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铝合金的阳极氧化和着色试验 最近论坛上很多人在做铝合金阳极氧化试验，咱也来凑个热闹。曾经也试着做过氧化试验，现在把我以前做的试验的记录整理了一下，发上来分享一下，供希望处理铝合金工件的同好分享一下。
原理
铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40 ~ 50 A薄的氧化膜。后者虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。用电化学方法即阳极氧化处理后，可以在其表面上获得厚达几十到几百微米的氧化膜。后者的耐蚀能力很好。硫酸阳极氧化法所得的氧化膜厚度在5 - 20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。
当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应：
阴极上 2H+ + 2e → H2 ↑
阳极上 Al-3e → Al3+
6OH- → 3H2O+3O2-
2Al3+ + 3O2- → Al2O3 + 399 (卡)
硫酸还可以与Al、Al2O3 发生反应
2Al + 2H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑
Al2O3 + H2SO4 → AL2(SO4)3 + 3H3O
铝阳极氧化膜的生长是在“生长”和“溶解”这对矛盾中发生和发展的。通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层(叫无孔层，或阻挡层)，它虽只有0.01 ~ 0.015Am，可是具有很高的绝缘性。硫酸对膜产生腐蚀溶解。由于溶解的不均匀性，薄的地方(孔穴)电阻小，离子可通过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。循环往复。控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。
硫酸氧化膜，多孔隙，有很强的化学活性，利用这一特点，人们在铝阳极氧化膜上进行染色或电解着色，达到耐蚀和装饰双重目的。
有机染色是将氧化制品放入有机染色槽中，利用氧化膜的化学和物理吸附作用，将染料分子吸附于氧化膜微孔中而成色。有机染色色种多，艳丽是其优点，但耐磨，耐晒，耐光性能差（相对电解着色而言），只适合于室内装饰和日用五金制品之装饰。
除有机染色外，还可以进行电解着色。虽然电解着色膜有耐晒、耐热、耐光、耐磨性好、耐蚀性高的优点，但不在本次实验的范围内，略去不谈。
铝阳极氧化膜无论着色与否，用于何场合，都必须进行封孔处理，以达到防蚀，抗沾污等目的。常用的封孔法有沸水法和常温法两类。沸水法是将铝制品浸入纯水中煮沸约30分钟，氧化膜与水反应生成Al2O3H2O，体积膨胀而将孔封闭。当水温低于30摄氏度时，可能生成Al2O33H2O，这是不稳定的，可塑性的水化物，耐蚀性差，所以沸水法一定要在95~100摄氏度下进行。
铝阳极氧化膜的生长和溶解规律可用其电压－时间曲线来说明。见下图：
A区：在最初10秒钟内曲线直线上升，电压激剧增高，说明生成了无孔层电阻增大，这时成膜占主导，阻碍了反应继续进行。当外电压高时，[O2-]能穿过薄的地方继续反应。故无孔层的厚度取决于电压，即电压高时，无孔层相应增厚，反之亦然。
B区：阳极电位达到最高值开始下降，说明无孔层达到极限(一定电压下)，由于硫酸腐蚀溶解造成孔穴，电阻下降，电压降低。
C区：20秒钟后，电压稳定，这时膜在不断增厚(多孔层)，无孔层则生长和溶解达到动态平衡，溶解和生成在孔穴底部进行，时间延长孔穴变成孔隙，遂形成一定厚度的氧化膜。
[ 本帖最后由 绿林罗宾汉 于 2011-3-14 14:23 编辑 ] | 
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发表于 2011-3-14 12:42
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