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。

鋁陽極氧化後表面生成氧化膜厚度為多少

國內鋁陽極氧化著色引進線有擠壓、陽極氧化著色全套硬陽處理引進，單一引進陽極氧化著色線，中外合資進口全陽極處理套生產線等三種類型。無論哪種形式，其設備備件和工藝添加劑均依靠進口。這種靠“洋面包”過日子的狀況困擾著許多企業。除少數生產出口材料及電鍍沿海開放省市的工廠有部分外彙自主權，可繼續進口配件和藥品外，許多企業均難以為繼。引進線添加劑國產化是必然的發展趨勢，這是國內自力更生，立於世界民族之林的精神體現。但為何現在還未能全面替代進口添加劑，阻礙引進線國產化的主要原因意識上的原因:改革開放，引進國外先進技術，加速國家建設，無疑是明智之舉。但國內在引進技術方面陷入了極大的盲目性，既花費了國家巨額外彙，又阻礙了民族工業的發展。與此同時，也有輕視國內研究成果的傾向，妨礙了國內科技成果的推廣應用。技術上的原因:縱觀鋁行業現狀，陽極氧化著色技術人才都是從冶金、熱處理、機加工等專業轉行的，主持改革工藝難免有困難。

鋁陽極氧化著色功能覆層技術，包括低溫化學硬質氧化塗層技術及超深層鋁合金硬質氧化改性技術，它運用物理、化學或物理化學等技。技術手段來改變“材料及其鋁合金硬質氧化成份和組織結構”，其特點是保持基體材料固有的特征，又賦予硬質氧化所要求的各種性能，從而適應各種技術和服役環境對材料的特殊要求，因而它是制造和材料學科最為活躍的技術領域，又是涉及硬質氧化處理與塗層技術的交叉學科。鋁合金材料因其特有的優勢使得該材料具有廣泛的應用領域，這主要是由於鋁材料具有的可塑性強、耐高溫等特性。與此同時，鋁合金硬質氧化加工技術等鋁表面處理技術得到了進一步的發展，使得鋁合金的應用範圍進一步擴大。

鋁的化學性質活潑，在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約5nm的致密氧化膜，使鋁不會進一步陽極氧化並能耐水；但鋁的粉末與空鋁表面處理氣混合則極易燃燒；熔融的鋁能與水猛烈反應，高溫下能將許多金屬氧化物還原為相應的金屬；鋁是兩性的，既易溶於強堿，也能溶於稀酸。鋁在大氣中具有良好的耐蝕性，但純鋁的強度低，只有通過合金化才能得到可作結構材料使用的各種鋁合金。將鋁及其合金置於適當的電解液中作為陽極進行通電處理，此處理過程稱為陽極氧化。經過陽極氧化，鋁表面能生成厚度為幾個至幾百微米的氧化膜。這層氧化膜的表面是多孔蜂窩狀的，比起鋁合金的天然氧化膜，其耐蝕性、耐磨性和裝飾性都有明顯的改善和提高。采用不同的電解液和工藝條件，就能得到不同性質的陽極氧化膜。

鋁陽極氧化的發展方向應隨制造業的發展而發展

在當前國內的鋁件陽極氧化和陽極鋁表面處理氧化著色所用電源有來自不同國家的，也有是國產的。電源的類型都是五花八門，如陽極氧化用的有平滑直流、脈衝電源；陽極氧化著色所用的有單相和多相交流電源，升壓方式有連續式和階梯式等，到底哪種最好，還缺乏論證和評價。陽極氧化用脈衝電源對提高膜硬度、厚度均勻性、提高耐蝕性和陽極氧化速度等極為有效，這已獲得共識。但其價格昂貴。國內尚無大容量的脈衝電源。除少數引進線外，主要啟用一般直流電源。著色電源相極和波形對陽陽極處理極氧化著色均勻性的影響還未引起人們的注意。首先發現和提出這一問題的是廣州電器科學研究所電源分所的專家們。他們發現采用三相交流電源比單相交流電源著色均勻，色差小，速度加快。隨後他們推出這種著色電源，實用效果很好，值得推薦。但理論上如何解釋則有待研究。

鋁陽極氧化具有優良附著力主要是由環氧樹脂電鍍的分子結構及其固化反應特點決定的。環氧樹脂分子結構中具有環氧端基、羥基及醚鍵等極性基團，這些基團的存在使環氧樹脂分子與相鄰界面產生電磁吸附或化學鍵，因此鋁氧化塗膜與金屬、木材、混凝土等基材的表面能產生很強的黏結力。在環氧塗料固化成膜後，由於分子中含有穩定的苯環和醚鍵，因此對化學介質的穩定性較好，如能適應中等濃度的酸、堿和鹽等介質。鋁氧化以狀態可硬陽處理分為四類：溶劑型鋁陽極氧化、無（少）溶劑型鋁氧化，粉末型鋁陽極氧化及水性鋁陽極氧化。

鋁陽極氧化是制造業的基礎工藝之一。由於電化學加工所特有的技術經濟優勢，不僅很難被完全取代，而且在電子、鋼鐵等領域還不斷有新的突破。改革開放以後，鋁陽極氧化工業也進入快速發展時期發色處理，大批境外廠家進入中國長三角、珠三角、渤海灣等地區。十二五期間，鋁陽極氧化技術的應用熱點將繼續由機械、輕工等行業向電子、鋼鐵行業擴展轉移，由單純防護性裝飾鍍層向功能性鍍層轉移，由相對分散向逐漸整合轉移。無錫鋁氧化的發展方向嚴格說應該隨著國家制造業的發展而發展。就制造業而言，許多先進的設備和先進的制造方法也同時向中國轉移，為之配套的鋁陽極氧化也要順應現代制造業的發展。

鋁陽極氧化加工也叫鋁氧化加工，將鋁或其合金置於相應電解液(如硫酸、鉻酸、草酸等)中作為陽極，在特定條件和外加電流作用下，進行電解。陽極的鋁或其合金氧化，表面上形成氧化鋁薄層，其厚度為5～20微米，硬質陽極氧化膜可達60～200微米。為適應新時代的要求，塑料瓶包裝材料除要求能滿足市場對包裝質量和數量等日益提高的要求外，其發展必須以節省資源，節約能源，用後易回收利用，易處置或被易環境笑納貨降解為技術開發的出發點，塑料瓶包裝新材料、新工藝、新技術、新產品不斷湧現，並正向高性能、多功能、積極采用新能源、新技術、拓寬應用領域以及塑料瓶包裝與環保協調發展等方面發展。

鋁陽極氧化的陽極氧化時間選擇

鋁陽極氧化時間的選擇，取決於電解液濃度，溫度電鍍，陽極電流密度和所需要的膜厚。相同條件下，當電流密度恆定時，陽極氧化膜的生長速度與陽極氧化時間成正比；但當陽極氧化膜生長到一定厚度時，由於膜電阻升高，影響導電能力，而且由於溫升，膜的溶解速度增大，所以膜的生長速度會逐漸降低，到最後不再增加。

③陽極氧化時間的計算：陽極處理陽極氧化時鋁表面處理間(t)=膜厚K•電流密度K為電解常數，取0。26-0。32，t單位為分鐘。

鋁合金陽極氧化的時間怎麼算的

鋁在陽極氧化中，硫酸濃度為170kg立方，溫度為20電流密度為1。1a平方釐米，氧化膜厚為10個微米，它的氧化時間該怎麼算？

以300KA中間下料預焙槽為例：效應系數0。3次/槽日，效應時間硬陽處理5min，電流效率93%，一個陽極效應少產原鋁：300×0。3355×5÷60=8。4kg，噸鋁電耗增加158kwh。這種能量在生產中大多轉化為熱能，使電解槽極距發色處理間溫度急劇升高。

鋁陽極氧化加工工藝的相關常識

　　鋁件及鋁合金的陽極氧化處理的方法(鋁陽極氧化)分析如下：
陽極處理
　　主要有兩類：①化學陽極氧化，陽極氧化膜較薄，厚度約為0。5～4微米，且多孔，質軟，具有良好電鍍的吸附性，可作為有機塗層的底層，但其耐磨性和抗蝕性能均不如陽極氧化膜；②電化學氧化，陽極氧化膜厚度約為5～20微米(硬質氧化膜厚度可達60～200微米)，有較高硬度，良好的耐熱和絕緣性，抗蝕能力高於化學氧化膜，多孔，有很好的吸附能力。

　　1。鋁及鋁合金的化學陽極氧化處理

　　鋁及鋁合金的化學陽極氧化處理設備簡單，操作方便，生產效率高，不消耗電能，適用範圍廣，不鋁表面處理受鋁件大小和形狀的限制。

　　鋁及鋁合金化學陽極氧化的工藝按其溶液性質可分為堿性氧化法和酸性氧化法兩大類。

　　按膜層性質可分為：氧化物膜、磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜、鉻酸-磷酸鹽膜。

　　注：①配方1，2適用於純鋁，硬陽處理鋁鎂合金，鋁錳合金和鋁硅合金的化學陽極氧化。膜層顏色為金黃色，但後二種合金上得到的陽極氧化膜顏色較暗。堿性氧化液中得到的膜層較軟，耐蝕性較差，孔隙率較高，吸附性好，適於作為塗裝底層。

　　②配方3中加入硅酸鈉，獲得的陽極氧化膜為無色，硬度及耐蝕性略高，孔隙率及吸附性略低，在硅酸鈉的質量分數為2%的溶液中封閉處理後可單獨作為防護層用，適合於含重金發色處理屬鋁合金陽極氧化用。

　　③鋁件經陽極氧化處理後為提高耐蝕性，可在20g/L的CrO3溶液中，室溫下鈍化處理5～15s，然後在低於50℃溫度下烘干。