浅谈铝合金的化学氧化
铝及其合金的氧化着色介绍
化学氧化膜较薄。一本不宜单独使用。在汽车工业级一些装饰材料上，已铝合 金的本色氧化，然后进行喷漆或电泳，可有效的提高漆层与本基的结合力。由于 化学氧化具有工艺简单操作方便污染性小，在工业上已经得到较大的推广。
透明至灰色
与时间有关， 膜层生成快
高
NSS330h （高于硫酸
体系）
好
优于硫酸体系
液 类 型
草酸体系
与基材有关 系
可得到高厚 度氧化膜， 及硬质氧化
膜
高
好，有很强 的耐压性能
好，主用运 用于航空行
业
结合力好，对 CL的含量要求 严格，易产生
颜色干涉。
混和酸体系
与混酸类型 有关
厚度可以通 过时间控制
各有优缺点
高
性 质氧化时 间及工艺
有关
低
磷酸盐膜
与氧化时
间及工艺 有关
低
一般
结合力好
好
好
结合力好
一般
结合力好
化学氧化膜一般不单独使用，由于去具有较强的吸附能力，可用做涂层的前处 理工艺进行使用，可提高涂层与基材的结合力。因化学氧化膜层薄（0.5-4微米） 通过特殊工艺 可使厚度提高到5微米以上，但是氧化膜出现粉末及白点状。
铝及铝合金导电氧化浅谈
铝和铝合金导电氧化工艺的研究与应用摘要：铝及铝合金化学氧化后涂漆，可大大提高基体与涂层的结合力，并增强铝材的抗蚀能力。
常规的铝阳极氧化膜由于表面电阻大而无法满足产品的电磁屏蔽性能要求。
为提高铝氧化膜的电磁屏蔽性和耐蚀性，提出了一种铝合金导电氧化工艺。
介绍了其原理、工艺流程及工艺维护，测量了所得膜层的外观、导电性和耐蚀性。
结果表明，该工艺所得氧化膜无色透明、导电性好，且具有一定的耐蚀性。
关键词: 铝铝合金氧化导电一、前言：铝及铝合金具有质量轻、易于加工、装饰性好等优良性能。
但未经防护处理的裸铝耐蚀性差、表面硬度低，磨损后表面产生一层黑灰，所以通常采用阳极氧化对铝材进行防护处理。
阳极氧化是在通电的情况下，把铝制零件放入电解槽中，零件作阳极，不锈钢作阴极，在零件表面产生一层较致密的氧化铝膜层。
阳极氧化膜虽然防护性好、耐磨损，但其电阻高，不导电。
科技的快速发展使集成电路广泛用于各个领域中，集成电路与晶体管相比虽然有体积小、效率高等优点，但却存在抗干扰性差的致命缺点，这种缺点使得产品的稳定性和可靠性严重下降。
因此在电子产品设计中，往往要求盛装集成电路的外壳机箱整体有良好的导电性。
铝及铝合金经导电氧化工艺后所获的氧化膜具有导电性能，这是其特有的性能，而且膜层的防护与装饰性能良好。
铝及铝合金导电氧化工艺操作简便，无需专用设备。
近年来，有关导电氧化膜层易于吸附有机涂料结合力良好得到进一步认识，因而在油漆和电泳涂料基底的应用也逐步开展。
下面简述工艺全过程。
二、原理铝及铝合金的表面处理工艺有阳极氧化和化学氧化，化学氧化膜导电，但通常呈彩虹色，影响产品美观。
我们在化学氧化工艺的基础上进行摸索，成功研制出导电氧化处理工艺。
该工艺是将铝件放在含有铬酐、磷酸的酸性溶液中化学处理，获得一层导电性良好又有一定防护性能的透明保护膜。
铝成膜反应式为:Al + CrO3 + 2H3PO4 →AlPO4 + CrPO4 +3H2O三、前处理（1）除油铝在空气中极不稳定，易生成用肉眼也难以识别的氧化膜。
铝合金 本色导电氧化
铝合金本色导电氧化
铝合金本色导电氧化通常指的是在铝合金表面进行的一种化学导电氧化处理，旨在提高其电磁屏蔽性能和耐腐蚀性。
具体来说，铝合金本色导电氧化涉及以下几个要点：
1. 氧化膜特性：化学导电氧化后的氧化膜无色透明，膜层厚度较薄，约为0.3～0.5μm，因此具有较好的导电性。
这使得经过导电氧化处理的铝合金部件适用于需要保持一定导电性的场合。
2. 工艺流程：铝合金本色导电氧化的典型工艺流程包括：除油、水洗、碱液腐蚀、精蚀、硝酸酸洗等步骤，最终形成一层氧化铝膜。
3. 影响因素：溶液温度和氧化时间是影响导电氧化质量的两个主要因素。
溶液温度过高可能会导致成膜速度加快，但同时氧化膜容易出现粉化等问题。
4. 与阳极氧化的区别：化学导电氧化（化学氧化）不需要通电，是通过化学反应在铝合金表面形成氧化膜的过程，而阳极氧化则需要在外加电流的作用下进行。
综上所述，铝合金本色导电氧化是一种有效的表面处理方法，它不仅能够提升铝合金的耐腐蚀性和电磁屏蔽能力，还能够保持材料的本色和良好的导电性，适合在电子设备等领域应用。
10铝合金阳极氧化和化学氧化的区别
阳极氧化和化学氧化的区别★阳极氧化的概念:铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下,由于外加电流的作用下,在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程.阳极氧化如果没有特别指明，通常是指硫酸阳极氧1、阳极氧化的作用☆防护性☆装饰性☆绝缘性☆提高与有机图层的结合力.☆提高与无机覆盖层的结合力☆开发中的其它功能2、铝合金的化学转化膜处理(化学氧化，钝化，铬化)★铝合金的化学转化膜通过化学氧化取得，可参考美军标MIL-C-5541。
★为什么要进行铝合金的化学转化膜处理☆加强铝合金的防锈能力。
☆可以起稳定接触电阴的作用。
(曾经一客户产品要求导电氧化，其目的就是起稳定接触电阻及导电作用)☆转化膜较薄(约0.5~4um)，质软、导电、多孔，有良好的吸附能力，通常做为油漆或其他涂料的底层。
☆不改变材料的机械性能。
☆设备简单、操作方便、价格便宜。
☆不影响工件尺寸。
★转化膜厚度铝合金表面的化学转化膜较薄约0.5~4um，转化膜是一种凝胶体，很难直接测量，通常只是称量工件化学氧化前后的重量，或以表面色泽和盐雾试验来判断氧化膜的耐蚀能力。
★划伤后的防腐功能铝合金表面的化学转化膜是一种凝胶体，此胶体在转化膜划伤后可以移动，划伤痕周围的凝胶会移动至划伤表面，结合在一起，继续、阻挡铝合金被腐蚀，仍然有防腐功能。
★颜色铝合金化学转化膜的色泽有灰色、白色、草绿色、金黄色、彩虹色，转化膜的最终色泽，由采用的转化膜药水、操作工艺条件有关。
3、阳极氧化与导电氧化的区别1).阳极氧化是在通高压电的情况下进行的，它是一种电化学反应过程;导电氧化(又叫化学氧化)不需要通电，而只需要在药水里浸泡就行了，它是一种纯化学反应。
2).阳极氧化需要的时间很长，往往要几十分钟，而导电氧化只需要短短的几十秒。
3).阳极氧化生成的膜有几个微米到几十个微米，并且坚硬耐磨，而导电氧化生成的膜仅仅0.01—0.15微米左右。
耐磨性不是很好，但是既能导电又耐大气腐蚀，这就是它的优点。
铝及铝合金的电化学氧化
铝及铝合金的电化学氧化(导电氧化):在电解质溶液中,具有导电表面的制件置于阳极,在外电流的作用下,在制作表面形成氧化膜的过程称为阳极氧化,所产生的膜为阳极氧化膜或电化学转化膜.电化学氧化膜与天然氧化膜不同,氧化膜为堆积细胞结构,每个细胞为一个六角柱体,其顶端为一个圆弧形且具六角星形的细孔截断面.氧化膜有两层结构.靠近基体金属的是一层致密且薄,厚度为0.01~0.05μm的纯AL2O3膜,硬度高,此层即为阻挡层;外层为多孔氧化膜层,由带结晶水的AL2O3组成,硬度较低.电化学氧化按电解液的主要成分可分为:硫酸阳极氧化,草酸阳极氧化,铬酸阳极氧化;按氧化膜的功能可分为:耐磨膜层,耐腐蚀膜层,胶接膜层,绝缘膜层,瓷质膜层及装饰氧化.另外铝的表面处理可以用电镀的方式,提高硬度先镀底铜再镀硬铬,装饰可以镀装饰铬,另外阳极氧化也可进行着色处理《材料工程丛书-表面处理手册》1 氧化染色原理众所周知，阳极氧化膜是由大量垂直于金属表面的六边形晶胞组成，每个晶胞中心有一个膜孔，并具有极强的吸附力，当氧化过的铝制品浸入染料溶液中，染料分子通过扩散作用进入氧化膜的膜孔中，同时与氧化膜形成难以分离的共价键和离子键。
这种键结合是可逆的，在一定条件下会发生解吸附作用。
因此，染色之后，必须经过封孔处理，将染料固定在膜孔中，同进增加氧化膜的耐蚀、耐磨等性能。
2 阳极氧化工艺对染色的影响在氧化染色整个流程中，因为氧化工艺原因造成染色不良是比较普遍的。
氧化膜的膜厚和孔隙均匀一致是染色时获得均匀一致颜色的前提和基础，为获得均匀一致的氧化膜，保证足够的循环量，冷却量，保证良好的导电性是举足轻重的，此外就是氧化工艺的稳定性。
硫酸浓度，控制在180—200g／l。
稍高的硫酸浓度可促进氧化膜的溶解反应加快，利于孔隙的扩张，更易于染色；铝离子浓度，控制在5—15 g／l。
铝离子小于5g／l，生成的氧化膜吸附能力降低，影响上色速度，铝离子大于15g／l时，氧化膜的均匀性受到影响，容易出现不规则的膜层。
铝及铝合金的阳极氧化
H2O －2e → [O] + 2H+ 2Al + 3[O] → A12O3 ＋ 1670kJ
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通过电子显微镜、示踪原于等现代测试方法，对氧化膜形 成过程提出了新的观点，在阳极上铝原子失去电子而氧化：
还提出有三层结构模型和胶体结构模型。
除磷酸氧化膜外，硫酸、铬酸和草酸阳极氧化膜也都具有 相似的结构，仅孔径、孔隙串等具体数值不同而已。不同类 型溶液取得的氧化膜性质，如表26—1所列。
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溶液
15% 硫酸 4％磷酸 3％铬酸 2％草酸
Al － 3e → Al3＋ 2Al3＋ ＋ 3O2－ → Al2O3 与铝结合的氧离子来自哪个原子团或离子尚不得而知，实 际上阳极反应过程是相当复杂的，一些问题仍在探索中。 在氧化膜／溶液界面上还发生氧化膜的化学溶解： Al2O3 ＋ 3H2SO4 → Al2(SO4)3 ＋ 3H2O
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表26－1 不同溶液所得氧化膜的性质
温度 形成电压 阻挡层厚度 孔径
/℃
/V
/nm·V－1
/nm
孔壁厚
孔数
孔体积
/nm·V-1 /×109·cm-2
％
10
15
25
60
40
40
25
60
1.00
12
0.80
77.0
7.5
1.19
33
1.10
4.1
铝及铝合金的阳极氧化
铝及铝合金的阳极(yángjí)氧化
•（2）氧化膜的耐磨性，纯氧化铝的硬度非常高，
HV=1960,普通阳极氧化铝的氧化膜硬度大约在196－
490HV，（因为氧化膜带有孔隙，所以硬度要低很 多），采用硬质阳极氧化工艺，氧化膜的硬度可达 1176－1470HV，因为硬度高，所以氧化膜的耐磨 性非常好，如果膜层吸附润滑剂，还能进一步提高 它的耐磨性。
•氯离子的浓度不能超过(chāoguò)0.4g/L，超过(chāoguò) 膜层就会出现腐蚀点。三价铝离子的浓度不能超 过(chāoguò)3g/L。
•阴极材料用炭精棒。
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铝及铝合金的阳极(yángjí)氧化
•按电流型式分有：直流电阳极(yángjí)氧化；交流电阳极(yángjí)氧 化；以及可缩短达到要求厚度的生产时间，膜层既厚又均匀致
•三、铝及铝合金的阳极氧化(yǎnghuà)工艺
•1、硫酸阳极氧化
•以稀硫酸作电解液，对铝及铝合金进行阳极氧化，膜的厚度可达 5um—20um，膜的吸附性好，无色透明，工艺简单，操作方便。
•硫酸阳极氧化的工艺规范
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铝及铝合金的阳极(yángjí)氧化
•2、影响因素
•（1）硫酸浓度，氧化(yǎnghuà)膜生长的过程，也是它溶解的 过程，硫酸浓度提高，溶解速度也会加快，这样生成的膜 就会比较薄，防护能力下降，但是膜的孔隙率高，吸附力 强，染色能力好，为了兼顾膜层的染色和防护，硫酸的浓 度应控制在170－20g/L，通常采用15％～20％ 。 •（2）温度的影响，膜的形成速度和溶解速度达到平衡时， 膜就不再增厚。如果提高温度，就会使膜的溶解速度加快， 膜层就会变薄，而且疏松多孔，硬度低。温度过低，膜的厚 度增大，硬度高，耐磨性好，但是孔隙率低，脆性较大。
铝或铝合金阳极氧化的一般原理
铝或铝合金阳极氧化的一般原理以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中,利用电解作用,使其表面形成氧化铝薄膜的过程,称为铝及铝合金的阳极氧化处理。
铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。
当电流通过时,将发生以下的反应：在阴极上,按下列反应放出H2：2H++2e→H2在阳极上,4OH–4e→2H2O+O2,析出的氧不仅是分子态的氧(O2),还包括原子氧(O),以及离子氧(O-2),通常在反应中以分子氧表示。
作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化,形成无水的12O3膜：4A1+3O2=2A12O3+3351J应指出,生成的氧并不是全部与铝作用,一部分以气态的形式析出。
阳极氧化的种类阳极氧化早就在工业上得到广泛应用。
冠以不同名称的方法繁多,归纳起来有以下几种分类方法：按电流型式分有：直流电阳极氧化；交流电阳极氧化；以及可缩短达到要求厚度的生产时间，膜层既厚又均匀致密,且抗蚀性显着提高的脉冲电流阳极氧化。
按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。
按膜层性质分有：普通膜、硬质膜(厚膜)、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。
直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍,这是因为它具有适用于铝及大部分铝合金的阳极氧化处理；膜层较厚、硬而耐磨、封孔后可获得更好的抗蚀性；膜层无色透明、吸附能力强极易着色；处理电压较低,耗电少；处理过程不必改变电压周期,有利于连续生产和实践操作自动化；硫酸对人身的危害较铬酸小,货源广,价格低等优点。
近十年来,我国的建筑业逐步使用铝门窗及其它装饰铝材,它们的表面处理生产线都是采用这种方法。
阳极氧化膜结构、性质与应用1)阳极氧化膜的结构阳极氧化膜由两层组成,多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上成长起来的,后者称为阻挡层(亦称活性层)。
(1)阻挡层阻挡层是由无水的A12O3所组成,薄而致密,具有高的硬度和阻止电流通过的作用。
(2)多孔的外层氧化膜多孔的外层主要是由非晶型的A12O3及少量的r-A12O3.H2O还含有电解液的阴离子。
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北京瑞升昌合金铝板公司
浅谈铝合金的化学氧化
合金铝板等铝合金型材的新鲜表面在大气中会立即生成自然氧化膜，这层氧化膜虽然非常薄，一般说来在0.005-0.015um的范围内。
然而这个厚度范围不足以保护合金铝板等铝合金型材免遭腐蚀，也不足以作为有机涂层的可靠底层。
通过适当的化学处理，氧化膜的厚度可以增加100—200倍，从自然氧化膜成为化学氧化膜。
广义的化学氧化膜可以包括重铬酸盐或高锰酸盐等氧化剂参与的化学氧化膜。
化学氧化膜只包含铝与水反应生成勃姆体膜(Boehmite)或拜耳体膜(Bayerite)的情形，按我国习惯也称之为水合氧化膜。
化学氧化膜的用途
合金铝板等铝合金型材与水的相互作用在沸腾纯水中可以得到致密的保护性化学氧化膜，也称勃姆体膜。
但水的纯度和反应温度必须严格控制，因为它们对于膜的结构和厚度具有明显影响。
水中微量杂质对膜有明显影响，氯化物和硅酸盐必须从水中彻底去除。
水中二氧化硅含量即使少到1ug/g，生成的膜就不稳定而且厚度只有原来的一半，电解溶液在pH=5～6的水中成膜的质量最好，PH值大于6之后漏电电流迅速上升，这样就不适于电解电容器的生产。
勃姆体膜的另一个工业用途是铝片氧化和染色。
合金铝板等铝合金型材在沸腾的乙醇与水的混合液中化学氧化。
反应速度和膜厚与混合液的水含量有关，在35％水中生成无水氧化物，含20％水的溶液形成膜的水合程度相当于勃姆膜。
研究表明，在70℃以下的水中生成的膜只含有拜耳体，而温度在100~：时生成的氧化膜含有勃姆体与拜耳体的混合物。
水中含三乙醇胺时，化学氧化膜的生成速度的温度敏感性提高，在60—90℃时生成的膜是非晶态的，而100℃时生成的膜中则只含有勃姆体。
化学氧化膜的结构与成分
从室温90℃，化学氧化膜是双层结构，靠近金属基体是假勃姆体膜，外表面是拜耳体膜。
这种拜耳体膜可以用机械方法或胶带除去。
假勃姆体是铝的羟基氢氧化物，类似于勃姆体，但含水较多。
然
而，拜耳体实际上是一种氢氧化铝，即Al(OH)3。
在90～100'~条件下，化学氧化膜是具有一定结晶度的假勃姆体膜。
在1atm(101.325kPa)时未观测到拜耳体，当压力增加时发现了拜耳体。
但是在100℃以
上正常大气压时。
据报道勃姆体是惟一的氧化物。
北京瑞升昌合金铝板公司。