鋁氧化的彩色陽極氧化

鋁氧化 -陽極氧化 鋁和鋁合金的陽極氧化（電化學氧化處理）

       鋁是比較活潑的金屬，標準電位-1.66v，在空氣中能自然形成一層厚度約為0.01～0.1微米的氧化膜，這層氧化膜是非晶態的，薄而多孔，耐蝕性差。但是，若將鋁及其合金置于適當的電解液中，以鋁制品為陽極，在外加電流作用下，使其表面生成氧化膜，這種方法稱為陽極氧化。

        通過選用不同類型、不同濃度的電解液，以及控制氧化時的工藝條件，可以獲得具有不同性質、厚度約為幾十至幾百微米的陽極氧化膜，其耐蝕性，耐磨性和裝飾性等都有明顯改善和提高。

1.氧化膜的形成與生長 

Al及鋁合金的陽極氧化所用的電解液一般為中等溶解能力的酸性溶液，鉛作為陰極，僅起導電作用。鋁及其合金進行陽極氧化時，在陽極發生下列反應：

2Al ---> 6e- + 2Al3+

在陰極發生下列反應：

6H2O +6e- ---> 3H2 + 6OH-

同時酸對鋁和生成的氧化膜進行化學溶解，其反應為：

2Al + 6H+ ---> 2Al3+ +3H2

Al2O3 + 6H+ ---> 2Al3+ + 3H2O

       氧化膜的生長過程就是氧化膜不斷生成和不斷溶解的過程。 

       第一段a（曲線ab段）：無孔層形成。通電剛開始的幾秒到幾十秒時間內，鋁表面立即生成一層致密的、具有高絕緣性能的氧化膜，厚度約0.01～0.1微米，為一層連續的、無孔的薄膜層，稱為無孔層或阻擋層，此膜的出現阻礙了電流的通過和膜層的繼續增厚。無孔層的厚度與形成電壓成正比，與氧化膜在電解液中的溶解速度成反比。

        第二段b（曲線bc段）：多孔層形成。隨著氧化膜的生成，電解液對膜的溶解作用也就開始了。由于生成的氧化膜并不均勻，在膜薄的地方將首先被溶解出空穴來，電解液就可以通過這些空穴到達鋁的新鮮表面，電化學反應得以繼續進行，電阻減小，電壓隨之下降，膜上出現多孔層。

        第三段c（曲線cd段）：多孔層增厚。陽極氧化約20s后，電壓進入比較平穩而緩慢的上升階段。表明無孔層在不斷地被溶解形成多孔層的同時，新的無孔層又在生長，也就是說氧化膜中無孔層的生成速度與溶解速度基本上達到了平衡，故無孔層的厚度不再增加，電壓變化也很小。但是，此時在孔的底部氧化膜的生成與溶解并沒有停止，他們仍在不斷進行著，結果使孔的底部逐漸向金屬基體內部移動。隨著氧化時間的延續，孔穴加深形成孔隙，具有孔隙的膜層逐漸加厚。當膜生成速度和溶解速度達到動態平衡時，即使再延長氧化時間，氧化膜的厚度也不會再增加，此時應停止陽極氧化過程。陽極氧化特性曲線與氧化膜生長過程如下圖所示。

鋁氧化鋁氧化2.鋁及鋁合金的陽極氧化工藝

鋁及其鋁合金陽極氧化的方法很多，常用的有硫酸陽極氧化、鉻酸陽極氧化、草酸陽極氧化、硬質陽極氧化和瓷質陽極氧化。

<1>硫酸陽極氧化：在稀硫酸電解液中通以直流和交流電對鋁及其合金進行陽極氧化處理，可獲得5～20微米厚，吸附性較好的無色透明氧化膜。

硫酸陽極氧化工藝簡單，溶液穩定，操作方便，允許雜質含量范圍較寬，電能消耗少，成本低，且幾乎可以適用于鋁及各種鋁合金的加工，所以在國內已得到了廣泛的應用。

下表為幾種典型的陽極氧化工藝：

配方及工藝條件 直流法 交流法 ? 1 2 3 硫酸（g/L） 50～200 160～170 100～150 鋁離子Al3+（g/L） <20 <15 <25 溫度（℃) 15～25 0～3 15～25 陽極電流密度（A/dm2） 0.8～1.5 0.4～6 2～4 電壓（V） 18～25 16～20 18～30 時間（min） 20～40 60 20～40 攪拌 壓縮空氣 壓縮空氣 壓縮空氣 陰極面積/陽極面積 1.5：1 1.5：1 1 ：1