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硫酸阳极氧化 AB段阻挡层的厚度与形成电压成正比，形成电压越高，阻挡层越厚；而与氧化膜在溶液中的溶解速度成反比。在普通硫酸阳极氧化时采用13V—18V槽电压，则阻挡层厚度约为0.01μm～0.015μm。温度对形成电压的影响很大，温度高，溶液对膜的溶解作用强，阻挡层薄，形成电压低 BC段 膜孔的出现 阳极电压达到最大值后开始有所下降，这时由于阻挡层膨胀而变得凹凸不平，凹处电阻较小而电流较大，在电场作用下发生电化学溶解，以及溶液侵蚀的化学溶解，凹处不断加深而出现孔穴，这时电阻减小而电压下降。 CD段 多孔层增厚 大约在阳极氧化20s后，电压趋向平稳，随着氧化的进行，电压稍有增加，但幅度很小。 这说明阻挡层在不断地被溶解，孔穴逐淅变成孔隙而形成多孔层，电流通过每一个膜孔，新的阻挡层又在生成。 这时阻挡层的生长和溶解的速度达到动态平衡，阻挡层的厚度保持不变，而多孔层则不断增厚。多孔层的厚度取决于工艺条件，主要因素是温度。由于氧化生成热和溶液的焦耳热使溶液温度升高，对膜层的溶解速度也随之加大。当多孔层的形成速度与溶解速度达到平衡时，氧化膜的厚度也就不会再继续增加。该平衡到来的时间愈长，则氧化膜愈厚。 孔隙的存在和孔内溶液的不断更新，使离子可以通行无阻，因此在多孔层建立过程中电阻变化不大．电压也就比较平稳 氧化膜的显微结构 从电子显徽镜观察证实，阳极氧化膜由阻挡层和多孔层所组成。阻挡层是薄而无孔的，而多孔层则由许多六棱柱体的氧化物单元所组成，形似蜂窝状结构。每个单元的中心有一小孔直通铝表面的阻挡层，孔壁为较致密的氧化物。氧化物单元又称膜胞 表26－1 不同溶液所得氧化膜的性质 溶液 温度 /℃ 形成电压 /V 阻挡层厚度 /nm·V－1 孔径 /nm 孔壁厚 /nm·V-1 孔数 /×109·cm-2 孔体积 ％ 15% 硫酸 4％磷酸 3％铬酸 2％草酸 10 25 40 25 15 60 40 60 1.00 1.19 1.25 1.18 12 33 24 17 0.80 1.10 1.09 0.97 77.0 4.1 8.0 5.7 7.5 4 4 2 阳极氧化工艺流程 机械准备——除油——水洗——浸蚀(或化学抛光、电化学抛光)——水洗——阳极氧化——水洗——着色——水洗——封闭——水洗——干燥 机械准备视需要进行，如抛光轮抛光可得到光亮平滑的表面；喷砂可得到无光泽表面；振动或滚动研磨可进行成批处理，降低表面粗糙度或用以形成砂面；刷光可使表面产生丝纹等特殊装饰效果 铝及铝合金适宜在弱碱性溶液中除油，经常选用各种专利清洗剂。带有抛光膏的零件应先在有机溶剂或 除蜡水中除去。一般在除油后需进行浸蚀，以清除氧化物使表面光洁。毛坯、型材及粗加工件可先在碱液中浸蚀后出光；精度高的零件只在特定的酸溶液中浸蚀。 工艺规范 表26—2 硫酸阳极氧化工艺规范 成分及操作条件 配 方 1 2 3 4 硫酸H2SO4(d=1.84)／g·L－1 草酸C2H2O4·2H2O／g· L－1 甘油C3H8O7 ／g· L－1 180~200 150~160 150~200 5~6 150~160 50 温度/℃ 电流密度／A·dm－2 电压／V 15～25 0.8～1.5 12～22 20±1 1.1～1.5 18～20 15～25 0.8～1.2 18～24 20 1～3 16～18 配方1为通用配方；配方2适合建筑用铝合金，电源用直流或脉冲；配方3、4为有添加剂的溶液。阳极氧化过程中，溶液需适当搅拌，可通入干燥的压缩空气或移动极杆。 硫酸溶液的体积电流密度一般不应大于0.3 A／L；每立方米溶液允许氧化零件面积总和为3.3m2。所以，应控制氧化零件的装载量。合金成分不同或形状差异较大的零件避免在同一槽中氧化，以防止膜厚差别加大。 溶液的控制 配制溶液应采用蒸馏水或去离子水，硫酸最好用化学试剂，如用工业硫酸，其NaCI含量应不大于0.02％。 阳极氧化液中可能存在的杂质有金属离子，如Al3+、Fe3+ 、Cu2+、Pb2+、Mg2+、Mn2+及阴离子Cl－、F － 、NO3－等。金属高于来自铝及铝合金的自身溶解，少量Al3+(1 g／L左右)有益于氧化膜的正常生成。随着Al3+的增加，溶液导电性变差，电压和电流不稳定，膜的透明度、耐蚀性和耐磨性均有所下降。当Al3+大于20g／ L时，铝表面将出现白点或块状白斑，氧化膜的吸附能力下降，着色困难。 Cu2+ 0.02g／L， Fe3+ 0.2 g／L时，氧化膜会出现暗色条纹和黑色斑点，Sn2+ 、Pb2+、Mn2+等会使氧化膜发暗至发黑。阴离子杂质来源于溶液的配制水和洗涤水的带人。 C