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发表于 2011-8-19 19:08
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二、国外新工艺介绍
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' _0 G# R0 @" n+ I 近几年来,国外在铝材表面处理方面发展得很快,原来的一些费人力、费电力和资源的老工艺已得到改革,一些新工艺、新技术已广泛应用于工业生产。
' j6 Z! `# R- h7 [ (一)高速阳极氧化法9 A4 T- p! Q- e+ c- ]: h7 ]; f: e
高速阳极氧化工艺主要是通过改变电解溶液的组成,降低电解液的阻抗,从而使能采用较高的电流密度进行高速阳极氧化。原来旧工艺的溶液,采用1A/d㎡的电流密度的成膜速度为0.2~0.25μ/分,采用这种新工艺溶液后,即使仍用1A/d㎡的电流密度,成膜速度亦可增至0.4~0.5μ/分,大大缩短了处理时间,提高了生产效率。
c/ g/ s; r0 z; T* B2 d (二)富田式(高速氧化)法6 i# ]* z' ~ u6 I W
富田式法比旧工艺处理时间要短得多,生产效率可提高33%以上。本法不但适用于普通阳极氧化膜,也适用于硬膜氧化。) X, y" a$ Z$ {; Z
如要产生硬质膜,则用降低溶液温度的方法来实现,其成膜速度大体与上表所列相同。膜层硬度与溶液温度的关系如下:4 k P$ X5 k2 m% I" E8 l* V' d/ s
10℃——硬度500H,20℃——400H,30℃——30H
" j9 `+ \" j5 t* h& ] (三)红宝石膜
! x$ X: Z; S# S" A( Z: |% _ 铝材表面生成红宝石膜的工艺是一种新颖的工艺,其膜层色泽可以与人造红宝石的色泽媲美,因而装饰性效果极佳,抗腐蚀性能和耐磨性能也良好。还可通过溶液中所含金属氧化物之种类不同来制备出色彩各异的外观。该工艺方法是:首先用15%的硫酸进行阳极氧化,采用的电流密度为1A/d㎡,时间80分钟。取出后可根据颜色深浅程度要求,把工件浸入不同浓度的(NH4)2CrO4溶液中,温度40℃,时间为30分钟,主要是让金属离子进入多孔性的阳极氧化膜孔源中去。然后再放入硫酸氢钠(1克分子量)、硫酸氢铵(1.5克分子量),温度170℃,电流密度1A/d㎡,经过上述处理后,可获得紫红色并闪烁着萤光的红宝石膜。如果浸的是Fe2(CrO4)3、Na2CrO4,则生成的膜呈蓝色带深紫色萤光。0 t2 m% H, `3 G" @3 [, F" [
(四)浅田法电解着色
+ s& T) X1 p7 |8 D8 s9 r2 | 浅田法电解着色是在阳极氧化之后,通过电流电解,使金属阳离子(镍盐、铜盐、钴盐等)穿入氧化膜的针孔底部,从而着出颜色。这一工艺近年来发展得较快,主要是它能获得青铜色系和黑色,受建筑行业的欢迎。所着色泽有很稳定的耐光性,也能耐恶劣气候条件。本工艺比自然着色法能节省电能。日本的建筑用铝型材几乎都已采用此法着色。我国天津、营口、广东等地亦已引进了此种技术及全套设备。广东有些单位亦已试验成功,应用于生产。3 [4 D) i2 |7 h* b, X
(五)自然着色法* e8 q+ R- ? H8 H7 e
自然着色法是一次电解完成着色的。溶液种类也有好几种,有用磺基水杨酸和硫酸的,有用磺基钛酸和硫酸的,也有用磺基水杨酸和马来酸的。由于自然着色法大部份都采用有机酸,所以氧化膜比较致密,膜层有优良的耐光性、耐磨性和耐蚀性。但此法的缺点是:要得到优良的颜色,必须严格控制铝合金材料的成份才行。/ L2 \1 a+ k, A7 W M+ I+ Q9 F" \
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j! H9 w$ F+ S. _# K1.硫酸阳极氧化
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7 A F2 i; i9 [: n! u2 s 硫酸阳极氧化有以下特点:( _7 L% U" b+ _, k( i( F
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(1)槽液成本低,成分简单,操作维护简便,一般只需将硫酸稀释到一定的浓度即可,无需添加其他化学药品,推荐使用化学纯硫酸,杂质较少的工业级硫酸也可采用,所以成本特别低。. s! Q% }: Q' }. k. W& Z! d
1 C# D$ e4 G4 y8 K A& c# i
(2)氧化膜透明度高。纯铝的硫酸阳极氧化膜,是无色透明的,对于铝合金,随着合金元素Si、Fe、Cu、Mn的增加,透明度会下降。相对其他电解液,硫酸阳极氧化膜的颜色是最浅的。5 d: G: P/ S& _
8 b8 f7 {7 j5 _+ C% X3 t (3)着色性高,硫酸氧化膜透明,多孔层吸附性强,易于染色和着色,着色鲜艳不易退去,有很强的装饰作用。9 p7 q, P! U! \$ J" q+ ?' L
. l$ ?$ q$ [2 P& Z
(4)硫酸阳极氧化操作条件为:
: l1 M; H$ z- o0 Y9 ^
/ ]: H7 E/ G5 o- {8 k6 ?$ H H2SO4(体积) 10%~30%
, G# \& A% o- u
! B4 R9 d A- M/ G7 Q 温度℃ 18~22
: @, b/ g) C- f, Q! B- I" M0 @, T+ t) S
Al/g.L-1 ≤20
# \ ^* C) v! Y, X" \2 [4 b
7 U5 ?+ ?# J1 ^$ J 电流密度/A.dm-2 0.6~3
6 A" d! B, f9 z% c7 H& F2 c! j" b) m
1 z- `; _: _& |1 H 时间/min 10~60, y1 `1 U1 T: Z; R
1 R% w- Y' a& L% K$ K 2.草酸和铬酸阳极氧化$ n& N8 @ e [ F: n* F6 Q4 |
( T! ^+ {2 e& v
草酸阳极氧化在日本应用较普遍,草酸氧化膜的特点和硫酸氧化膜相近,孔隙率低于硫酸氧化膜,耐蚀性和硬度高于硫酸氧化膜。草酸的槽液成本和操作电压高于硫酸,有些合金的草酸氧化膜颜色较深。草酸和硫酸阳极氧化都需要良好的冷却系统配套。) \$ [% o( T; L) [" O1 ^
& N" l0 Y6 m* H6 S1 B4 O# N 草酸阳极氧化操作条件为:! U7 z5 T: V9 f2 f2 ?" M1 o
' Z1 K* b2 G1 e1 E/ b% }5 | 草酸(体积分数) 2%~10%8 u, s* j0 y/ @! b% f
% Y% n0 ~4 V6 w8 t" R0 A 温度/℃ 15~355 B5 V& R* K+ b0 F, m* z
2 J; ^& u+ R' F" a 电流密度/A.dm-2 0.5~3
. ?, O/ v. e! _1 K" P$ o( L7 a- z" G9 P }3 p4 {" b& Y) {
电压/V 40~605 L- H3 \! i. A8 S) m- x
2 A4 _! ~3 d! j. n8 T4 N* \ 铬酸阳极氧化膜特别耐腐蚀,主要应用干飞机制造工业,铬酸氧化膜和油漆的附着力强,也用于作油漆的底层,铬酸阳极氧化膜灰色不透明,一般不用于装饰。% @8 H5 q. h. x
`1 m/ y" b/ e0 ?! b3 Z9 \! E _ 铬酸阳极氧化操作条件为:
: F8 f* e- A+ K0 |1 m* o" n9 F* E. w6 p1 Y3 h! B
Cr03/g.L-1 30~100
; h" R2 Y6 r3 p1 b; u6 v5 ] v) l" x1 z" T: `, M3 u) W
温度/℃ 40~70; m* P' z) d' U0 c2 E# t) t4 G
: T9 m! y- t. y* t1 f' @& V 电流密度/A.dm-2 0.1~3/ D: y. r$ ]& ]. B% O) Z* l
2 H# k6 _8 H0 ~" C 电压/V O~1001 g! A% R0 p+ t0 R, A
" K2 ^5 `. m5 j: `% k 时间/min 35~60& V5 E! Y- p2 [3 y# X* K9 z
9 i, c( L6 `) U: c 3.硬质阳极氧化
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- K v- I. r5 T! U, S 在二世界大战后期,为了提高阳极氧化膜的硬度和厚度,把硫酸氧化槽的温度降低至0℃,电流密度提高至2.7~4.0A/dm2,获得了25~50μm的“硬质氧化膜”。用草酸加少量硫酸可以在5~15℃得到硬质氧化膜。有些专利用优化硫酸的浓度,加有机酸或其他添加剂,如苯六羧酸进行硬质阳极氧化。
( G2 k r/ ?7 }1 _. `% R$ e, a/ L5 i/ o
在苏格兰,Campbell发明了采用交流—直流叠加电源,电解液高速流动,0℃,电流密度25~35A/dm2,获得100μm的硬质阳极氧化膜。+ q8 V9 m/ i% j! V: _
8 z+ Z+ q, g: x+ R3 U 现在,脉冲电流用于硬质阳极氧化时,特别是高铜铝合金一般很难硬质阳极氧化,使用脉冲电流可以防止“烧蚀”。还有许多电源用于硬质阳极氧化,交流加直流,各种频率的单相或三相脉冲电流、反相电流等。传统的直流硬质阳极氧化,电流密度一般不能超过4.0A/dm2,单相整流脉冲电源,电流的脉冲峰值可以很大,但保持氧化膜厚度的均匀一致是重要的问题。 |
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