Alumínium egy viszonylag aktív fém standard potenciállal -1.66v. Ez természetesen alkotnak oxid film vastagsága körülbelül 0,01-0,1 mikron a levegőben. Ez az oxid film amorf, vékony és porózus, és gyenge korrózióállóság. Ha azonban az alumíniumot és annak ötvözeteit megfelelő elektrolitba helyezik, az alumínium terméket anódként használják, és egy külső áram hatása alatt oxidfólia alakul ki a felületen. Ezt a módszert anód-oxidációnak nevezik.
Kiválasztásával különböző típusú elektrolitok különböző koncentrációban, és ellenőrzi a folyamat feltételeit oxidáció során, eloxált filmek különböző tulajdonságokkal és vastagsággal mintegy tíz-száz mikron lehet beszerezni, és a korrózióállóság, kopásállóság és dekoráció tulajdonságait Stb jelentősen javult és javult.
Formában
Az Al és alumíniumötvözetek anódos oxidációja során használt elektrolit általában savas oldat, közepes oldóerővel. Katódként az ólom csak az elektromosság vezetésében játszik szerepet. Amikor az alumíniumot és ötvözeteit eloxálják, a következő reakciók fordulnak elő az anódnál:
2Al ---> 6e- + 2Al3+
A katódnál a következő reakciók jelentkeznek:
6H2O +6e- ---> 3H2 + 6OH-
Ugyanakkor a sav kémiailag feloldja az alumíniumot és a kialakult oxidfóliát, és a reakció:
2Al + 6H+ ---> 2Al3+ +3H2
Al2O3 + 6H+ ---> 2Al3+ + 3H2O
Az oxidfólia növekedési folyamata az oxidfólia folyamatos kialakulásának és folyamatos feloldásának folyamata.
Az első szakasz a (görbe szakasz ab): nem porózus réteg kialakulását. Néhány másodpercen belül, hogy több tíz másodperc elején villamosítás, sűrű, nagy szigetelő oxid film képződik az alumínium felületen, amelynek vastagsága körülbelül 0,01-0,1 mikron, ami egy folyamatos, nem porózus filmréteg. Nem porózus rétegként vagy barrier rétegként ennek a filmnek a megjelenése akadályozza az áram áthaladását és a film folyamatos megvastagodását. A nem porózus réteg vastagsága egyenesen arányos az alkotófeszültséggel, és fordítottan arányos az elektrolit oxidfólia oldódási sebességével. Ezért a görbe ab szegmensének feszültsége éles növekedést mutat nulláról a maximális értékre.
A második szakasz b (bc görbe szakasz): Porózus rétegképződés. Az oxidfilm kialakulásával megkezdődik az elektrolit feloldódása a filmen. Mivel a kialakult oxidfólia nem egyenletes, a lyukak először a film legvékonyabb részén oldódnak fel, és az elektrolit ezeken a lyukakon keresztül elérheti az alumínium friss felületét, az elektrokémiai reakció folytatódhat, az ellenállás csökken, és a feszültség ezt követően csökken (a csökkenés a legmagasabb érték 10-15% -a), porózus réteg jelenik meg a membránon.
A harmadik szakasz c (görbe cd szakasz): a porózus réteg megvastagodása. A 20-as évek eloxálása után a feszültség viszonylag egyenletes és lassú emelkedő szakaszba lép. Ez azt mutatja, hogy míg a nem porózus réteget folyamatosan feloldják, hogy porózus réteget képeznek, egy új, nem porózus réteg ismét növekszik. Ez azt jelenti, hogy a nem porózus réteg kialakulásának és oldódásának sebessége az oxidfilmben alapvetően kiegyensúlyozott, így a nem porózus réteg vastagsága már nem növekszik, és a feszültségváltozás kicsi. Azonban ebben az időben az oxidfilm kialakulása és feloldódása a lyuk alján nem áll meg, még mindig folyik, ennek eredményeképpen a lyuk alja fokozatosan a fémmátrix belsejébe költözött. Ahogy az oxidációs idő folytatódik, a lyukak elmélyülnek, hogy pórusokat képeznek, és a pórusokkal borított filmréteg fokozatosan megvastagod. Amikor a filmképződési sebesség és az oldódási sebesség eléri a dinamikus egyensúlyt, még akkor is, ha az oxidációs idő meghosszabbodik, az oxidfólia vastagsága már nem fog növekedni, és az anód oxidációs folyamatot ebben az időben le kell állítani. Eloxálása jellemző görbe és oxid film növekedési folyamat.
Kézműves
Sok módszer eloxálása alumínium és alumínium ötvözetek. Az általánosan használt módszerek a kénsav eloxálása, a krómsav eloxálása, az oxálsav eloxálása, a kemény eloxálás és a porcelán eloxálása.
Kénsav
A hígított kénsav elektrolitban közvetlen és váltakozó áramot alkalmaznak az alumínium és ötvözetei eloxálására, és egy színtelen és átlátszó oxidfólia 5-20 mikron vastagságú és jó adszorpció érhető el.
A kénsav eloxálási folyamat egyszerű, a megoldás stabil, a művelet kényelmes, a megengedett szennyeződési tartalom széles, az energiafogyasztás alacsony, a költség alacsony, és szinte alkalmazható az alumínium és a különböző alumíniumötvözetek feldolgozására, így széles körben használják Kínában.
Az alábbi táblázat számos tipikus eloxálási folyamatot mutat be:
Összetétel és folyamatfeltételek egyenáramú módszer AC módszer
1 2 3
Kénsav (g/L) 50~200 160~170 100~150
Alumínium ion Al3+ (g/L)<20><15><>
Hőmérséklet (°C) 15~25 0~3 15~25
Anód áramsűrűség (A/dm2) 0,8~1,5 0,4~6 2~4
Feszültség (V) 18~25 16~20 18~30
Idő (min) 20~40 60 20~40
Keverés sűrített levegő sűrített levegő sűrített levegő
Katód terület/Anód terület 1,5:1 1,5:1 1 :1
Az oxidfólia minőségét befolyásoló fő tényezők a következők:
(1)Kénsav koncentráció: általában 15%, hogy 20%. Ahogy a koncentráció növekszik, a film oldódási üteme nő, és a film növekedési üteme csökken. A film magas porozitás, erős adszorpció, erős rugalmasság, és a jó festhetőség (könnyen festhető sötét színek), de a keménység és a kopásállóság valamivel rosszabb; Csökkenti a koncentrációt a kénsav, a növekedési üteme az oxid film felgyorsul, a film kevesebb pórusokat, nagy keménység és a jó kopásállóság.
Ezért, ha használják a védelem, dekoráció és a tiszta dekoráció feldolgozás, a felső határa a megengedett koncentráció, azaz 20% kénsav használják, mint az elektrolit.
(2) Elektrolit hőmérséklet: Az elektrolit hőmérséklete nagy hatással van az oxidfólia minőségére. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, a fólia oldódási sebessége nő, és a film vastagsága csökken. Amikor a hőmérséklet 22 ~ 30 °C, a kapott film puha és jó adszorpciós kapacitással rendelkezik, de a kopásállóság meglehetősen gyenge; ha a hőmérséklet magasabb, mint 30°C, a film lesz laza és egyenetlen, néha még nem folyamatos, és a keménység alacsony, így elveszíti a használati értéket; ha a hőmérséklet 10 és 20 °C között van, a formázott oxidfólia porózus, erős adszorpciós kapacitással rendelkezik, és rugalmas, alkalmas a festésre, de a film alacsony keménységgel és rossz kopásállósággal rendelkezik; ha a hőmérséklet alacsony 10°C-on, az oxidfólia vastagsága nő, a keménység magas, és a kopásállóság jó, de a porozitás alacsony. Ezért az elektrolit hőmérsékletét szigorúan ellenőrizni kell a gyártás során. A vastag és kemény oxidfólia elkészítéséhez csökkenteni kell az üzemi hőmérsékletet. Az oxidációs folyamat során sűrített levegő keverést és viszonylag alacsony hőmérsékletet használnak, és a kemény oxidációt általában nulla körül végzik.
(3)Jelenlegi sűrűség: Egy bizonyos határértéken belül a jelenlegi sűrűség növekszik, a film növekedési üteme nő, az oxidációs idő rövidül, az így kapott film több pórust tartalmaz, könnyen színezhető, és a keménység és a kopásállóság növekszik; ha a jelenlegi sűrűség túl magas, akkor azt a Joule hő hatására az alkatrészek felülete túlmelegszik, és a helyi oldat hőmérséklete nő, a film oldódási sebessége nő, és lehetőség van az alkatrészek elégetésének; ha a jelenlegi sűrűség túl alacsony, a film növekedési üteme lassú, de az így kapott film sűrűbb és nehezebb. A kopásállóság csökken.
(4)Oxidációs idő: Az oxidációs idő választása az elektrolitkoncentrációtól, a hőmérséklettől, az anódáram sűrűségtől és a szükséges fóliavastagságtól függ. Azonos körülmények között, amikor a jelenlegi sűrűség állandó, a film növekedési üteme arányos az oxidációs idővel; de amikor a film nő egy bizonyos vastagságú, a vezetőképesség a film növekedése miatt a film ellenállás, és a feloldódási arány a film emelkedik miatt a hőmérséklet emelkedése, Így a növekedési üteme a film fokozatosan csökken, és nem fog növekedni a végén.
(5)Keverés és mozgás: elősegítheti az elektrolit konvekciót, erősítheti a hűtőhatást, biztosíthatja az oldat hőmérsékletének egyenletességét, és nem eredményezheti az oxidfólia minőségének csökkenését a fém helyi melegítése miatt.
(6) Szennyeződések az elektrolitban: Az alumínium eloxáláshoz használt elektrolitban létező szennyeződések közé tartozik a Clˉ, Fˉ, NO3ˉ, Cu2+, Al3+, Fe2+, stb. Közülük a Clˉ, Fˉ, NO3ˉ növeli a membrán porozitását, és a felület durva és laza. Ha tartalma meghaladja a határértéket, még a munkadarab korrózióját és perforációját is okozza (a Clˉ-nek 0,05 g/L-nál kisebbnek kell lennie, Fˉ-nek 0,01 g/L-nál kisebbnek kell lennie); ha az elektrolit Al3+ tartalma meghalad egy bizonyos értéket, a munkadarab felülete gyakran fehérnek tűnik. Spot vagy spot-szerű fehér blokkok, és csökkenti a adszorpciós teljesítményét a film, és nehéz festeni (Al3 + kevesebbnek kell lennie, mint 20g/L); amikor a Cu2+ tartalma eléri a 0,02 g/L-t, sötét csíkok vagy fekete foltok jelennek meg az oxidfilmen; Si2+ gyakran fel van függesztve Az állam létezik az elektrolitban, ami az elektrolitot kissé zavarossá teszi, és adszorbeál a membránon barna porként.
(7) Alumíniumötvözet összetétele: az elemek alumínium fém minőségének csökkentése a film, és a kapott oxid film nem olyan vastag, mint a tiszta alumínium, és a keménység is alacsony. A különböző összetételű alumíniumötvözeteket eloxálásra használják. Ügyeljen arra, hogy ne ugyanabban a nyílásban tegye.
Krómsav
A krómsav eloxálása az alumínium és ötvözetei anódos oxidációs technológiáját utalja 5-10% krómsav elektrolittal. Az ezzel a módszerrel nyert oxidfólia a következő jellemzőkkel rendelkezik: (1)Vékonyabb (a kénsavval és az oxálsav-oxid fóliával összehasonlítva), körülbelül 2-5 mikron, és képes fenntartani a munkadarab eredeti pontosságát és érdességét; (2)A minőség puha és rugalmas, és szinte nincsenek pórusokat. A korrózióállóság erősebb, mint a kénsav eloxált film; (3)Átlátszatlan, és a szín a szürkén át a sötétszürkén, vagy akár a szivárványon belül van, így nem könnyű festeni; (4)A kevés pórusok miatt a film tömítőkezelés nélkül is használható; (5)Jó kötőerő szerves anyaggal, Ezért gyakran használják, mint az alsó réteg festék; (6)Összehasonlítva a kénsav eloxálásával, a költség magasabb, és használata korlátozott.
Az alábbi táblázat számos kromosav-eloxálási folyamatot mutat be:
Képlet- és folyamatfeltételek 1 2 3
Krómsav (g/L) 90~100 50~55 30~35
Hőmérséklet (°C) 37±2 39±2 40±2
Áramsűrűség (A/dm2) 0,3~2,5 0,3~0,7 0,2~0,6
Feszültség (V) 0~40 0~40 0~40
Oxidációs idő (min) 35 60 60
Katód anyag Alumínium lemez és grafit
Oxálsav
Az oxálsav eloxálása olyan oxidációs folyamat, amelyben 2% -10% oxálsav elektrolitot alkalmaznak közvetlen árammal vagy váltakozó árammal.
Ha az anód oxidációhoz egyenáramú oxidációt használnak, a kapott film keménysége és korrózióállósága nem kisebb, mint a H2SO4 anódos oxidfóliaé, és mivel az oxálsavoldat oldhatósága alumínium- és oxidfilmen kicsi, vastagabb oxidréteg érhető el, mint a kénsavoldatban. Ha váltakozó árammal oxidálódik, lágyabb és rugalmasabb film érhető el. A vastagsága az oxálsav eloxált film általában 8-20 mikron, és a maximális vastagsága elérheti a 60 mikron.
Mindaddig, amíg a folyamat feltételei változnak az oxidációs folyamat során (mint például az oxálsav koncentrációja, hőmérséklet, áramsűrűség, hullámforma, stb), dekoratív filmek, mint például ezüstös fehér, aranysárga vagy barna lehet beszerezni további festés kezelés nélkül.
Az elektrolitot eloxáló oxálsav érzékeny a kloridionra, és korróziós foltok jelennek meg a filmen, ha tömegkoncentrációja meghaladja a 0,04 g/L-t. A trivalens alumíniumion tömegkoncentrációja szintén nem haladhatja meg a 3g/L-t.
Azonban az oxálsav eloxálás költséges, és sok energiát fogyaszt (mivel az oxálsav elektrolit ellenállása magasabb, mint a kénsav és a krómsavé), az oldat mérgező, és az elektrolit stabilitása gyenge. Az alábbi táblázat számos oxálsav-eloxálási folyamatot mutat be.
Képlet- és folyamatfeltételek 1 2 3
Oxálsav (g/L) 30 ± 3 50 ± 5 50 ± 10
Hőmérséklet (°C) 18 ± 3 30 ± 3 30 ± 3
Áramsűrűség (A/dm2) 1~2 1~2 2~3
Feszültség (V) 110~120 30~35 40~60
Oxidációs idő (min) 120 30~60 30~60
Katód anyag Szénrúd Szénrúd
Tápegység EGYENÁRAMÚ EGYENÁRAMÚ AC
Porcelán
Egyes anyagokat hozzáadnak a filmben adszorbeálható elektrolithoz, miközben oxidfilmet képeznek, ezáltal a zománc- és zománcszínhez hasonló sima, fényes, egyenletes és átlátszatlan oxidfilmet kapnak, amelyet "porcelán anód-oxid filmnek" "Vagy "porcelán-oxid filmnek" neveznek. Ez a fajta oxid film jó rugalmassággal és jó korrózióállósággal rendelkezik. Festés után a műanyag érzéssel való megjelenés érhető el. Az így kapott filmvastagság körülbelül 6-25 mikron.
A porcelán oxidációnak két módja van:
(1)Adjunk hozzá néhány sót ritka fém elemek (mint például a titán, tórium, stb) a kénsav vagy oxálsav oldat: az oxidációs folyamat során, mivel a hidrolízis e sók, a kromoforikus anyagok lerakódnak a pórusokat az oxid film, alkotó hasonló zománc filmréteg nagy keménység, képes fenntartani a nagy pontosságú és nagyfokú simaság az alkatrészek , de drága, a megoldás használati ciklusa rövid, és a folyamat feltételei szigorúak.
(2)A kromikus anhidrid és a bórsav keveréket eloxáló oldatként használják: egyszerű összetételű, alacsony költségű, az oxidfólia jó rugalmassága, de alacsonyabb keménység, mint az előző, és általános dekoratív porcelán oxidációs felületkezelésre használható.
Megjegyzés: A katód anyag lehet tiszta alumínium, ólomlemez vagy acéllemez.
Az oxidáló oldatban a különböző összetevők változása meghatározza az oxidfilm színét: például a kromikus anhidrid növekedésével a film színe átlátszatlan szürkére változik; a bórsav növekedésével a film színe tejfehérre változik. Az oxálsav növekedésével a film színe sárgára változik.