铝的阳极氧化和着色

铝的阳极氧化和着色--．.

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铝的阳极氧化和着色

-添加剂甘油对氧化膜性能的影响

摘要

电解质种类、电流密度、通电时间、温度以及添加剂等因素对氧化铝多孔膜的形成过程有显著影响。在电解液中加入甘油作为添加剂,不但可以增加阳极氧化形成的多孔膜的厚度,而且有利于增强氧化膜的韧性。本文在固定其它因素为文献最优值的情况下，探究甘油用量对铝的阳极氧化的影响。采用高纯铝作阳极,铅网作为阴极,在硫酸溶液中进行恒压阳极氧化,以铝片的着色效果、耐腐性、膜厚测定为表征手段。结果发现, 表明添加一定量的甘油能增强氧化膜的性能,但添加量多了反而会减低氧化膜性能。对于氧化膜不同的性能方面随甘油添加剂用量的变化程度有待近一步探究。

关键词:氧化铝多孔膜阳极氧化有机添加剂甘油

Ａbstraｃｔ

The propertieｓoｆalｕmina memｂrａne ａre afｆecteｄby mａny factorｓ, inｃludiｎｇthe kind of electｒoｌｙtｅ, curｒeｎt ｄensitｙ，poｗｅｒｏn time, tempｅrａtuｒe, addｉtivｅand so on．Ｇｌｙceｒｏｌwas addｅd as anａｄditｉｖe，which can notｏnlｙｉncｒeａse the tｈickness of aｌumiｎa meｍｂraｎe,but also eｎhancing the tougｈnｅsｓof a ｌuｍiｎaｍembrane.Ｔｈｉs ｐapｅｒｄiscusｓｅs the infｌuencｅoｆglycｅroｌadditiｏn on the anodｉc oxｉdation of aluｍinｉum, based ｏn ｏthｅr factoｒｓunder tｈｅconｄition of opｔiｍal value．We Ｓelｅcｔt ｈｅhｉｇh pｕrｅaluminum as anode aｎｄｌead net as tｈe cａtｈo ｄe，putｔｉnｇthｅm in suｌfuriｃａcid solution for anｏdｉzing.At lasｔ,ｗe ｔｅstｔｈｅcｏloｕr efｆｅｃt, ｃｏrｒosion ｒesistance aｎｄthickneｓs of the ａlｕｍｉna membｒane. Iｔｔuｒns ouｔthａｔａd ｄinｇａｃｅrｔａiｎaｍouｎt ｏｆｇｌyｃｅrol can ｅｎhancｅｔｈe prｏperties of aluminａｍeｍbraｎe, ｂut adｄing ｍore cａｎreducｅｔhe propeｒtiｅs ｏｆit.

Keywoｒdｓ：aｌuminaｍembranｅａｎodiｃoxidatｉon organｉc additｉｖｅgｌｙcerol

1 研究进展

铝对氧具有较强的化学亲和力，表面极易生成一层极薄的氧化膜,起到一定的防护作用。但该层氧化膜孔隙率大，机械强度低,抗蚀和耐磨性都不能满足防腐蚀要求，从而真正地保护铝基体。

随着铝制品工业的不断完善发展,人们开始采用各种方法以达到工艺上的要求, 阳极氧化法就是其中最为常用的一种。阳极氧化法为电化学方法。利用此法可在铝(或铝合金）的表面生成致密的优质氧化膜，其厚度可达几十至几百微米,有效提高铝的耐腐蚀性。此外,所形成的的氧化膜存在均匀的孔隙，可用有机染料进行染色处理，经封闭后色泽稳定，使铝材应用更加广泛。根据氧化膜的用途也在阳极氧化的同时,进行其它工艺得到相应的氧化膜。

铝的阳极氧化工艺最早出现在20世纪20年代,50年代已广泛使用。阳极氧化方法除了硫酸阳极氧化法，还有其它酸及混合酸的不同氧化法。其中采用较多的是硫酸阳极氧化法、草酸阳极氧化法和混合酸法。阳极氧化过程中,开始阶段普遍使用直流电源,现在大量使用交流、交直流叠加、方波脉冲电源。在普通阳极氧化方法之上，有发展出硬质阳极氧化法、复合阳极氧、微弧氧化法等[1]。

阳极氧化所采用的电解电压、电解液种类、电解时间、温度、添加剂等都会影响形成多孔氧化铝膜的性质及其结构。

其中，采用大量的有机化合物作为添加剂, 通过各种有机官能团来改变上述电化学和化学反应历程, 不但可以拓宽阳极氧化的工艺操作温度范围，而且可以提高氧化膜的厚度, 得到平滑的氧化膜外观表面。这些常用的添加剂是草酸、磺基水杨酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、甘油和三乙醇胺等［1]。

本文重点研究添加剂甘油对氧化膜性能的影响。

卢静芳［２]等人选用含有CＯO－和OH-活性基团的有机羟基酸和盐作为添加剂进行实验，可在１３～45℃或更宽范围内正常生产，且其微孔表面减少,降低了溶解速度。文斯雄[3]在普通硫酸氧化液的基础上添加有机酸(草酸和乳酸）和丙三醇等添加剂，不仅拓宽了阳极氧化的温度,而且缩短了阳极氧化处理的时间。王顺[4]等通过在阳极氧化电解液中添加草酸、丙三醇及NiSＯ4，提高阳极氧化温度上限实现了常温下的硬质氧化。同时，采用正交实验发现，随着甘油含量增加, 氧化膜显微硬度有一定的降低, 磨损量有明显的增加，但添加量大了将不利于提高氧化膜性能,综合考虑氧化膜性能，丙三醇添加量应控制在5 m l/L以内。王为[5]等在草酸电解液中加入甘油作为添加剂,发现甘油的加入将降低阳极氧化时多孔氧化铝膜的生长速度以及氧化铝阻挡层的形成速度,增加了纳米孔阻挡层的厚度,减小氧化铝多孔膜的纳米孔孔径。

２实验部分

２.1 实验原理

阳极氧化原理

以铝制品作阳极,以硫酸、铬酸、磷酸等酸为电解液进行阳极氧化,形成较厚

的Aｌ

２O

3

氧化膜。现以Al为阳极，Pb为阴极,H

2

ＳO

４

为电解质，则电解时，电极

反应为：