阳极氧化处理的一般概念
阳极氧化处理的一般概念
1、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。 2、阳极氧化电解溶液的选择 阳极氧化膜生长的一个先决条件是，电解液对氧化膜应有溶解作用。但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。适用于阳极氧化处理的酸性电解液见表-4。 表-4 氧化处理的酸性电解液 酸类
电离常数
形成电压
基膜颜色 硫酸 2×10-2（第二次电离的H+） 12-20 透明、无色 铬酸 30-40 不透明、带白色 磺基水杨酸 40-70 透明带灰色 氨基磺酸 30-40 带灰色 磷酸 1.1×10-2（第一次）7.5×10-8（第二次）4.8×10-13（第三次） 30-40 透明带白色 焦磷酸 1.4×10-1（第一次）1.1×10-2（第二次）2.9×10-7（第三次）3.6×10-4（第四次） 70-100 带白色 磷钼酸 100以上
阻挡层 硼酸 6.4×10-10 0-600 阻挡层 草酸 6.5×10-2（第一次）6.1×10-5（第二次） 40-60 带黄色 丙二酸 1.61×10-3（第一次）2.1×10-6（第二次） 80-110 带褐色 丁二酸 6.6×10-5（第一次）2.8×10-6（第二次） 120以上
白色到黄色 顺式丁烯二酸 1.5×10-5（第一次）2.6×10-7（第二次） 150-225 灰黄色 柠檬酸 8.4×10-1（第一次）1.8×10-5（第二次）4.0×10-6（第三次） 120以上
黄褐色 酒石酸 1.1×10-3（第一次）6.9×10-5（第二次） 120以上
黄褐色 苯二酸 1.26×10-3（第一次）3.1×10-6（第二次） 100以上
阻挡层 亚甲基丁二酸
麻蚀，40 干涉膜 乙醇酸（羟基醋酸） 1.54×10-4 麻蚀 苹果酸（羟基丁二酸） 4×10-4（第一次）9×10-6（第二次）
麻蚀，40 干涉膜 3、阳极氧化的种类 阳极氧化按电流形式分为：直流电阳极氧化，交流电阳极氧化，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。按膜层性子分有：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。铝及铝合金常用阳极氧化方法和工艺条件见表-5。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。 表-5 铝及铝合金常用阳极氧化方法 系列
名称
电解液组成
电流密度A/dm2 电压V 温度/度
时间min 颜色
膜厚μm 备注 硫酸 Alumilite（美）
硫酸，10%-20% DC1-2 10-20 20-30 10-30 透明 5-30 易着色，耐蚀 硫酸交流法
硫酸，12%-15% AC3-4.5 17-28 13-25 20-40 透明 10-25 作油漆底层 硫酸硬质膜
硫酸，10%-20% DC2-4.5 23-10 0±2 60以上
灰色 34-150 耐磨隔热 草酸
英美法
草酸，5%-10% DC1-1.5 50-65 30 10-30 半透明 15 氧化铝膜（日）
草酸，5%-10% AC1-2 80-120 20-29 20-60 黄褐色 6-18 日用品装饰，耐蚀，耐磨 DC0.5-1 25-30 半透明 Eloxal Gxh（德）
草酸，3%-5% DC1-2 40-60 18-20 40-60 黄色 10-20 用于纯铝耐磨 Eloxal Gxh（德） DC1-2 30-45 35 20-30 几乎无色 6-10 膜薄、软，易着色 Eloxal Wx（德） AC2-3 40-60 25-35 40-60 淡黄色 10-20 适用于铝线 Eloxal WGx（德） AC2-3 30-60 20-30 15-30 淡黄色 6-20 Al—Mn合金 DC1-2 40-60 硬质厚膜
草酸 AC1-20 80-200 3-5 60以上
黄褐色
约20以上
较硫酸膜厚约在600μm下高耐磨 DC1-20 40-60
1、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。 2、阳极氧化电解溶液的选择 阳极氧化膜生长的一个先决条件是，电解液对氧化膜应有溶解作用。但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。适用于阳极氧化处理的酸性电解液见表-4。 表-4 氧化处理的酸性电解液 酸类
电离常数
形成电压
基膜颜色 硫酸 2×10-2（第二次电离的H+） 12-20 透明、无色 铬酸 30-40 不透明、带白色 磺基水杨酸 40-70 透明带灰色 氨基磺酸 30-40 带灰色 磷酸 1.1×10-2（第一次）7.5×10-8（第二次）4.8×10-13（第三次） 30-40 透明带白色 焦磷酸 1.4×10-1（第一次）1.1×10-2（第二次）2.9×10-7（第三次）3.6×10-4（第四次） 70-100 带白色 磷钼酸 100以上
阻挡层 硼酸 6.4×10-10 0-600 阻挡层 草酸 6.5×10-2（第一次）6.1×10-5（第二次） 40-60 带黄色 丙二酸 1.61×10-3（第一次）2.1×10-6（第二次） 80-110 带褐色 丁二酸 6.6×10-5（第一次）2.8×10-6（第二次） 120以上
白色到黄色 顺式丁烯二酸 1.5×10-5（第一次）2.6×10-7（第二次） 150-225 灰黄色 柠檬酸 8.4×10-1（第一次）1.8×10-5（第二次）4.0×10-6（第三次） 120以上
黄褐色 酒石酸 1.1×10-3（第一次）6.9×10-5（第二次） 120以上
黄褐色 苯二酸 1.26×10-3（第一次）3.1×10-6（第二次） 100以上
阻挡层 亚甲基丁二酸
麻蚀，40 干涉膜 乙醇酸（羟基醋酸） 1.54×10-4 麻蚀 苹果酸（羟基丁二酸） 4×10-4（第一次）9×10-6（第二次）
麻蚀，40 干涉膜 3、阳极氧化的种类 阳极氧化按电流形式分为：直流电阳极氧化，交流电阳极氧化，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。按膜层性子分有：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。铝及铝合金常用阳极氧化方法和工艺条件见表-5。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。 表-5 铝及铝合金常用阳极氧化方法 系列
名称
电解液组成
电流密度A/dm2 电压V 温度/度
时间min 颜色
膜厚μm 备注 硫酸 Alumilite（美）
硫酸，10%-20% DC1-2 10-20 20-30 10-30 透明 5-30 易着色，耐蚀 硫酸交流法
硫酸，12%-15% AC3-4.5 17-28 13-25 20-40 透明 10-25 作油漆底层 硫酸硬质膜
硫酸，10%-20% DC2-4.5 23-10 0±2 60以上
灰色 34-150 耐磨隔热 草酸
英美法
草酸，5%-10% DC1-1.5 50-65 30 10-30 半透明 15 氧化铝膜（日）
草酸，5%-10% AC1-2 80-120 20-29 20-60 黄褐色 6-18 日用品装饰，耐蚀，耐磨 DC0.5-1 25-30 半透明 Eloxal Gxh（德）
草酸，3%-5% DC1-2 40-60 18-20 40-60 黄色 10-20 用于纯铝耐磨 Eloxal Gxh（德） DC1-2 30-45 35 20-30 几乎无色 6-10 膜薄、软，易着色 Eloxal Wx（德） AC2-3 40-60 25-35 40-60 淡黄色 10-20 适用于铝线 Eloxal WGx（德） AC2-3 30-60 20-30 15-30 淡黄色 6-20 Al—Mn合金 DC1-2 40-60 硬质厚膜
草酸 AC1-20 80-200 3-5 60以上
黄褐色
约20以上
较硫酸膜厚约在600μm下高耐磨 DC1-20 40-60
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