阳极处理

阳极氧化处理

金属或合金的电化学氧化。将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。例如铝阳极氧化，将铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极，在特定条件和外加电流作用下，进行电解。阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝薄层，其厚度为5～20微米，硬质阳极氧化膜可达60～200微米。阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可达250～500千克／平方毫米，良好的耐热性，硬质阳极氧化膜熔点高达2320K，优良的绝缘性，耐击穿电压高达2000V，增强了抗腐蚀性能，在ω＝0.03NaCl盐雾中经几千小时不腐蚀。氧化膜薄层中具有大量的微孔，可吸附各种润滑剂，适合制造发动机气缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力强可着色成各种美观艳丽的色彩。有色金属或其合金（如铝、镁及其合金等）都可进行阳极氧化处理，这种方法广泛用于机械零件，飞机汽车部件，精密仪器及无线电器材，日用品和建筑装饰等方面。

一.铝阳极处理的应用

其用途如下各项

1.耐腐蚀(corrosion resistance):金属的氧化物较金属更安定，所以更耐腐蚀

2.涂装附着性(paint adhesion) :太空及军事零件规格

3.电镀铝:铝经阳极处理后适合电镀，因铝阳极处理表面为不连续氧化铝层，含许多孔，在磷酸镀液中会形成导电性变成可电镀，而许多孔产生内锁反应(interlocking)镀层附着性加强

4.装饰(decorative appearance):用不同铝合金，前处理，阳极处理系统可得非常耐久的各种装饰性表面

5.电绝缘(electrical insulation):阳极处理镀层绝缘性很好并可耐高温而不必改变，应用在电容器(capasitor)工业上

6.照相底板(photographic substrates):阳极处理所形成的多孔表面，将感旋旋光性物质(light-sensitive materials)渗入孔中可得到如同照相底片(photographic film)

7.发射性及反射性(emissivity and reflectivity)太空(aerospace)，电子(electronics)及机械(machinery)等光热应用上

8.耐磨性(abrasion resistance)，低温(-4～10℃)的硫酸电解液阳极处理可得非常硬的阳极镀层(hard anodic coating)具有耐磨特性，应用在齿轮(gears)，活塞(pistons)，叶片(fanblade)，燃料喷角(fuel nozzles)

9.表面分析(surface analysis):铝基材在铬酸(chromic acid)做阳极处理可检测出表面缺陷(surface flaw)用来研究铝材料的冶金性质(metallurgical characteristics)

二.铝阳极处理电解液

1.传统硫酸电解液(conventional sulfuric acid anodizing electrolyte):用在装饰及防护(protective)，厚度在

2.5～30μm，其配方如下:

硫酸:H2SO4 12～25wt%

液温21℃

电流密度260A/m

电压12～22V

铬酸阳极处理电解液(chromic acid anodizing Electrolyte)此液较少用在装饰性，主要用在涂装，特别是军事零件，镀层厚度约10μm，其配方如下：

铬酸chromic acid 3～10%

液温40 ℃

电压慢慢调高(30分钟) 0～40V

电流密度0.3～0.5A/dm2

磷酸阳极处理液(phosphoric acid anodizing Electrolyte)此液主要用在电镀，产生大量的孔加强镀层附着性，其配方如下：

磷酸Phosphoric acid 3～20 V ol %

液温30～35℃

电压50～60V

时间15～30min<

硬质阳极处理液(hard anodizing Electrolyte)此液系将氧化物膜溶解速率降低使氧化镀层厚度大于250μm得到非常硬且耐磨的表面，其配方如下：

硫酸Sulfuric acid 15V ol

液温temperature 0～3℃

电流密度current density 2～2.5A/dm2

电压20～60V

时间60～200分

草酸阳极处理液(oxalic acid anodixing Electrolyte)此液可得黄色镀层(yellow coatings)比传统硫酸液阳极处理镀层硬，其配方如下：

草酸3～10 wt%

液温24～35 ℃

电流密度1～2 A/dm2

时间40～60分

硼酸阳极处理液(boric acid anodizing Electrolyte)此液主要用在制造电容器(electrical capacitors)，柠檬酸液(Citrates)及酒石酸液(Tastrates)也可用。

磺化有机酸(sulfonated Organic Acid )硫酸混合阳极处理液，此液可得青铜(bronze)，金色(gold)，灰色(gray)及黑色阳极处理镀层，其镀层较传统硫酸液的镀层致密(dense)且硬(hard)

三.阳极处理镀层着色(colring Anodic Coating )

着色方法有电解(Electrolytic procedure)，有机染色(organic dyes)，无机染色(inorganic pigments)及电镀金属(Electrolytically deposited metal)等方法

四.封孔(sealing )

封孔为阳极处理的后处理(postanodizing treatment) ，封孔是将镀层的孔(pores)封住成为没有吸附性的表面(nonabsorptive)或将一些物质渗入镀层孔内以改变或改进镀层特性封孔过程(sealing process) 包括溶解氧化物(dissolution)及氢氧化物(hydroxide)再沉(reprecipitation)在孔内或将他的物质沉积在孔内而形成具有特性的致密表面

五.铝阳极处理设备

1.电接触(electrical contact):因阳极镀层不易导电，所以铝的表面最初就须完全接触

2.挂具(racks):用铝或纯钛做挂具，要避免过热(overheating)及弧光(arcing)，铝挂具会形成氧化物层可用苛性钠(caustic soda)溶解掉再用

3.冷却(coolin)及搅拌(agitation)，阳极处理会放出热量，为维持操作温度(operating temperature)需用冷却蛇管(cooling coil )或热交换器(heat exchanger)冷却控制温度，搅拌可用空气或机械搅拌

4.槽里衬(tank linigs):316不锈钢，锑铅(antimonial lead )，碲铅(Tellurium Lead)被用做衬里及阴极，内衬(inert lining)可用橡胶(rubber)，塑料(plastic)，或玻璃(Glass)