酸陽極氧化工藝以鋁為陽極置于硫酸電解液中,利用電解作用,使鋁表面形成陽極氧化膜的過程稱為鋁硫酸陽極氧化。因為硫酸交流陽極氧化電流效率低,氧化膜的耐蝕性差、硬度低,所以很少使用。目前國內(nèi)外廣泛應用的是硫酸直流陽極氧化,它與其他酸陽極氧化相比較,在生產(chǎn)成本、氧化膜特點和性能方面具有明顯的優(yōu)越性:1.生產(chǎn)成本低;2.膜的透明度高;3.耐蝕性和耐磨性好;4.電解著色和化學染色容易。
草酸陽極氧化工藝草酸陽極氧化工藝早在1939年以前就為日本和德國廣泛采用。因草酸電解液對鋁及氧化膜溶解性小,所以氧化膜孔隙率低,膜層耐蝕性、耐磨性和電絕緣性比硫酸膜好。但草酸陽極氧化成本高,一般為硫酸陽極氧化的5~10倍;草酸在陰極上被還原為羥基乙酸,陽極上被氧化成二氧化碳,使電解液穩(wěn)定性較差;草酸氧化膜的色澤易隨工藝條件變化而變化,使產(chǎn)品產(chǎn)生色差,因此該工藝在應用方面受到一定的限制,一般只在特殊要求的情況下使用,如制作電氣絕緣保護層、日用品的表面裝飾等。草酸作為硫酸電解液中添加劑目前倒是常用,以放寬陽極氧化溫度和利于生產(chǎn)厚膜,一般在硫酸電解液中,草酸加入量 10~15g/L,能使氧化溫度由原來的不超過20°C放寬到22°C,草酸的加入使電解液對膜的溶解能力相對減弱,因而在一定程度上也能提高成膜速度。
鋁為面心立方結構,有較好的導電性和導熱性,僅次于Au、Ag、Cu,延展性好、塑性高,可進行各種機械加工。鋁的化學性質(zhì)活潑,在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約5nm的致密氧化膜,使鋁不會進一步氧化并能耐水;但鋁的粉末與空氣混合則極易燃燒;熔融的鋁能與水猛烈反應,高溫下能將許多金屬氧化物還原為相應的金屬;鋁是兩性的,既易溶于強堿,也能溶于稀酸。鋁在大氣中具有良好的耐蝕性,但純鋁的強度低,只有通過合金化才能得到可作結構材料使用的各種鋁合金。鋁合金的突出特點是密度小、強度高。鋁中加入Mn、Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的耐蝕性,良好的塑性和較高的強度,稱為防銹鋁合金,用于制造油箱、容器、管道、鉚釘?shù)?。硬鋁合金的強度較防銹鋁合金高,但防蝕性能有所下降,這類合金有Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mg-Zn系。新近開發(fā)的高強度硬鋁,強度進一步提高,而密度比普通硬鋁減小15%,且能擠壓成形,可用作摩托車骨架和輪圈等構件。Al-Li合金可制作飛機零件和承受載重的高級運動器材。因為在鋁中加入3%~5%(質(zhì)量分數(shù))的比鋁更輕的金屬鋰,就可以制造出強度比純鋁高20%~25%,密度僅2.5t/m3的鋁鋰合金。這種合金用在大型客機上,可使飛機的重量減少5t多,而載客人數(shù)不減少。將鋁及其合金置于適當?shù)碾娊庖褐凶鳛殛枠O進行通電處理,此處理過程稱為陽極氧化
鉻酸陽極氧化工藝鉻酸陽極氧化工藝最早是由Bengough和Stuart在1923年開發(fā)的。鉻酸氧化膜比硫酸氧化膜和草酸氧化膜要薄得多,一般厚度只有2~5um,能保持原來部件的精度和表面粗糙度。膜層不透明,孔隙率較低,很難染色,在不作封孔處理的情況下也可以使用。鉻酸溶液對鋁的溶解度小,使針孔和縫隙內(nèi)殘留的溶液對部件的腐蝕影響小,適用于鑄件、鉚接件和機械加工件等的表面處理、該工藝在軍事裝備上也用得較多,美國、俄羅斯和英國的鋁合金航空部件表面處理,一般都用該工藝。它除了生成鉻酸氧化膜起防護作用外,還可作為對部件質(zhì)量的檢查手段,如部件上有針孔和裂紋等缺陷,在處理操作中,醒目的棕褐色電解液就會從中流出,很容易被人們及時發(fā)現(xiàn)。更多精彩文獻登錄中國鑄造網(wǎng)