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工業(yè)鋁型材陽極氧化原理
艾普斯 丨 2017.08.08 丨 1888
? 工業(yè)鋁型材陽極氧化過程機理:
? 以鋁合金型材和工業(yè)鋁型材產品為陽極置于電解質溶液中,利用電解質作用,使其表面形成氧化膜的過程,稱之為鋁合金型材陽極氧化處理。氧化膜的成長過程包含著相輔相成的兩個方面:(1)膜的電化學生成過程;(2)膜的化學溶解過程。兩者缺一不可,而且必須使用膜的生成速度恒大于溶解過程,這樣才能獲得較厚的氧化膜。為此,所選擇的電解液性質及工藝規(guī)范都必須具備這些條件。? 在陽極氧化過程中,由于電位差的作用,帶電質點相對于固體壁發(fā)生電滲液流。電滲液流的存在,是陽極氧化膜得以增長的一個必要條件。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? 鋁合金型材及工業(yè)鋁型材在硫酸溶液內陽極氧化時,氧化膜形成的機理如下,通電以后,陽極和陰極上便發(fā)生如下式的反應:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2H﹢+2e- ------H?↑
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4OH﹣+ 4e- ------2H?O+O?↑
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2AL3﹢3O2﹣------AL?O?+熱量
? 于是,作為陽極的工業(yè)鋁型材中的鋁元素被陽極反應生成的氧所氧化,形成氧化鋁膜(O)[以及離子氧O2ˉ)]。通常在反應式中都以分子氧為代表。在陽極上生成的氧不是全部都與鋁作用生成氧化膜,還有一部分以氣體形式從陽極逸出。
? 按反應式,開始在鋁型材表面形成了一層薄而致密的氧化膜后(這過程實際上可認為是在通電的幾秒鐘內就完成了),一部分膜由于和硫酸起反應而發(fā)生溶解:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Al?O?+H?SO4 ?AL?(SO4)?+3H?O
? 于是,使致密的氧化膜變得多孔。隨之電解液又滲入到空隙(針孔)中同露出的鋁作用生成一層新的氧化膜,使整個氧化膜好像得到了修補一樣,又變得完整了,接著新的、完整的氧化膜又發(fā)生溶解,出現了新的空隙(針孔), 于是被暴露出的工業(yè)鋁型材又被電解溶液氧化成氧化鋁而得到“修補”。如此循環(huán),不斷地靠金屬表面處生成新的氧化膜,也不斷地創(chuàng)造出多孔的外層膜,結果生成了由厚而多孔的外層和薄而致密的內層所組成的氧化膜。氧化處理過程中,內層膜(完整的膜,也稱阻擋層、活性層、介電層)的厚度差不多是隨著改變的,總保持在0.14-0.15μm,而多孔外層膜在一定的處理時間內則是隨著時間而加厚的。工業(yè)鋁型材陽極氧化膜的成長歸納如下:
? (1)新膜是在舊膜下面的金屬表面上直接生長起來;
? (2)孔隙是氧化膜生長中心,孔隙的存在對氧化膜生長具有決定的意義;
? (3)在一系列彼此孤立的孔隙內,新生成的氧化膜向四面八方擴展,彼此匯合,最后便生成了一層厚度均勻的覆蓋層。