氧化铝材的一般原理

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以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中, 利用电解作用, 使其表面形成氧化铝薄膜的过程, 称为铝及铝合金的阳极氧化处理。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时, 将发生以下的反应：
在阴极上, 按下列反应放出 H2：2H + +2e → H2
在阳极上, 4OH – 4e→ 2H2O + O2, 析出的氧不仅是分子态的氧 (O2), 还包括原子氧(O), 以及离子氧(O-2), 通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化, 形成无水的12O3膜： 4A1 + 3O2 = 2A12O3 + 3351J 应指出, 生成的氧并不是全部与铝作用, 一部分以气态的形式析出。阳极氧化的种类阳极氧化早就在工业上得到广泛应用。冠以不同名称的方法繁多, 归纳起来有以下几种分类方法： 按电流型式分有：直流电阳极氧化；交流电阳极氧化；以及可缩短达到要求厚度的生产时间，膜层既厚又均匀致密, 且抗蚀性显着提高的脉冲电流阳极氧化。按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。按膜层性质分有：普通膜、硬质膜(厚膜)、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍, 这是因为它具有适用于铝及大部分铝合金的阳极氧化处理；膜层较厚、硬而耐磨、封孔后可获得更好的抗蚀性；膜层无色透明、吸附能力强极易着色；处理电压较低,耗电少；处理过程不必改变电压周期, 有利于连续生产和实践操作自动化；硫酸对人身的危害较铬酸小, 货源广, 价格低等优点。近十年来, 我国的建筑业逐步使用铝门窗及其它装饰铝材, 它们的表面处理生产线都是采用这种方法。
6 d3 S& a0 b. M7 K* j阳极氧化膜结构、性质与应用
1) 阳极氧化膜的结构 阳极氧化膜由两层组成, 多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上成长起来的, 后者称为阻挡层(亦称活性层)。
(1) 阻挡层 阻挡层是由无水的A12O3所组成, 薄而致密, 具有高的硬度和阻止电流通过的作用。
. L5 P1 F) R% v4 A(2) 多孔的外层 氧化膜多孔的外层主要是由非晶型的A12O3及少量的r-A12O3.H2O还含有电解液的阴离子。氧化膜的絶大部分优良特性,如抗蚀、耐磨、吸附、绝缘等性能都是由多孔外层的厚度及孔隙率所决定的,然而这两者却与阳极氧化条件密切相关, 因此可通过改变阳极化条件来获得满足不同使用要求的膜层。膜厚是阳极氧化制品一个很主要的性能指针, 其值的大小直接影响着膜层耐蚀、耐磨、绝缘及化学着色能力。在常规的阳极氧化过程中, 膜层随着时间的增加而增厚。在逹到最大厚度之后, 则随着处理时间的延长而逐渐变薄, 有些合金如A1-Mg、A1-Mg-Zn合金表现得特别明显。因此, 氧化的时间一般控制在逹最大膜厚时间之内。
; q! B1 a1 o. N7 u) H2) 阳极氧化膜的性质与应用 阳极氧化膜具有较高的硬度和耐磨性、极强的附着能力、较强的吸附能力、良好的抗蚀性和电绝缘性及高的热绝缘性。由于这些特异的性能, 使之在各方面都获得了广泛的应用。以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中, 利用电解作用, 使其表面形成氧化铝薄膜的过程, 称为铝及铝合金的阳极氧化处理。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时, 将发生以下的反应：在阴极上, 按下列反应放出H2：2H ++2e → H2 在阳极上, 4OH – 4e→ 2H2O + O2,析出的氧不仅是分子态的氧 (O2), 还包括原子氧(O), 以及离子氧(O-2), 通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化, 形成无水的A12O3膜：
4A1 + 3O2 = 2A12O3 + 3351J 应指出, 生成的氧并不是全部与铝作用, 一部分以气态的形式析出。
. d9 N* g$ y$ W; I6 ^1 U5 U阳极氧化的种类阳极氧化早就在工业上得到广泛应用。冠以不同名称的方法繁多, 归纳起来有以下几种分类方法：
按电流型式分有：直流电阳极氧化；交流电阳极氧化；以及可缩短达到要求厚度的生产时间，膜层既厚又均匀致密, 且抗蚀性显着提高的脉冲电流阳极氧化。
按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。
' L. ~% p2 b0 o7 V' Z) D) r/ w按膜层性质分有：普通膜、硬质膜(厚膜)、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。
直流电硫酸阳极氧化法的应用最为 普遍, 这是因为它具有适用于铝及大部分铝合金的阳极氧化处理；膜层较厚、硬而耐磨、封孔后可获得更好的抗蚀性；膜层无色透明、吸附能力强极易着色；处理电压较低,耗电少；处理过程不必改变电压周期, 有利于连续生产和实践操作自动化；硫酸对人身的危害较铬酸小, 货源广, 价格低等优点。近十年来, 我国的建筑业逐步使用铝门窗及其它装饰铝材, 它们的表面处理生产线都是采用这种方法。
文章关键词： 氧化铝材