第十六章 铝阳极处理
16.1铝阳极处理的应用
其用途如下各项
1.耐腐蚀(corrosion resistance):金属的氧化物较金属更安定,所以更耐腐蚀
2.涂装附着性(paint adhesion) :太空及军事零件规格
3.电镀铝:铝经阳极处理后适合电镀,因铝阳极处理表面为不连续氧化铝层,含许多孔,在磷酸镀浴中会形成导电性变成可电镀,而许多孔产生内锁反应(interlocking)镀层附着性加强
4.装饰(decorative appearance):用不同铝合金,前处理,阳极处理系统可得非常耐久的各种装饰性表面
5.电绝缘(electrical insulation):阳极处理镀层绝缘性很好并可耐高温而不必改变,应用在电容器(capasitor)工业上
6.照相底板(photographic substrates):阳极处理所形成的多孔表面,将感旋光性物质(light-sensitive materials)渗入孔中可得到如同照相底片(photographic film)
7.发射性及反射性(emissivity and reflectivity)太空(aerospace),电子(electronics)及机械(machinery)等光热应用上
8.耐磨性(abrasion resistance),低温(-4~10℃)之硫酸电解液阳极处理可得非常硬的阳极镀层(hard anodic coating)具有耐磨特性,应用在齿轮(gears),活塞(pistons),叶片(fanblade),燃料喷角(fuel nozzles)
9.表面分析(surface analysis):铝基材在铬酸(chromic acid)做阳极处理可检测出表面缺陷(surface flaw)用来研究铝材料的冶金性质(metallurgical characteristics)
16.2 铝阳极处理电解液
1.传统硫酸电解液(conventional sulfuric acid anodizing electrolyte):用在装饰及防护(protective),厚度在2.5~30μm
其配方如下 :
硫 酸 :H2SO4 12~25wt%
浴 温 21℃
电流密度 260A/m
电 压 12~22V
铬酸阳极处理电解液(chromic acid anodizing Electrolyte)此浴较少用在装饰性,主要用在涂装,特别是军事零件,镀层厚度约10μm,其配方如下
铬 酸 chromic acid 3~10%
浴 温 40 ℃
电 压 慢慢调高 (30分钟) 0~40V
电流密度 0.3~0.5A/dm2
磷酸阳极处理液(phosphoric acid anodizing Electrolyte)此浴主要用在电镀,产生大量的孔加强镀层附着性,其配方如下
磷 酸 Phosphoric acid 3~20 Vol %
浴 温 30~35℃
电 压 50~60V
时 间 15~30min
硬质阳极处理液(hard anodizing Electrolyte)此浴系将氧化物膜溶解速率降低使氧化镀层厚度大于250μm得到非常硬且耐磨的表面,其配方如下
硫 酸 Sulfuric acid 15Vol
浴 温 temperature 0~3℃
电流密度 current density 2~2.5A/dm2
电 压 20~60V
时 间 60~200分
草酸阳极处理液(oxalic acid anodixing Electrolyte)此浴可得黄色镀层(yellow coatings)比传统硫酸浴阳极处理镀层硬,其配方如下
草 酸 3~10 wt%
浴 温 24~35 ℃
电流密度 1~2 A/dm
时 间 40~60分
硼酸阳极处理液(boric acid anodizing Electrolyte)此浴主要用在制造电容器(electrical capacitors) ,柠檬酸浴(Citrates)及酒石酸浴(Tastrates)也可用 .
磺化有机酸(sulfonated Organic Acid )硫酸混合阳极处理液,此浴可得青铜(bronze)金色(gold),灰色(gray)及黑色阳极处理镀层,其镀层较传统硫酸浴的镀层致密(dense)且硬(hard)
16.3阳极处理镀层着色(colring Anodic Coating )
着色方法有电解(Electrolytic procedure),有机染色(organic dyes),无机染色(inorganic pigments)及电镀金属(Electrolytically deposited metal)等方法
16.4 封孔(sealing )
封孔为阳极处理的后处理(postanodizing treatment) ,封孔是将镀层的孔(pores)封住成为没有吸附性的表面(nonabsorptive)或将一些物质渗入镀层孔内以改变或改进镀层特性封孔过程(sealing process) 包挂溶解氧化物(dissolution)及氢氧化物(hydroxide)再沉(repreci pitation)在孔内或将他的物质沉积在孔内而形成具有特性的致密表面
16.5铝阳极处理设备
1.电接触(electrical contact):因阳极镀层不易导电,所以铝的表面最初就须完全接触
2.挂具(racks):用铝或纯钛做挂具,要避免过热(overheating)及弧光(arcing),铝挂具会形成氧化物层可用苛性钠(caustic soda)溶解掉再用
3.冷却(coolin)及搅拌(agitation),阳极处理会放出热量,为维持操作温度(operating temperature)需用冷却蛇管(cooling coil )或热交换器(heat exchanger)冷却控制温度,搅拌可用空气或机械搅拌
4.槽里衬(tank linigs):316不锈钢,锑铅(antimonial lead ),碲铅(Tellurium Lead)被用做衬里及阴极,内衬(inert lining)可用橡胶(rubber),塑料(plastic),或玻璃(Glass)
5.电力供应(power supply):可由直流发电机(motor generators)或整流器(rectifiers)供应阳极处理所需要的电力, 一般需24v,但在硬质阳极处理及电解着色电压可达到100v,最好能有定压及定电流的控制(constant current and voltage )
6.液雾排除(fume removal):需要有适当排风设备
