利用阳极处理制备铝合金6061-T6氧化膜及特性研究.PDFVIP

第五届全球华人航空科技研讨会 利用陽極處理製備鋁合金6061-T6氧化膜及特性研究* 鄭宗杰,賴祉妤,周鉅強,王麒嘉 1DepartmentofMechanicalEngineering,NationalKaohsiungUniversityofAppliedScience,Kaohsiung807,Taiwan,China 摘要 本研究主要是以草酸(Oxalic acid)與硫酸(Sulfuric acid)對鋁合金6061-T6 施以單一陽極處理(Anodization)所成長的氧 化膜進行特性研究。所要探討的製程參數包含：電解液種類、濃度、及施加電壓。實驗發現陽極處理所得氧化鋁主要為 非晶型態，電流為影響阻障層間氧離子與鋁離子反應快慢的主要因素，在硫酸方面當電壓變大導致反應速率增快的同時 會增加熱能的產生，造成腐蝕速率增加，膜層也會較為鬆散，硬度值與耐電壓值等諸多特性也因此降低，但草酸氧化膜 生長較穩定，結構較為緻密，各項特性也隨著電壓上升而上升。 Keywords: 陽極處理、草酸、硫酸、奈米孔洞 1. 1 1. 11.. 前言 絕熱性皆有不錯的表現，故過去數十年早已有為數 眾多的應用，如利用高硬度增進鋁合金之耐蝕、耐 鋁為六大金屬之一，在地球上含量僅次於氧及 磨，電絕緣性與耐熱性，加以應用於電容工業[5-8]、 矽，產量僅次於鐵，加上鋁質量輕，比強度高，其 合金材料在耐蝕性、導熱性、加工性及表面處理等 再加上不同製作流程還能改變材料本身的特性，如 都有優良的特性。鋁本身沒有磁性，在低溫下(-198 利用奈米壓印在陽極處理可製造出不規則排列與規 則排列結構[9]，以及對於絕熱及化學反應的穩定性， ℃)也不會變脆，仍然保有良好的機械性能。其也富 可以用來製造奈米線、奈米碳管的基材 延展性，可滾軋成薄板或薄膜，拉成細絲或是擠壓 (Template)[10,11]等。 成各種形狀。20世紀末鋁材開始大量使用，進入快 速發展時期，全球需求量逐年上升，不論是在航空、 陽極處理方法主要是將試片置於陽極，以化學 交通運輸及機械製造等都被大量採用。發展至今， 性質較安定的導電材料作為陰極，置入酸性溶液通 鋁合金及鋁鎂合金已經廣泛的運用在各大工業、日 電後，試片表面即會產生反應生成氧化層，成長方 常生活用品以及交通工具上。 式由先前之文獻中得知[12]，規則排列之陽極氧化鋁 孔洞是由於在氧化過程中鋁轉變成氧化鋁時，因局 鋁的活性很強，可以在大氣中夠與氧結合形成 部電場集中效應使表面開始生成孔洞，且過程中鋁 氧化膜，此膜層可保護內部金屬不與大氣接觸，由 離子與氧離子結合形成氧化鋁，體積會有膨脹的現 於自然形成的氧化膜厚度僅僅只有幾十Å到幾百Å， 象。在膨脹比約為1.4 時，此時孔洞因彼此推擠的 結構鬆散且不均勻，因此可藉由化學方法在鋁表面 力量呈現正六邊形狀，並且會產生範圍約在1~3 μ 生成緻密且均勻的氧化鋁，保護鋁基材不受外界腐 m 的區域性規則排列，此外成長過程中機械應力亦 蝕及磨損。在性質上不論緻密性、硬度、耐磨