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硬質(zhì)陽極氧化是一種鋁卷鋁板及其合金特殊的陽極氧化法,有的也稱厚膜陽極氧化,是20世紀50年代前后的重要的功能氧化工藝之一。硬質(zhì)膜的硬度較高,在純鋁上所得的硬度可以達到1000HV以上,超過硬鉻的硬度。早期的硬質(zhì)陽極氧化一般在低溫低濃度和強制攪拌方式進行,這樣條件下生成的氧化膜在電解液中溶解較慢,所得的膜層厚度就比較厚,但膜層生長速度慢,生產(chǎn)成本高,且對鍛鋁、高硅、高銅鋁合金等特殊鋁材不適用。 目前對于硬質(zhì)氧化的改進非?;钴S,主要于兩個方面。一是加入添加劑:另外則為改變的直流施壓方式。加入添加劑主要是為了降低電解液對氧化膜層的溶解速度和允許溫度范圍。有機梭酸,如、乳酸、酒石酸、磺基水楊酸等為常用的硬質(zhì)氧化添加劑;還有一些特殊的添加劑如金屬鹽、氟化鈣、粗蔥、木質(zhì)素等。 這些添加劑的加入,能改變陽極氧化過程中化學(xué)、電化學(xué)行為,降低膜層的溶解速度和孔隙率,并可使氧化溫度到5-20℃,有的甚至可以到40℃.在有關(guān)硬質(zhì)陽極氧化的研究中,電源波形和電源設(shè)備的研究是為活躍的一個領(lǐng)域,從直流、交直流且加、脈沖電流一直到交流都開展了大量的研究。 這些工藝大都為了改善高合金成分材料的陽極氧化,燒穿或工作溫度,膜層的硬度、厚度或耐磨性等。脈沖氧化適合一些難氧化的鋁合金的硬質(zhì)氧化,在已經(jīng)得到推廣.脈沖可以實現(xiàn)大電流密度快速硬質(zhì)陽極氧化,成膜速率可達1.5um/min。
列出了質(zhì)量分數(shù)與氧化電壓之間的關(guān)系,及其得到的不同性能的氧化膜。由于陽極氧化工藝具有較大優(yōu)勢,所以其不管是理論研究還是工藝研究,都非常的活躍。羅一帆等研究了氧化溶液中的雜質(zhì)及濃度、溫度和電流密度對鋁合金陽極氧化膜層顯微硬度及厚度的影響,并提出了氧化工藝的方法。 比較了常溫和低溫下鋁陽極氧化的效果,發(fā)現(xiàn)較高溫度下氧化膜孔呈呈合花狀,孔口大而孔底窄,孔徑達到25m,而3℃絡(luò)結(jié)構(gòu),有如樺樹葉的堆積,孔隙率在200nm左右。一般陽極氧化都是在25℃以下進行,為了生產(chǎn)效率,研究人員對氧化添加劑進行了研究。 在原槽液中添加適量、乳酸、丙三醇和鎳,發(fā)現(xiàn)能在保證膜層質(zhì)量的前提下,有效擴大工藝溫度范圍,生產(chǎn)效率。KumarCS等在溶液中添加了甘油、乳酸、鋁酸鈉等組成復(fù)合氧化液,采用1.3-1.4A/dm2的電流密度,在2024鋁合金上了耐蝕性優(yōu)異的白色氧化膜。 在含有欽按酸溶液中,TakenakaT等采用恒流氧化制得了黑色陽極氧化膜.鋁陽極氧化膜的形成是一個涉及物理、化學(xué)和電化學(xué)等諸多方面的復(fù)雜過程,同時還受到電解液、氧化電壓、反應(yīng)溫度等實驗參數(shù)的影響,陽極氧化機理研究并不容易。
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