同,功能也有所不同.其实这些都是根据铝合金的材料不同的不同而改变

阳极氧化膜具有较高的硬度和耐磨性、极强的附著能力、较强的吸附能力、良好的抗蚀性和电绝缘性及高的热绝缘性。由於这些特异的性能, 使之在各方面都获得了广泛的应用。以铝或铝合金制品为阳极置於电解质溶液中, 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,2H ++2e → H2 在阳极上, 4OH –4e→ 2H2O + O2,析出的氧不仅是分子态的氧(O2), 还包括原子氧(O), 以及离子氧(O-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A12O3膜：

4A1 + 3O2 = 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, 且抗蚀性显著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?br> 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於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, 有利於连续生产和实践操作自动化.

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放在碳酸氢钠溶液中,进行电解.开始生成氢氧化铝.由于极薄的氢氧化铝增加了铝版的电阻,在电解过程中，铝版表面发热，由于氢氧化铝不稳定，受热分解变成氧化铝。这是正极。负极没变化。

铝是两性元素，与氢氧化钠反应放出氢气，生成偏铝酸钠，得不到氢氧化铝，更别说氧化铝了。至于比例，本人不清楚。不好意思。

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