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鋁型材陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)的影響
1:硫酸的影響
硫酸是電解液的主要成分,它直接影響鋁型材膜層結(jié)構(gòu)及成膜率;硫酸濃度較低時(shí),溶液電阻較大,槽電壓升高,獲得的膜層阻擋層較厚,孔隙率降低,陽(yáng)極氧化著色性能差;硫酸濃度升高時(shí),有利于多孔層的形成,孔隙率增加,著色效果好;但隨著硫酸濃度的升高,溶液對(duì)膜層的溶解速度加快,氧化膜的生長(zhǎng)速度減慢;因此需要進(jìn)行著色處理的鋁型材宜采用高濃度的電解液,硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%左右;硬而厚的氧化膜選用較稀的電解液,硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~15%;
2:Al^3+的影響
新配制的氧化液一般需要添加一定量的Al^3+,其含量在1g/L以上才能獲得正常的膜;若不含Al^3+,硫酸對(duì)膜層的溶解能力太強(qiáng),得不到正常的氧化膜;在陽(yáng)極氧化過程中Al^3+會(huì)不斷增加,槽電壓也隨之上升,所得到鋁型材氧化膜層耐磨性、耐蝕性及透明性均有所下降;Al^3+最佳含量為1~5g/L,在鋁型材生產(chǎn)中應(yīng)控制在10g/L以下;
3:Ni^2+的影響
在氧化液中加入適量的Ni^2+可以提高氧化的速度,擴(kuò)大電流密度及使用溫度的上限;一般在快速氧化液中加入8~10g/L硫酸鎳;
4:有機(jī)酸和甘油的影響
加入一些有機(jī)二元酸或三元醇,可提高成膜速度及溫度的上限,所得鋁型材氧化膜層的性能如硬度、耐磨性及耐蝕性能等均有所改善;一般認(rèn)為它們可以吸附在氧化膜表面,形成一層緩沖層,減緩陽(yáng)極氧化過程中膜層表面氫離子上升的速度,致使膜層溶解的速度減慢;
5:溫度的影響
氧化反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng),同時(shí)由氧化液的內(nèi)阻產(chǎn)生熱量,使得氧化液的溫度上升,尤其是陽(yáng)極表面的溫度急速上升;溫度上升,氧化液對(duì)膜層的溶解速度加快,這不僅使得成膜率降低,而且使得膜層的質(zhì)量下降,鋁型材氧化膜硬度、耐磨性及耐蝕性均降低;因此需要對(duì)溶液進(jìn)行攪拌或強(qiáng)制循環(huán);通常采用空氣攪拌,同時(shí)采用冷凍機(jī)降低溶液的溫度;但溫度低于13℃時(shí)易出現(xiàn)膜層發(fā)脆現(xiàn)象,故溶液溫度一般控制在15~20℃;
6:陽(yáng)極電流密度的影響
電流密度和膜的生長(zhǎng)速度及膜層結(jié)構(gòu)密切相關(guān),電流密度越大,成膜速度越快,生產(chǎn)效率越高,孔隙率也越大,越便于著色;但隨著電流密度的增加,氧化液溫度升高,氧化液對(duì)膜層的溶解也加劇,尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋁型材產(chǎn)品,因各部位電流密度分布不均,表面液溫也不均,因此鋁型材氧化膜的厚度和著色膜的色澤也不一致;綜合考慮,電流密度控制在1~2A/dm2;
7:電壓的影響
電壓主要對(duì)鋁型材膜層結(jié)構(gòu)有影響,電壓生高,阻擋層及孔壁厚度、膜層硬度及耐磨性提高,但孔隙率變小,著色性變差;電壓升高,電流密度也升高,會(huì)導(dǎo)致膜層疏松,甚至發(fā)生燒焦現(xiàn)象;一般氧化控制在12~16V為宜,鋁型材材18~22V;
8:氧化時(shí)間的影響
鋁型材陽(yáng)極氧化時(shí)間由所需厚度決定,但電解液種類及所用工藝條件不同,氧化時(shí)間有所不同;氧化液溫度低,延長(zhǎng)氧化時(shí)間可以增加膜厚,但在高溫下,延長(zhǎng)氧化時(shí)間反而會(huì)使膜層厚度減??;通常氧化時(shí)間為30~60min,超過60min后氧化膜厚度增加很慢;
9:電流波形的影響
陽(yáng)極氧化可以用直流,也可以用交流或交直流疊加電源;直流氧化成膜速度快,膜層硬度及耐磨性高,但膜層的透明度較差;交流氧化功效高,成本低,膜層透明度及孔隙率高,著色性好,但膜層較薄、硬度低、耐磨性差;脈沖陽(yáng)極氧化是目前普遍得到青睞的氧化工藝,用該工藝所得的膜層綜合性能優(yōu)于直流氧化膜,可全面提高氧化質(zhì)量和速度,避免“起粉”和“燒焦”現(xiàn)象,可使用較高的電流密度,縮短氧化時(shí)間30%,節(jié)約電能7%;
10雜質(zhì)的影響
陽(yáng)極氧化液中可能帶入的雜質(zhì)又F^-、Cl^-、NO3^-、CrO4^2-、Al^3+、Cu^2+、Pb^2+、Fe^2+、Mn^2+、Mg^2+等;其中陰離子的影響較大,如少量F^-、Cl^-足以造成鋁型材氧化膜層粗糙、疏松,甚至造成局部腐蝕,嚴(yán)重時(shí)造成鋁型材穿孔;重金屬離子一般可以通過小電流電解除去,懸浮在溶液中的Si^2+可以通過過濾除去;但是對(duì)于陰離子還沒有理想的處理方法,只有通過嚴(yán)格的管理來控制,如配制溶液時(shí)對(duì)溶劑的純度及水質(zhì)嚴(yán)格把關(guān),在陽(yáng)極氧化過程中強(qiáng)化水洗工序等;
11:對(duì)電極的影響
陽(yáng)極氧化的對(duì)電極通常使用鉛電極糊或不含銻的鉛合金電極,但是近來用鋁作為陰極的報(bào)道逐漸增多;由于鋁的質(zhì)量輕,操作方便,不含重金屬,因而頗受人們的青睞;需要注意鋁在溶液中溶解能夠產(chǎn)生Al^3+,因此電解結(jié)束后,須將鋁電極從溶液中取出;
在鋁型材硫酸陽(yáng)極氧化工藝中還有一點(diǎn)是需要說明并予以重視的,即各種不同規(guī)格鋁型材所獲得的陽(yáng)極氧化膜的外觀是有差異的;因此,硫酸陽(yáng)極氧化對(duì)鋁型材合金成分是有限制的;
(1)合金元素的存在會(huì)使氧化膜質(zhì)量下降,同樣條件下,在純鋁上獲得的氧化膜最厚,硬度最高,抗蝕性最佳,均勻度最好;鋁型材要想獲得好的陽(yáng)極氧化效果,要確保鋁的含量,通常情況下,以不低于95%為佳;
(2)在合金中,銅元素會(huì)使陽(yáng)極氧化膜泛紅色,破壞電解液質(zhì)量,增加氧化缺陷;硅元素會(huì)使氧化膜變灰,特別是當(dāng)含量超過4.5%時(shí),影響更明顯;鐵元素因本身特點(diǎn),在陽(yáng)極氧化后會(huì)以黑色斑點(diǎn)的形式存在;
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