铝的阳极氧化

在酸性电解液中﹐以铝为阳极﹐经过电解使铝表面产生氧化膜的材料保护技术。铝的阳极氧化有多种电解液﹐但基本上是以硫酸﹑铬酸﹑乙二酸或硼酸为主要组成分配制的，其中最常用的是硫酸基的。电源可采用直流﹑交流或交变直流的。电压在 5～25伏间﹐温度低於25℃。电解过程中﹐氧的阴离子与铝作用产生氧化膜。这种膜初形成时还不够细密﹐有一定的电阻﹐使电解液中的负氧离子仍能到达铝表面继续形成氧化膜。随著膜厚度的增厚﹐电阻变大、电解电流变小、而与电解液接触的外层氧化膜同时发生化学溶解﹐在铝表面形成氧化物的速度渐与化学溶解的速度平衡时﹐这一氧化膜便可达到这一电解参数下的最大厚度。铝的阳极氧化膜的结构与其他转化膜有所不同﹐靠近基体金属部分的是0.01～0.1微米的致密层﹐其上是许多空心六角柱体所构成的蜂房状层﹐总厚度为2～100微米不等。由各种电解液产生的阳极氧化膜色调不一﹐有的是整体著色的﹐多用於建筑工业﹐有的可以染料著色或利用水解和复分解的方法﹐使其形成的颜料沉积在六角柱的空心部分﹐增加美感。最后还需要进行封闭和烘乾。有阳极氧化铝膜的铝材﹐抗蚀性有时优於经过铬酸盐处理的铝材。这种铝材除在建筑工业和日用五金产品方面广泛使用外﹐也用於飞机﹑汽车﹑民用船舶。利用低温﹑溶解力微弱的电解液和较高的电压(100～150伏)﹐可形成工程用的硬质阳极氧化膜﹐用於与纤维﹑纸张和橡胶接触的机械零件和液压元件。在普通阳极氧化铝层的六角柱体空洞中填充聚四氟乙烯﹐可以获得摩擦系数极低的零件。2100433B

铝的表面技术中阳极氧化是应用最广与最成功的技术，也是研究和开发最深入与最全面的技术。铝的阳极氧化膜具有一系列优越的性能，可以满足多种多样的需求，因此被誉为铝的一种万能的表面保护膜。

铝阳极氧化膜的特性：

1) 耐蚀性。铝阳极氧化膜可以有效保护铝基体不受腐蚀，阳极氧化膜显然比自然形成的氧化膜性能更好，膜厚和封孔质量直接影响使用性能。

2) 硬度和耐磨性。铝阳极氧化膜的硬度比铝基体高得多，基体的硬度为HV100，普通阳极氧化膜的硬度约HV300，而硬度氧化膜可达到HV500。耐磨性与硬度的关系是一致的。

3) 装饰性。铝阳极氧化膜可保护抛光表面的金属光泽，阳极氧化膜还可以染色和着色，获得和保持丰富多彩的外观。

4) 有机涂层和电镀层附着性。铝阳极氧化膜是铝表面接受有机涂层和电镀层的一种方法，它有效地提高表面层的附着力和耐蚀性。

5) 电绝缘性。铝是良导体，铝阳极氧化膜是高电阻的绝缘膜。绝缘击穿电压大于30V/mm，特殊制备的高绝缘膜甚至达到大约200V/mm。

6) 透明性。铝阳极氧化膜本身透明度很高，铝的纯度愈高，则透明度愈高。铝合金材料的纯度和合金成分都对透明性有影响。

7) 功能性。利用阳极氧化膜的多孔性，在微孔中沉积功能性微粒，可以得到各种功能性材料。正在开发中的功能部件功能有电磁功能、催化功能、传感功能和分离功能等 。

铝的表面技术中阳极氧化是应用最广与最成功的技术，也是研究和开发最深入与最全面的技术。铝的阳极氧化膜具有一系列优越的性能，可以满足多种多样的需求，因此被誉为铝的一种万能的表面保护膜。

建筑、装饰和保护用铝合金的阳极氧化基本上是生成多孔型阳极氧化膜，以建筑用6063铝合金的硫酸阳极氧化为例，孔隙率大致达到11%。这种多孔型阳极氧化膜的结构，是由紧贴金属基体的阻挡层与多孔层两部分所组成。这种多孔的特性虽然赋予阳极氧化膜着色和其他功能的能力，但是耐腐蚀性、耐候性、耐污染性等都不可能达到使用的要求，因此从实践应用考虑，铝阳极氧化膜的微孔必须进行封闭。未封闭的阳极氧化膜，由于大量微孔孔内的面积，使暴露在环境中的工件或试样有效表面积增加几十倍到上百倍，为此相应的腐蚀速度也大为增加。因此铝的阳极氧化膜除个别如耐磨的硬质氧化膜以外，从提高耐腐蚀性和耐污染性考虑，都必须进行封孔处理。

我国新国家标准对封孔的定义为“铝阳极氧化之后对于阳极氧化膜进行的化学或物理处理过程，以降低阳极氧化膜的孔隙率和吸附能力”。