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硬质铝型材阳极氧化工艺电解方法及原理介绍
2016-11-11 11:45:27
硬质铝型材阳极氧化工艺电解方法及原理介绍
硬质铝型材阳极氧化是一种厚膜铝型材阳极氧化法,这是一种铝和铝型材特殊的铝型材阳极氧化表面处理工艺。此种工艺,所制得的铝型材阳极氧化膜最大厚度可达250微米左右,在纯铝上能获得1500kg/mm2的显微硬度氧化膜,而在铝型材上则可获得400~600kg/mm2的显微硬度氧化膜。其硬度值,氧化膜内层大于外层,即阻挡层大于带有孔隙的氧化膜层,因氧化膜内有松孔,可吸附各种润滑剂,增加了减摩能力,氧化膜层导热性很差,其熔点为2050℃,电阻系数较大,经封闭处理(浸绝缘物或石蜡)击穿电压可达2000V,在大气中较高的抗蚀能力,具有很高的耐磨性,也是一种理想的隔热膜层,也有良好的绝缘性,并具有与基体金属结合得很牢固等一系列优点,因此在国防工业和机械零件制造工业上获得及其广泛的应用。主要应用于要求高耐磨、耐热、绝缘性能好等的铝和铝型材零件上。如各种作为圆筒的内壁,活塞、汽塞、汽缸、轴承、飞机货舱的地板、滚棒和导轨、水利设备、蒸汽叶轮、适平机、齿轮和缓冲垫等零件。用硬质氧化工艺来代替传统的镀硬铬镀层,与硬铬工艺和无氰镀锌工艺相比它具有成本低,膜层结合牢固,镀液,清洗废液处理方便等优点。但此工艺所得膜层的缺点是膜层厚度较大时,对铝和铝型材的机械疲劳强度指标有所影响。

  硬质铝型材阳极氧化电解方法很多,例如:硫酸、草酸、丙二醇、磺基水杨酸及其它的无机盐和有机酸等。所用电源可分为直流、交流和交直流叠加电源等几种,目前广泛应用的有下列两种硬质铝型材阳极氧化。
  (1)硫酸硬质铝型材阳极氧化直流法;
  (2)草酸硬质铝型材阳极氧化交直流重选法。
  其中,硫酸法是目前得到较广泛应用的一种硬质氧化法。
  硬质铝型材阳极氧化原理
  铝型材硬质铝型材阳极氧化原理,就是在电场的作用下,加速铝型材表面氧化膜的形成即用铅板作阴极,铝型材制作阳极,稀硫酸溶液作电解液,当通过直流电时,H+便向阴极移动,产生阴极反应:
  4H2+4e=2H2↑
  而OH-便向阳极运动产生阳极反应:
  4OH--4e=2H2O+2O↑
  当在阳极上失去多余的电子,所析出的氧呈原子状态,由于原子状态的氧要比分子状态的氧更为活泼,更易与铝起反应:
  2A1+3O→A12O3
  上述—反应在铝和铝型材制件表面是均匀地,同时进行地。
  氧化膜随着通电时间的增加,电流增大而促使氧化膜增厚。与此同时,由于(Al2O3)的化学性质有两重性,即它在酸性溶液中呈碱性氧化物,在碱性溶液中呈酸性氧化物。无疑在硫酸溶液中氧化膜液发生溶解,只有氧化膜的生成速度大于它的溶解速度,氧化膜才有可能增厚,当溶解速度与生成速度相等时,氧化膜不再增厚。当氧化速度过分大于溶解速度时,铝和铝型材制件表面易生成带粉状的氧化膜。
  硬质铝型材阳极氧化的电解液时在-10℃~+5℃左右的温度下电解。由于硬质铝型材阳极氧化所生成的氧化膜层具有较高的电阻,会直接影响到电流强度的氧化作用。为了取得较厚的氧化膜,势必要增加外电压,其目的是为了消除电阻大的影响,而使电流密度保持一定,但电流较大时会产生激烈的发热现象,加上生成氧化膜时会放出大量的热量,使零件周围电解液温度剧烈上升,温度上升将会加速氧化膜的溶解,使氧化膜无法变厚。另外,发热现象在膜层与金属的接触处最严重,如不及时解决,加工零件的局部表面会因温度上升而被烧坏。解决办法,就是采用冷却设备和搅拌相结合。冷却设备使电解液强行降温,搅拌是为了使整槽电解液温度均匀,以利于获得较高质量的硬质氧化膜。

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