阳极氧化技术课件ppt

250-300 μm（硬质氧化膜）
1）硬度高：常规膜100-300 HV，硬质膜在铝合金上达400600HV，在纯铝上1500HV.
2）吸附性强：易于吸附涂料、粘结剂和染料等.
3）绝缘性能好：高的绝缘电阻和击穿电压.
4）绝热耐热性能好：低的热导率0.419-1.26W/(mK), 耐热 温度可达1500℃。
ab段：阻挡层形成。通电瞬间 迅速形成致密氧化膜，其厚度 与电压成正比，一般0.010.015μm；
bc段：膜孔的出现。阻挡层形 成的同时电解液对其产生溶 解作用。某些部位溶解较多， 被电压击穿，出现空穴，此 时电阻减小，电压下降；
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cd段：多孔层增厚。电压降 到c点趋于平衡，随氧化进行， 电压稍有增加，说明阻挡层 不断被溶解，空穴逐渐变为 孔隙而形成多孔层，电流通 过膜孔又会生成新的阻挡层。 此时阻挡层生成和溶解速度 达到动态平衡，故阻挡层厚 度不再变化，只有多孔层不 断增厚，当多孔层溶解和生 成速度达到动态平衡时，氧 化膜厚度稳定。
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氧化电流密度
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朱祖芳. 铝合金阳极氧化与表面处理技术，北京：化学工业出版社，2010.
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电流密度要根据对氧化膜质量要求和以下几点确定：
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第六节 阳极氧化膜着色简介
着色的作用
装饰 耐蚀 耐磨
着色方法
整体着色 吸附着色 电解着色
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整体着色法
概念：采用特定成分的铝合金或在特殊的电解液中 阳极氧化时，获得氧化膜的同时而着上不同 颜色，又称为自然着色法。
缺点：能耗大，成本高，废水处理困难，色泽不鲜 艳，逐渐被电解着色取代。
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氧化时间
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时间增加，硫酸溶液对膜层溶解作用加剧，使膜孔壁变薄，从而耐磨性变差
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第五节 膜厚及其均匀性的控制
阳极氧化膜厚控制
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阳极氧化膜均匀性控制
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李慕勤，等. 材料表面工程技术，北京：化学工业出版社，2010.
草酸阳极氧化工艺
优点：氧化膜较厚8-60微米，硬度和耐蚀性高，孔隙率低，电 绝缘性好。
缺点：成本高（为硫酸阳极氧化的3-5倍），溶液有毒且稳定性 差。
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李慕勤，等. 材料表面工程技术，北京：化学工业出版社，2010.
阳极（铝件）：H2O-2e [O]+H+ 2Al+3[O] 2Al2O3
阴极（铅板）：2H++2e H2
同时伴随酸对铝和氧化膜的化学溶解反应： 2Al+6H+ 2Al3+ +3H2 Al2O3+6H+ 2Al3+ + 3H2O
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铝阳极氧化特性曲线与 氧化膜生长示意图
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第二节 阳极氧化膜的结构和特点
膜层组成与结构
阻挡层
多孔层
阻挡层：致密无孔的非晶氧 化铝，硬度高。
多孔层：带结晶水的非晶氧化铝，硬度低。由多孔六面柱体
的胞状结构组成，每个单元中心有一小孔，孔一直
贯通到阻挡层，孔壁为较致密的氧化物。
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膜层特点 厚度范围：5-20μm（常规氧化膜）；
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2021/3/10 李慕勤，等. 材料表面工程技术，北京：化学工业出版社，2010.
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铬酸阳极氧化工艺
优点：氧化膜不透明，为浅灰色或乳白色，厚度仅2-5微米， 孔隙率低，所以工件仍能保持原来的精度和表面光洁 度，因此该工艺适用于精密零件。
缺点：膜层软，耐磨性较差，不易染色。
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槽液温度
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2高，膜层孔少径大； 反之，孔多径小。
用电压和时间控制氧化膜厚度时， 如果槽液温度出现大的波动，电流 密度就会发生较大变化，使得膜层 厚度难以控制。
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吸附着色法
概念：将阳极氧化后的铝制品浸渍到带有染料的溶 液中，使多孔层外表面吸附各种染料而呈现 出染料的颜色。
缺点：由于染料存在于多孔层表层，故耐光性、耐 晒性、耐磨性较差。
分类：无机盐着色和有机染料着色。
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1）无机盐着色
特点：耐晒性好，但色种少，色调不鲜艳，与基体结合差。
第三讲 表面改性技术
（阳极氧化技术）
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主要内容
阳极氧化机理 阳极氧化膜的结构和性质 阳极氧化工艺 工艺参数对阳极氧化的影响 膜厚及其均匀性的控制 阳极氧化膜着色简介 阳极氧化新工艺简介
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第一节 阳极氧化机理
阳极氧化：是将零件作为阳极放入特定的电解质溶液 中，在外加电流的作用下，使表面形成具 有保护性氧化膜的表面处理方法。
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李慕勤，等. 材料表面工程技术，北京：化学工业出版社，2010.
2）有机染料着色
特点：色泽鲜艳，颜色范围广，但耐晒性差。
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李慕勤，等. 材料表面工程技术，北京：化学工业出版社，2010.
电解着色法
概念：铝制品阳极氧化后，再在含金属盐的电解液 中进行交流电解，则在多孔层孔隙底部沉积 金属或金属化合物而显色。
5）结合强度高：基体金属直接参与成膜反应，故结合牢固。
6）耐蚀性较好：不耐碱腐蚀，恶劣环境下，要用清漆、蜡 或润滑油进行封闭处理。
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第三节 铝及铝合金阳极氧化工艺
硫酸阳极氧化工艺（以硫酸作为电解液）
工艺流程：表面整平—除油—浸蚀或抛光—阳极 氧化—着色处理—封闭处理—干燥
优点：
其它金属的阳极氧化工艺
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第四节 工艺参数对硫酸阳极氧化的影响 硫酸浓度
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硫酸浓度太高，膜 层中SO3含量升高， 导致膜层松散； 另外对膜层溶解加 剧，使膜层外层孔 径变大，使封孔困 难。