铝合参考资料金硬质阳极氧化槽液分析
铝合金阳极氧化素材
1、目的：铝及铝合金在大气中会与氧生成氧化膜，由于这种自然氧化膜极薄，耐蚀能力很低，故远不能满足工业上应用的需要。
为了提高铝及铝合金的防护性、装饰性和其他功能性，大多数情况下可以采取阳极氧化处理。
铝及铝合金阳极氧化液有酸性液、碱性液和非水液等三大类。
通常采用酸性液。
它可分为硫酸、铬酸、磷酸等无机酸体系，草酸、氨磺酸、丙二酸、磺基水杨酸等有机酸体系，以及无机酸加有机酸的混合酸体系。
溶液对铝的溶解能力应适当，盐酸的腐蚀性太强，不能用于铝阳极氧化；硼酸和硼酸铵的溶解能力太弱，除特殊应用外，一般情况也不适宜。
工业生产中主要采用硫酸法、铬酸法、草酸法和混合酸法，其中硫酸法应用最为广泛。
2、机理：1 阳极氧化的电极反应铝及铝合金阳极氧化液一般采用中等溶解能力的酸性溶液，如硫酸、草酸等，将铝及铝合金零件作为阳极，铅板为阴极，通以直流电，阴极上的反应为：2H+ + 2e →H2↑而在阳极上，主要是水的放电：H2O －2e → [O] + 2H+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：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 2Al + 3[O] → A12O3＋ 1670kJAB段阻挡层形成通电开始的几秒至十几秒时间内，电压随时间急剧增加到最大值，称为临界电压或形成电压。
说明在阳极上形成了连续的、无孔的薄膜层，具有较高的电阻，称为阻挡层。
随着膜层加厚，电阻增大，引起槽电压急剧地呈直线上升，阻挡层的出现阻碍了膜层的继续加厚。
阻挡层的厚度与形成电压成正比，形成电压越高，阻挡层越厚；而与氧化膜在溶液中的溶解速度成反比。
在普通硫酸阳极氧化时采用13V—18V槽电压，则阻挡层厚度约为0.01μm～0.015μm。
铝合金硬质阳极氧化工艺的研究_袁海兵
袁海兵等 铝合金硬质阳极氧化工艺的研究铝合金硬质阳极氧化工艺的研究袁海兵,黄承亚,谢刚(华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州510640) [摘 要] 为了研究阳极氧化工艺条件对硬质氧化膜的厚度、耐蚀性、表面形貌的影响。
利用正交试验优化了铝合金硬质阳极氧化的工艺条件,采用扫描电镜(SE M )观察了硬质阳极氧化膜的表观形貌,并探讨了槽液温度和硫酸浓度对氧化膜耐腐蚀性的影响。
结果表明:有利于硬质阳极氧化膜厚度增加的最佳工艺条件为:硫酸浓度150g /L ,电流密度3.5A /d m 2,氧化时间180m in ,槽液温度-5～0℃;SE M 照片表明:硫酸浓度增加,氧化膜的孔径增大,孔隙率增加。
[关键词] 铝合金;硬质阳极氧化;正交试验;耐腐蚀性[中图分类号]TG 174.451[文献标识码]A[文章编号]1001-3660(2007)05-0046-02Study on H ard Anodic O x i d ation Process for A l u m i nu m A ll oyYUAN Ha i -bing ,HUANG Cheng -ya ,XI E Gang(Co llege ofM aterials Science and Eng i n ee ring ,Sou t h Ch i n a Unive rsity ofScience and Techno l o gy ,Guangzhou 510640,C hina )[Abstract ] The effects of anodic ox i d ation process on t h ickness ,corr o sion resistance and su rface m orpho l o gy o f har d ox i d ation fil m w ere studied .A lu m inum a ll o y hard anodizing pr ocessw as op ti m ized w ith ort h ogonal expe ri m ents .The surface mo r phologies of anod ic oxidati o n fil m w ere studied by SE M.The effects of anod izing te m pera t u re and su lfuric acid concentr a tion on corr osi o n r esisting w ere tested .The results sho w t h at t h e op ti m ized process which is in favo r of increas -ing hard anodic oxidati o n fil m t h ickne ss is as fo ll o w s :su lfuric acid concentrati o n o f 150g /L ,curren t density of 3.5A /dm 2,anodizing ti m e of 180m i n ,anodizi n g te m perature o f ‐5～0℃.The SE M pho tog r aphs sho w tha t the apert u re and the ho l e ra tio o f fil m s w ill en l a r ge w ith the incr ease m ent o f t h e sulf u ric acid concen tration.[K ey w ords ] A l u m inum alloy ;H a r d anodic ox i d ation ;O rt h ogonal test ;Co rr o sion resistance0 引 言[收稿日期]2007-06-26[作者简介]袁海兵(1979-),男,湖北襄樊人,硕士,从事铝合金硬质氧化及摩擦学表面处理研究。
铝合金硬质阳极氧化膜性能探讨
铝合金硬质阳极氧化膜性能探讨铝合金在日常生活中极其常见，它的密度仅为2.702 ，因为其材质轻盈，强度高，价格低等优异性能，被广泛应用在汽车、航空、船舶、农业、电器、家具等各个领域中[1，2]。
在海洋复杂环境中，铝合金表面极易腐蚀，从而破坏铝基表面，造成结构受损[3]。
因此，通常把铝合金材料进行硬质阳极氧化处理，使其表面获得一层致密的硬质氧化膜，保护铝壳体在苛刻的海洋环境中使用[4-7]。
但在实际应用中，铝合金壳体硬质阳极氧化过程中经常会出现氧化过度或者氧化不够充分，从而影响铝壳体的性能，因此有必要探讨硬质阳极氧化的工艺。
常见铝合金的硬质阳极氧化方法有铬酸阳极氧化、草酸阳极化、磷酸阳极氧化、硼硫酸阳极氧化、硫酸阳极氧化等[8，9]。
本试验采用6061 铝合金作为研究载体，选用硫酸硬质阳极氧化工艺，研究在不同氧化条件下的耐腐蚀性能，以及表面的孔隙分布情况，最后确定最佳氧化工艺条件。
铝合金阳极氧化膜形成过程如下：电解液中发生水解反应。
1 试验材料与方法使用6061 铝合金板材，铝合金的化学成分如表1 所示。
取6061 铝合金材料样品3 块，分别标记成样品a、样品b、样品c，然后将样品都加工成40mm×40mm×2mm，将各样品表面进行抛光、油渍清洗、去离子水清洗处理。
采用直流电源恒流模式，以硫酸作为电解质，在硫酸电解液中进行硬质阳极氧化：电解液中电流大小为3.8A，温度均为室温；硫酸浓度为1mol/L，氧化时间分别为35 、45 、55min。
然后将硬质阳极氧化后的试样依次置于无水乙醇和去离子水中清洗15min，烘干。
采用JSM-7800F扫描电镜（SEM）分别观察6061 铝合金氧化膜的表面形貌结构分布。
然后采用维氏硬度测量仪分别测试试样表面的硬度大小。
再将样品进行耐腐蚀试验，比较样品的抗腐蚀性能。
最后得到三种铝合金样品的最佳硬质阳极氧化工艺处理条件。
2 结果与讨论分析2.1 硬度与耐腐蚀性分析采用维氏硬度测量仪依次在试样表面不同地方测量多个点，制备的硬质阳极氧化层硬度如表2 所示。
铝合金表面阳极氧化工艺废水的分析
铝合金表面阳极氧化工艺废水的分析褚进（杭州杭氧股份有限公司，浙江杭州311305）摘要：对工业废水的处理进行过程当中，铝合金表面阳极发生氧化会对工艺的废水处理问题造成严重的影响。
工艺生产当中的废水能够对我国的环境造成严重的污染，如果不对这些废水进行有效的处理，就将对我国的生态环境造成重要的损害。
为了工业废水当中的物质进行详细的分析，提出针对性的解决措施。
关键词：铝合金表面；阳极氧化；工艺废水；分析Metallurgy and materials作者简介：褚进（1985-），辽宁新民人，硕士，工程师，主要研究方向：金属材料化学分析、气体分析、废水化学成分分析。
铝合金表面阳极氧化工艺发展过程当中，每个铝型材生产企业生产的目的就是能够解决生产废水的排放问题，减少废水当中排放所需要的化学物质成分，从根本上减少了生产的投入。
我国的水资源比较匮乏，铝合金表面阳极氧化的工作显得十分重要。
对生产废水的问题进行有效的解决已经成为了目前国家最主要的环境解决的问题，对水污染进行有效的控制，能够促进我国环境保护的健康发展。
1阳极氧化工业废水主要来源工艺废水发生阳极氧化，首先要对废水的来源进行主要的分析和确定。
铝合金表面阳极氧化的顺序和所需要的化学辅料具有一定的多样性，需要对其进行主要的分析和研究。
每一项工作顺序完成之后都要设立到溢流对其进行水洗，这样就不可避免地将工艺槽液当中残留的化学物质带到溢流水槽当中的外排系统当中，曹晔在发展和应用过程当中会变得更加老化，严重达到一定的浓度就会对氧化膜造成严重的损害。
所以在应用的过程当中，要不定期的将原液倒出将其废弃，这样就可以看出工艺废水的主要来源就是水洗溢流水和废弃原槽液。
2减少废水排放量和污染物的主要措施2.1关于减少废水排放量方面要想从根本上降低废水的排放量，就需要对溢流水洗槽的水量进行一定的降低。
文中主要使用的方法就是串联溢流水洗槽的做法，按照一定的方法和顺序对每个水洗槽当中的一流水进行串联，这样的形式不仅能够将溢流水当中的水量进行一定的节约，还能够从根本上降低铝型材制阳极氧化的资本投入，还能够减少废水的排放量，从而满足具体的分析要求。
铝及铝合金的阳极氧化
条件下，以及盐雾试验、潮湿箱试验中，硬质膜具有良好的
耐蚀性能，一般情况下优于普通氧化膜。膜层具有高的电绝
缘性，膜厚100μm时，击穿电压为1850V，浸绝缘漆后可达
2000V。
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膜的熔点高达2050℃，传热系数很低，仅有67kW／m2·K， 是绝好的耐热材料，短时间内能耐1500～2000℃的高温。膜 层愈厚，耐火焰冲击时间愈长。
2H+ + 2e →H2↑ 而在阳极上，主要是水的放电：
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：
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AB段 阻挡层形成 通电开始的几秒至十几秒时间内，电 压随时间急剧增加到最大值，称为临界电压或形成电压。说 明在阳极上形成了连续的、无孔的薄膜层，具有较高的电阻， 称为阻挡层。随着膜层加厚，电阻增大，引起槽电压急剧地 呈直线上升，阻挡层的出现阻碍了膜层的继续加厚。阻挡层 的厚度与形成电压成正比，形成电压越高，阻挡层越厚；而 与氧化膜在溶液中的溶解速度成反比。在普通硫酸阳极氧化 时 采 用 13V—18V 槽 电 压 ， 则 阻 挡 层 厚 度 约 为 0.01μm ～ 0.015μm。温度对形成电压的影响很大，温度高，溶液对膜 的溶解作用强，阻挡层薄，形成电压低。这一段的特点是氧 化膜的生成速度远大于溶解速度。
铝及铝合金阳极氧化性能介绍
为什么有些铝材可以阳极氧化着色有些铝材不可以阳极氧化着色？一、阳极氧化的原理阳极氧化处理是利用电化学的方法，在适当的电解液中，以合金零件为阳极，不锈钢、铬、或导电性电解液本身为阴极，在一定电压电流等条件下，使阳极发生氧化，从而使工件表面获得阳极氧化膜的过程。
按其电解液的种类及膜层性质可分为硫酸（可以着色）、铬酸、（不需着色）、混酸、硬质（不能着色）和瓷质阳极氧化；根据各种阳极氧化膜的染色性能，只有硫酸阳极氧化获得的氧化膜最适宜染色；其他如草酸、瓷质阳极氧化膜（微弧氧化）虽能上色，但干扰色严重；铬酸阳极氧化膜或硬质氧化膜均不能上色；综合所述，要达到阳极氧化上色的目的，仅有硫酸阳极氧化可行。
二、硫酸阳极氧化对铝合金材质的限制1、合金元素的存在会使氧化膜质量下降，同样条件下，在纯铝上获得的氧化膜最厚，硬度最高，抗蚀性最佳，均匀度最好。
铝合金材料，要想获得好的氧化效果，要确保铝的含量，通常情况下，以不低于95%为佳。
2、在合金中，铜会使氧化膜泛红色，破坏电解液质量，增加氧化缺陷；硅会使氧化膜变灰，特别是当含量超过4.5%时,影响更明显；铁因本身特点，在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。
三、铝合金基础知识工业中使用的铝合金有两大类，即变形铝合金和铸造铝合金。
1、变形铝合金不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态，因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。
按照铝合金系，从强度最低1xxx系纯铝到强度最高7xxx系铝锌镁合金。
1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。
但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。
2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性更差，因此此系列的铝合金不易阳极氧化。
3xxx系铝合金又称“铝锰合金”，不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降，但是由于Al-M n金属间化合物质点，会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。
铝合金型材氧化槽液成份分析工艺规程
铝合金型材氧化槽液成份分析工艺规程1 目的范围本文规定了铝合金形材阳极氧化槽液分析的要求，以确保形材的质量。
本文适用于铝合金阳极氧化各种槽液成份的分析。
2工作工序分析方法：参见氧化槽液的分析。
a)氟化钾：固体 b)酚酞指示剂：1% c）盐酸标准溶液:1N2.2.2碱蚀槽液游离氢氧化钠和铝离子的分析a）分析步骤移取碱蚀槽液2mL于250mL锥形瓶中，加50mL纯水，滴加2-3滴酚酞指示剂，用1N 盐酸标准溶液滴至溶液由红色变为无色，即为第一终点。
读取消耗盐酸标液的毫升数V1。
向上述试液中，加入3g氟化钾，摇动使其溶解，此时溶液应为红色，继续用1N的盐酸滴定至溶液红色消退。
此时可再加少许氟化钾验证，似为无色则为第二终点。
（若呈红色继续滴定至无色为止）。
读取消耗盐酸标准溶液的毫升数V2。
b)计算游离 NaOH(g/L)=20×（V1-V2/3）×N HClAl3+(g/L)=4.5×V2×N HCl2.3中和槽液的分析分析方法：参见氧化槽液分析2.4 氧化槽液的分析2.4.1试剂a)氟化钾：20% b)酚酞指示剂1% c)氢氧化钠标准溶液:1N2.4.2氧化槽液中游离硫酸的分析a)分析步骤移取5mL氧化槽液于250mL锥形瓶中，加50mL纯水，摇匀。
加20%氟化钾溶液10-15mL，滴加3-4滴酚酞指示剂，用1N氢氧化钠标准溶液滴定至无色变为粉红色为终点。
读取消耗氢氧化钠标准溶液的毫升数V1。
b)计算游离H2SO4=9.8×V1×N naOH2.4.3总酸浓度的分析a)分析步骤移取5mL氧化槽液于250mL锥形瓶中，加50mL纯水，滴加3-4滴酚酞指示剂，用1N 氢氧化钠标准溶液滴定至试液由无色变为粉红色，且30秒不褪色为终点。
读取消耗氢氧化钠标准溶液的毫升数V2.b)计算总酸浓度（g/L）=9.8×V2×N naOH2.4.4铝离子的分析根据游离硫酸消耗氢氧化钠标准溶液的毫升数V1和总酸消耗氢氧化钠标准溶液的毫升数V2即可计算槽液中的铝离子浓度。
铝合金硬质阳极氧化
铝合金硬质阳极氧化
1.硬质氧化膜的特点
铝合金硬质阳极氧化和普通氧化膜相比具有以下特点：氧化膜比较厚（一般厚度不小于25um）、硬度比较高（大于350HV）、耐磨性较好、空隙率较低、耐击穿电压较高，而表面平整性可能显得稍差一点。
2.硬质阳极氧化的工艺特点
硬质阳极氧化和普通氧化的原理、设备、工艺和检测等各方面没有本质的区别。
硬质氧化设法降低氧化膜的溶解性，主要特点为：
a.槽液温度较低（普通20度左右，硬质5度以下），一般情况下温度低生成的氧化膜硬度高
b.槽液浓度低（普通硫酸浓度20%，硬质15%以下），浓度低对膜溶解性小
c.槽液里添加有有机酸，硫酸里面加草酸或者酒石酸等
d.外加电压、电流较高（普通电流dm2,电压18V以下，硬质电流2~5A/dm2，电压25V以上。
最高可达100V）
e.外加电压宜采用逐步递增电压的方法。
因其电压高电流大，处理时间长因此能耗大。
同时硬质氧化常采用脉冲电源或者特殊波形电源
3.铸造铝合金硬质阳极氧化
铸造铝合金通常需要硬质阳极氧化来提高其性能，铸造铝合金常用铝/硅系合金和铝/铜系合金，铝硅系具有良好的铸造性能和耐磨性
能而用量最大，广泛应用于结构件和零部件，有时添加铜和镁改善力学性能和耐热性。
铝铜系也是常用的铸造合金，主要用于承受大的动静载荷和形状不复杂的砂型铸件。
铸造铝合金因含有非金属等元素需要对电解液和电源波形进行改进，电解液一般可在硫酸中加某些金属盐或有机酸，硫酸-草酸-酒石酸溶液、硫酸-干油溶液；电源形式一般改为交直流叠加、不对称电流、脉冲电流等，其中脉冲效果较好。
电铸件氧化前应对菱角导园和去除毛刺等，防止电流集中。
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铝合金硬质阳极氧化
槽液分析
实
验
规
范
铝合金硬质阳极氧化槽液分析实验规范
1、测定项目：游离硫酸质量浓度，总硫酸质量浓度，铝离子质量浓度。
2、需用试剂：氟化钾，酚酞溶液（10g/L），氢氧化钠标准溶液（1mol/L）
3、分析步骤：
1）总酸质量浓度
取5.0ml槽液于250ml锥形瓶中，加50ml蒸馏水，摇均匀。
滴加4滴10g/L 酚酞溶液，用经过标定的约C（NaOH）=1mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定至试液由无色变为粉红色即为终点。
读取消耗的氢氧化钠标准溶液的体积（V1），按下列公式计算其质量浓度：
ρ（H2SO4）=9.8×V1×C(NaOH)(g/L)
式中,C(NaOH)为NaOH标准溶液的物质的量浓度.
2）游离酸质量浓度
取5.0ml槽液于250ml锥形瓶中，加50ml蒸馏水，摇均匀。
滴加4滴10g/L 酚酞溶液，加入2g氟化钾标准溶液滴定至试液由无色变为粉红色即为终点,读取消耗的氢氧化钠标准溶液的体积(V2),按下列公式计算其质量浓度:
游离ρ（H2SO4）=9.8×V2×C(NaOH)(g/L)
3）铝离子质量浓度
根据游离硫酸消耗氢氧化纳标准溶液的体积V1和总硫酸消耗氢氧化钠标准溶液的体积V2，可计算硫酸氧化槽液中铝离子质量浓度。
ρ（AL3+）=1.8×（V1- V2）×C(NaOH)(g/L)
酚酞试剂：1g酚酞溶解于80ml酒精中，溶解后以水稀释至100ml。
然后装入特定容器中。
溴酚蓝指示剂：0.1g溴酚蓝溶解于3ml0.05mol/l的NaOH溶液中，以水稀释至100ml。