2011 电镀工艺学第9章 轻金属表面处理.pptVIP

第 9 章 轻金属的表面处理 轻金属 轻金属：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡 比重小于5 或4.5 铝比重2 .7，镁1 .7，钾0.87，钠0.97； 锂 、铷、铯、铍归入稀有金属（分属稀有轻金属） 钛归入稀有金属中的难熔金属。 9.1 铝及其合金阳极氧化 优点： 比重小 比强度高 导电性 导热性 延展性 成型性好 不能自燃 机械强度高 抗腐蚀性好 铝在空气中能自然形成一层厚度为0.01-0.1μm的Al2O3氧化膜。 Al2O3性质： 9.1.1 阳极氧化：将铝及其合金放在适当的电解液中作为阳极进行通电处理，在外加电流作用下，在铝制品（阳极）上形成一层氧化膜的过程。 阳极氧化膜的厚度在10μm -200μm之间，其耐蚀性、耐磨性、电绝缘性和装饰性都有明显的改善和提高。 9.1.2 铝阳极氧化膜应用 1．提高零件的耐磨、耐蚀和耐气候腐蚀 ； 2．经着色处理后，能得到各种鲜艳的色彩。 3．具有很高的绝缘电阻和击穿电压，可以用作电解电容器的电介质层或电器制品的绝缘层； 4．具有多孔性和良好的吸附特性，作为喷漆或其它有机覆盖层的底层，或提高金属镀层或搪瓷层与基体的结合力； 5. 开发中的其他功能用途 在多孔膜中沉积磁性合金作记忆元件、太阳能吸收板、超高硬质膜、干润滑膜、触媒膜等。 9.1.3 铝及其合金阳极氧化的机理 阳极过程： 早期：H2O-2e-＝[O]+2H+ 2Al+3[O]=Al2O3 此外O2析出、 Al3+浓度升高 应用新测试方法提出： Al-3e-→Al3+ 假说：6OH-→3H2O+3O2- Al3++3O2-→Al2O3 阳极氧化膜生成的特性曲线 ？ 曲线ab段 在开始通电后的10s左右，电压急剧上升，这时铝表面生成一层致密无孔的氧化膜(及阻挡层) 曲线bc段 阻挡层膨胀，凹处受电化学和化学溶解出现孔穴，该处电阻下降，电压也就随之下降。 曲线cd段 导电的多孔层，其厚度由１微米至几百微米，硬度也比阻挡层低得多。此时，阻挡层的生成速度与溶解速度基本达到平衡，厚度不在增加，电压保持平稳。 电渗现象 电解液达到孔隙的底部溶解阻挡层 孔内的电解液还必须不断更新 氧化膜的组成和结构 9.1.4 铝及其合金阳极氧化工艺 1、表面准备：除油、酸洗和抛光等。 2、阳极氧化：生成多孔的氧化膜。 3、着色处理：非装饰性制品可不着色。 4、封闭处理。 一、阳极氧化 1、硫酸阳极氧化：成本低，易着色。 2、铬酸阳极氧化：精度高，油漆结合强。 3、草酸阳极氧化：绝缘保护膜。 4、硬质阳极氧化：耐磨、耐热、绝缘。 5、瓷质阳极氧化 ：外观及其他优于硫酸。 硫酸阳极氧化 在硫酸电解液中通过直流或交流电流对铝及其合金进行氧化处理，能得到厚度约５-20μm无色透明的氧化膜，其吸附力强，易于染色，硬度高，经封闭处理后具有较高的抗蚀能力，主要用于防护和装饰。 硫酸阳极氧化工艺简单，操作方便，溶液稳定，电能消耗小，成本较低，允许杂质含量范围较大，适用范围较广。但不适合孔隙大的铸造件、点焊和铆焊的组合件。 硫酸浓度 ↑：速度、孔隙率、硬度 ↓： 铝离子浓度↑：速度、 镍离子 草酸、甘油：缓冲 温度↑： ↓： 电流密度 ： 时间： 搅拌：工件表面温度下降 电源：直流，半波，脉冲，交流电 杂质：Cl- 铬酸阳极氧化 经铬酸阳极氧化得到的氧化膜很薄，一般厚度只有2-5μm， 膜层质软，弹性好，耐磨性差。氧化膜本身呈灰白色或深灰色，不透明，很难染色。孔隙率很低，不经封闭处理即可使用。该膜层与有机涂料有良好的结合力，是油漆等涂料的良好底层。 由于铬酸电解液对铝的溶解很小，形成氧化膜薄，仍能保持零件原来的精度和表面粗糙度，因此，铬酸阳极化适用于公差小和表面粗糙度低的制件以及一些铸造件、铆接件和点焊件，但对于含铜、硅量较高的铝合金制件不适用。 电压：一般是在氧化开始的15min内，使电压逐步由0V 升至25V，维持电流密度在2A/dm2左右，然后再逐步将电压升至40V并维持到氧化结束，总计约1h。 杂质：SO42- 、Cl-和Cr3+ 草酸阳极氧化 草酸阳极氧化能得到8～20μm厚度的膜层，最高厚度可达到60μm。草酸阳极化膜弹性好，硬度较高，具有良好的电绝缘性能，根据铝合金成分的不同，可直接得到银白色、草黄色和黄褐色氧化膜。但着色困难。当采用交流电进行氧化时，能获得较软的弹性好的和电绝缘性良好的氧化膜，可作为铝线绕组的良好绝缘层；也可以作为日用品的表面装饰，还可以用于建筑、机械、电气