鋁陽極氧化油墨鋁陽極氧化原理

時間：2022-07-06

鋁陽極氧化油墨鋁陽極氧化原理

鋁是一種活潑的金屬，標準電位-1.66v，在空氣中，一層厚度約為0.01～0.1微米氧化膜，這種氧化膜是非晶體的，薄而多孔，耐腐蝕性差。然而，如果將鋁及其合金放入適當?shù)碾娊赓|(zhì)中，以鋁制品為陽極，在外部電流的作用下，表面產(chǎn)生氧化膜，這種方法稱為陽極氧化。
通過選擇不同類型、不同濃度的電解質(zhì)和控制氧化的工藝條件，可以獲得具有不同性質(zhì)、厚度約幾十到幾百微米的陽極氧化膜，其耐腐蝕性、耐磨性和裝飾性得到顯著提高。鋁和鋁合金陽極氧化所用的電解質(zhì)一般為中等溶解能力的酸性溶液，鉛或鋁作為陰極，只起導電作用。鋁及其合金在陽極氧化時發(fā)生以下反應：
2Al--->6e-+2Al3+
陰極發(fā)生以下反應：
6H2O+6e---->3H2+6OH-
酸化學溶解鋁和氧化膜，反應如下：
2Al+6H+--->2Al3++3H2
Al2O3+6H+--->2Al3++3H2O
氧化膜的生長過程是氧化膜不斷生成和溶解的過程。
**段a（曲線ab段落）：形成無孔層。在通電的前幾秒到幾十秒，鋁表面立即形成一層致密、高絕緣的氧化膜，厚度約0.01～0.1微米是一層連續(xù)的、無孔的薄膜層，稱為無孔層或阻擋層，阻礙了電流的通過和膜層的持續(xù)增厚。無孔層的厚度與形成電壓成正比，與電解液中氧化膜的溶解速度成反比。因此，曲線ab段的電壓由零急劇增加到較大值。
*二段b（曲線bc段落）：多孔層的形成。隨著氧化膜的產(chǎn)生，電解液對膜的溶解開始了。由于氧化膜不均勻，在膜較薄的地方會先溶解孔，電解液可以通過這些孔到達鋁的新鮮表面，電化學反應可以繼續(xù)進行，電阻降低，電壓降低（較高值的10~15%），膜上有多孔層。
*三段c（曲線cd段)：多孔層增厚。陽極氧化約200s之后，電壓進入了一個相對穩(wěn)定和緩慢的上升階段。表明無孔層不斷溶解形成多孔層，新的無孔層生長，即氧化膜中無孔層的生成速度和溶解速度基本達到平衡，無孔層厚度不再增加，電壓變化很小。然而，在這個時候，孔底部氧化膜的生成和溶解并沒有停止，它們?nèi)栽诶^續(xù)，結(jié)果孔底部逐漸移動到金屬基體內(nèi)部。隨著氧化時間的延長，孔加深形成孔，孔膜逐漸加厚。當膜的生成速度和溶解速度達到動態(tài)平衡時，即使氧化時間延長，氧化膜的厚度也不會增加，應停止陽極氧化過程。陽極氧化特性曲線和氧化膜的生長過程如下圖所示。在稀硫酸電解液中，鋁及其合金通過直流和交流電進行陽極氧化處理，可獲得5~20微米厚、吸附性好的無色透明氧化膜。
硫酸陽極氧化工藝簡單，溶液穩(wěn)定，操作方便，雜質(zhì)含量范圍廣，能耗低，成本低，幾乎適合鋁和各種鋁合金加工，在中國得到廣泛應用。
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