溫度和時間對LD31鋁合金型材陽極氧化膜厚度的影響

氧化膜厚度是影響鋁材表面封孔和著色均一性的主要因素。發色處理而氧化膜的生長和性能要受到槽液溫度、持續陽極氧化時間、合金成分、電流密度、硫酸濃度等多種因素的制約。本文就生產實踐中槽液溫度和持續陽極氧化時間對氧化膜厚度的影響進行了探討，並找出了對應關系。

鋁及鋁合金材料在空氣或水中能夠生成一層自然氧化膜，從而提高了鋁材的耐蝕性。但這層自然氧化膜厚度通常僅有0。05～0。15μm，在很多腐蝕介質作用下往往產生腐蝕而破壞。鋁合金型材經陽極氧化處理後可生成厚度為0。5～250μm的多孔氧化膜，由於這層膜具有吸附能力，可以進行封孔並染成各種顏色，使鋁材在耐磨、耐蝕、美觀、使用壽命等方面有很大提高，因而陽極氧化處理已廣泛應用於鋁及鋁合金材料的表面處理工藝中。

1。氧化膜形成機理和氧化膜結構

陽極氧化著色分廠鋁型材氧化著色生產線處於市大朗鎮水口“投產於2014年10月，引進的生產工藝。其工藝流程如下：

其工藝參數(陽極氧化)為：
電流密度：1。0～1。5A/dm2；硫酸濃度：160～190g/l；槽流溫度：14～23℃；
持續時間：25～40min；Al含量：＜18g/l。

在上述工藝條件下，生產了約50t鋁型材產品，發現同批產品的氧化膜厚度存在較大偏差，經過對56掛氧化膜厚度不理想的鋁型材(以10～12μm作為理想膜厚)進行檢驗。

通電後陽極氧化的過程實質是水的電解，電解時陰極上放出氫氣。即：
2H+＋2e- → H2↑ (1-1)
在陽極上產生初生態(O)，並與陽極金屬鋁化合而生成無水氧化鋁膜。即：
4OH¯- 4e¯ → 2H2O+O2↑ (1-2)
2Al3+＋3O2¯→Al2O3＋放熱反應 (1-3)
在很短的時間內(一般可認為是在通電後幾秒鐘)便形成層薄而致密的氧化膜，一部分膜由於和硫酸起反應而發生溶解。即：
Al2O3＋3H2SO4 → Al2(SO4)3＋3H2O (1-4)
於是，原本致密的氧化膜變得多孔，最終形成如圖1所示的結構。 氧化膜層的結構是以錐形針孔為中心的密實六棱柱蜂窩狀結構，錐形針孔直徑為100～500，隨著每個六棱柱體的不斷生長，電阻也逐漸增大，當膜厚的生長速度等於膜的溶解速度時，膜厚也就不變了，最大膜厚將取決於采用的槽液成分和工藝條件。

當其它工藝條件穩定在一定範圍時，槽液溫度及陽極氧化持續時間就成了影響膜厚的主要因素。在膜厚小於10μm時氧化膜的耐磨、耐光、耐蝕性能較差，熱穩定性能較低，使用壽命較短；而膜厚大於12μm後，鋁材的光澤性漸差，著色後的色差不均也會越來越明顯。故膜厚應以10～12μm為佳。