铝的阳极氧化与表面着色
有一定厚度,又要在膜上有均匀的孔隙, 以保证电流的通过及将来着色。这是一个 既有膜的生长又伴随有膜的溶解的电极过 程。由于膜的不断生长与加厚,致使电阻 持续不断的增加,从而使膜的生长速率渐缓,此 时膜的形成速率与膜的溶解速率达到动态 平衡,膜的厚度就不会变化了。
电 必须解使液电浓极度上:氧要化使膜A形l2成O3的氧速化率膜大顺于利氧形化成膜,溶并解达的到速一率定,厚这度要,
通过控制一定的氧化条件来实现。 如果是在强酸电解液中,阳 极上的金属离子不断地从金属本体溶解,根本不能形成氧化膜; 若在弱酸中,阳极产物在电解液中不溶解,则氧化膜很快形成 并覆盖金属,电阻增大,使电化学反应异常进行不能形成 所需厚度的氧化膜,所以要严控硫酸的浓度。
和导热性好,成型容易,无低温脆性等优 点,是一种综合性能优良的轻金属材料。 目前,铝材在航空航天工业及建筑材料、 交通工具、电子科技类产品等领域中得到了广泛 的应用。
将铝制品作阳极,以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液进 行 其反阳应极历氧程化比,较可复杂形。成现较在厚以的A氧l 为化阳膜极,,膜P的b 主为阴要极成,分是H2ASOl2O4 溶3,
整体着色。本实验重点介绍浸渍着色。 氧化膜着色应在氧化结束后进行。将阳极氧化处理得到的新鲜氧
化膜铝片直接用水冲洗干净,立即放入着色液中着色。着色时注 意染料的纯度,水温约在313.2~333.2K,不能太高。适当加热 可加速染色,但水温太高会造成氧化膜的孔隙过早封闭,降低
氧化膜的表面是由多孔层构成的,其比表面积大,具备极高的化 学活性。利用这一特点,在阳极氧化膜表面可进行各种着色处理。 着色的目的是提升产品的装饰性和耐蚀性,同时给铝制品表面 以各种功能性。
氧化膜的表面是多孔的,在这些孔隙中可吸附染料,也可吸 附结晶水。由于吸附性强,如不立即处理,也可能吸附杂质 而被污染,所以要及时进行填充处理,来提升多孔膜的强 度等性能。
封闭方法:封闭处理的方法很多,如沸水法、高压蒸气法, 浸渍金属盐法和填充有机物(油,合成树脂)等。众多方法 中应用最广的是沸水法。
根据氧化膜用途可以在阳极氧化的同时, 再进行其它的工艺,能够获得相应的氧 化膜:
如防护性氧化膜,防护-装饰性氧化膜 (氧化后再着色),功能性氧化膜如硬 质氧化膜、自润滑氧化膜、导电氧化膜、 绝缘氧化膜、磁性氧化膜、光吸收氧化 膜、催化膜等。
一层透明的氧化膜所覆盖,但是天然的铝氧化膜极薄, 只有,且孔隙率大,机械强度低,抗蚀和耐磨性都不 能满足防腐蚀的需要。利用电化学方法,可使铝(或 铝合金)表面生成致密的优质氧化膜,且膜较厚,其 厚度可达几十至几百微米,能有效地提高铝的耐腐蚀 性。另外,由于所形成的氧化膜存在均匀的孔隙,故 可用有机染料进行染色处理,经封密后色泽稳定,使 铝材的应用更广泛。 这种使铝表面氧化的电化学工 艺称为铝的阳极氧化。
极化初始的短暂时间内,其表面受到均匀氧化,生成 极薄而又非常致密的膜,由于硫酸溶液的作用,膜的 最弱点(如晶界,杂质密集点,晶格缺陷或结构变形 处)发生局部溶解,而出现大量孔隙,即原生氧化中 心,使基体金属能与进入孔隙的电解液接触,电流也 因此得以继续传导,新生成的氧离子则用来氧化新的 金属,并以孔底为中心而展开,最后汇合,在旧膜与 金属之间形成一层新膜,使得局部溶解的旧膜如同得 到“修补”似的。
氧化时间:随着氧化时间的延长,膜的不断溶解或修补,氧 化反应得以向纵深发展,从而使制品表面生成又薄而致密的 内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。其内层(阻挡层、 介电层、活性层)厚度至氧化结束基本都不变,位置却不断 向深处推移;在一定的氧化时间内随时间而增厚。
着色原理:浸渍着色的原理主要是氧化膜对色素体 的物理吸附和化学吸附。无机盐浸渍着色主要是靠 化学反应沉积在多空层。有机染料的着色通常认为 既有物理吸附也包括有机染料官能团与氧化铝发生 络合反应形成。
影响氧化膜着色质量主要由两方面:一是阳极氧化膜的 质量,二是着色液的种类、浓度及处理条件。色泽随厚 度而异,越厚色调越深;孔隙率要大,均匀。由于多孔 膜的独特性质,除了能应用于着色外,近年来有人利 用它作为模板,在孔中填充金属或半导体材料,用来制 备磁记录材料、功能电极、电学或光学器件等。