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阳极氧化膜生成的一般原理
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。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料,如铅、不锈钢、铝等。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,在阴极上,放出氢气;在阳极上,析出的氧不仅是分子态的氧,还包括原子氧(O)和离子氧,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,形成无水的氧化铝膜,生成的氧并不是全部与铝作用,一部分以气态的形式析出
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铝氧化封闭处理
沸水和蒸气封闭法其原理是:在较高温度下无水氧化铝的水化作用:Al2O3 + nH2O ---> Al2O3·nH2O当密度为3.42的γ-AL2O3水化为一水化合物时,氧化物体积增加33%,而当它水化为三水化合物时,则氧化物体积增加310%,因此,当将氧化好的零件置于热水中时,阻挡层和多孔层内壁的氧化膜层首先被水化,经过一段时间后,孔底逐渐被水化膜所封闭,当整个孔穴被全部封闭时,孔隙的水就停止循环,膜层的表面层继续进行水化作用,直到整个孔隙的口部被水化膜堵塞为止。如采用蒸气,则可更有效地封闭所有孔隙,但蒸气法所用设备及成本都较沸水法高,除非特殊要求,应尽可能使用沸水法。
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影响氧化膜质量的因素主要有:
电解液中的杂质:在铝阳极氧化所用电解液中可能存在的杂质有Clˉ,Fˉ,NO3ˉ,Cu2+,Al3+,Fe2+等。其中 Clˉ,Fˉ,NO3ˉ使膜的孔隙率增加,表面粗糙和疏松。若其含量超过极限值,甚至会使制件发生腐蚀穿孔(Clˉ应小于0.05g/L,Fˉ应小于0.01g/L);当电解液中Al3+含量超过一定值时,往往使工件表面出现白点或斑状白块,并使膜的吸附性能下降,染色困难(Al3+应小于20g/L);当Cu2+含量达0.02g/L时,氧化膜上会出现暗色条纹或黑色斑点;Si2+ 常以悬浮状态存在于电解液中,使电解液微量混浊,以褐色粉状物吸附于膜上。
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