阳极氧化
pvd 阳极氧化
pvd 阳极氧化
PVD（Physical Vapor Deposition）和阳极氧化是两种常用的表面处理技术，它们各自具有独特的优点和应用场景。
PVD，即物理气相沉积，是一种在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，然后利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上的过程。
PVD镀膜可以保留材料本身的优点，同时获得镀层的美观性和功能性，因此在提高工具、医疗器械等制品的表面性能方面表现出色。
阳极氧化则是一种电解氧化过程，常用于铝和铝合金的表面处理。
在这个过程中，金属或合金的制件作为阳极，通过电解的方法使其表面形成一层氧化膜。
这层氧化膜具有保护性、装饰性以及其他一些功能特性，如提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度等。
对于钛材料而言，阳极氧化可以形成致密的陶瓷性氧化膜，从而提高其表面硬度和抗腐蚀性。
然而，阳极氧化形成的氧化膜颜色单一，可能对外观造成一定影响。
因此，在选择PVD和阳极氧化时，需要根据实际应用需求和目标来权衡。
如果需要提高制品的表面性能并注重美观性，PVD镀膜可能是一个更好的选择；而如果需要增强金属制品的防腐、绝缘和耐磨性能，则阳极氧化可能更为合适。
阳极氧化的原理及特性
阳极氧化的原理及特性
阳极氧化是一种电化学表面处理技术，通过将金属材料置于电解质中，将其作为阳极通电，使其表面形成一层氧化膜的方法。
氧化膜是一种均匀、致密、具有较高硬度和耐腐蚀性的陶瓷膜层，通常是几微米至几十微米厚。
阳极氧化的原理是在金属表面通过电化学反应形成氧化膜，而这种氧化膜是具有保护性的。
在电化学反应中，金属表面的阳极被氧化，同时电解液中的氧离子被还原，形成氧化膜。
氧化膜的厚度和性质取决于电解液成分、电解液浓度、电解液温度、电流密度、氧化时间等因素。
阳极氧化具有以下特性：
1. 耐腐蚀性：氧化膜是一种致密的陶瓷膜层，可以有效地防止金属表面腐蚀。
2. 耐磨性：氧化膜具有较高的硬度，可以提高金属表面的耐磨性。
3. 美观性：氧化膜可以通过染色、封孔等处理方式来改变其颜色和外观，使其更具装饰性。
4. 绝缘性：氧化膜是一种绝缘材料，可以用于电子元器件的绝缘保护。
5. 可加工性：氧化膜可以通过染色、封孔等处理方式来改变其性质，从而使其
更易于加工。
阳极氧化技术
阳极氧化技术阳极氧化技术是一种常用于金属表面处理的方法，通过在金属表面形成一层氧化膜，可以提高金属的耐腐蚀性、耐磨性和装饰性。
在工业生产和日常生活中，阳极氧化技术被广泛应用于铝、镁等金属材料的加工和处理过程中。
阳极氧化技术的原理是利用金属材料与电解液中的阳极反应，通过施加电流，在金属表面形成一层致密的氧化膜。
这一氧化膜具有较高的硬度和耐蚀性，能够保护金属表面不受外界环境的侵蚀。
同时，阳极氧化膜还可以通过控制工艺参数，调节其厚度和颜色，使其具备良好的装饰效果。
阳极氧化技术的过程包括预处理、阳极氧化、封孔和染色等步骤。
首先，需要将金属材料进行清洗和除油处理，以确保金属表面的干净和光滑。
然后，将金属样品作为阳极，浸入含有特定成分的电解液中，通过施加直流电流，使阳极氧化膜在金属表面逐渐形成。
在阳极氧化过程中，电解液中的氧气与金属发生反应，形成氧化层。
为了获得不同的氧化膜颜色和厚度，可以调节电流密度、电解液成分和处理时间等工艺参数。
一旦形成阳极氧化膜，为了提高其耐磨性和耐蚀性，还需要进行封孔处理。
封孔是通过将阳极氧化膜浸入含有封孔剂的溶液中，使封孔剂填充氧化膜孔洞，增加氧化膜的致密性。
封孔剂一般是一种有机物，能够与氧化膜孔洞发生反应，形成可溶于水的物质，从而填补氧化膜内部的小孔。
在阳极氧化技术中，染色是一个可选的步骤，它可以为氧化膜赋予不同的颜色。
通过将阳极氧化膜浸泡在染料溶液中，染料会渗入氧化膜的内部，使其呈现出不同的颜色。
染色的效果与染料的种类、浓度和处理时间等因素有关。
通过控制这些参数，可以获得不同颜色的氧化膜，从而满足不同的装饰需求。
在工业生产中，阳极氧化技术被广泛应用于铝制品的加工和表面处理中。
铝是一种轻质、耐腐蚀的金属材料，但其表面容易受到机械磨擦和化学侵蚀的影响。
通过阳极氧化技术，可以在铝制品表面形成一层硬度较高的氧化膜，有效提高其耐磨性和耐腐蚀性。
此外，阳极氧化膜还可以通过染色处理，为铝制品赋予不同的颜色，提升其装饰性。
阳极氧化
阳极氧化阳极氧化（anodic oxidation），即金属或合金的电化学氧化。
其生成的一般原理为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。
其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢、铝等。
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，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，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，形成无水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。
一、阳极氧化分类及电解溶液选择1、阳极氧化分类1.1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, 且抗蚀性显著提高的脉冲电流阳极氧化。
1.2按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以有机磺酸溶液的自然着色阳极氧化。
1.3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。
2、阳极氧化电解溶液的选择阳极氧化膜生长的一个先决条件是，电解液对氧化膜应有溶解作用。
但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。
其中，直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍,其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。
其氧化膜成长机理为在硫酸电解液中阳极氧化，作为阳极的铝制品，在阳极化初始的短暂时间内，其表面受到均匀氧化，生成极薄而有非常致密的膜，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。
阳极氧化名词解释
阳极氧化名词解释
阳极氧化是一种氧化还原反应，它不仅可用于制造和加工物体，还可以用于清
洁物体。
它可以有效地去除物体表面的污渍、污迹及其他有害物质，使物体表面焕然一新、干净整洁。
阳极氧化原理：
在阳极氧化过程中，污染物的电荷会被阳极的电荷所吸引，而阳极的电荷会经
过电解反应产生氧化物。
当污染物被氧化时，便会以氧化物的形式被分解，从而消除污染物。
阳极氧化法在不同行业有广泛应用。
在金属工艺中，它可以去除有色金属表
面的皮肤，提高金属表面的光泽度。
在电子行业中，阳极氧化还可以用来除锈，清洗高精度器件。
此外，在汽车行业中，它也常用于清洗车身喷漆。
阳极氧化具有众多优点，其中最大的优点在于此方法可以被广泛应用于各种不
同的物体。
不仅如此，此方法也是一种无毒、无腐蚀的技术，可以在处理物体时保护它们的表面。
另外由于没有使用任何化学品，阳极氧化法也不会对环境造成污染，是一种绿色技术。
阳极氧化还可以用于高精度零件及小型特种设备等，具有更好的精度和更好的
耐用性，可以满足特殊用户需求。
阳极氧化方法还可以减少使用仪器设备时产生的外来噪音、脉冲和假正弦波。
从上述讨论可以知道，阳极氧化是一种重要的氧化还原反应，具有许多优点以
及多种应用，可以有效地清洁物体的表面，大大改善物体的外观，并且可以提高物体的耐用性和降低使用仪器设备时产生的噪声。
因此，阳极氧化是相关行业应用的一种非常有用的技术，在工业和民用间发挥着重要作用。
阳极氧化资料整理
阳极氧化工艺流程为：表面整平——除油——浸蚀或抛光——阳极氧化——着色处理——封闭处理——干燥（三个主要过程：阳极氧化、着色、封孔），本色氧化就是少了着色处理这一过程，阳极氧化后直接封孔。
1.阳极氧化（1）硫酸阳极化（5-20um）物色氧化膜，易于染色，硬度高，是铝和铝合金主要的防护和装饰方法，工艺简单，操作方便，应用最广。
（2）铬酸阳极化（2-5um）氧化膜不透明，未浅灰色或乳白色，孔隙率低，所以零件仍能保持原来的精度和表面粗糙度，丐工艺适用于精密零件，膜比较薄。
（3）草酸阳极化（8-20um，最厚达60um）草酸阳极化易于制取较厚膜层，氧化膜硬度高，孔隙率低，耐蚀性高，有良好的电绝缘性。
但成本较高，是硫酸阳极化的3-5倍，一般用于特殊要求的表面，如制作电器绝缘保护层、日用品的表面装饰。
（4）硬质阳极化（又称厚膜氧化，250-300um）硬度很高，一般为400-600HV,电流密度为普通阳极氧化的2-3倍。
（5）瓷质阳极化（6-20um）氧化膜具有不透明的灰色外观，类似瓷釉、搪瓷，也被称之为仿釉氧化膜。
一般不会改变零件的表面粗糙度，也不影响其尺寸精度，适用于仪器、仪表等精密零件和日用品的表面防护和装饰。
2.阳极氧化膜染色（1）整体着色法采用特定成分的铝合金或在特殊的电解液中阳极氧化时，获得氧化膜的同时，而着上不同颜色，也成自然着色法。
（阳极氧化和染色同时进行）能耗较大，成本高，着色膜色泽不鲜艳，逐渐被电解着色所取代。
（2）吸附着色法将阳极氧化后的铝制品浸渍到带有染料的溶液中，则多孔层外表能吸附各种染料而呈现出染料的色彩。
（3）电解着色铝制品经阳极氧化后，再在含金属盐的电解溶液中进行交流电解，则在多孔层孔隙底部沉积金属或金属化合物而显色。
3.封孔（1）热水封闭法（2）重铬酸盐封闭法防护性封孔，封孔后氧化膜呈黄色，耐蚀性较好，不适用于以装饰为目的着色氧化膜的封闭。
（3）水解封闭法（4）填充封闭法采用有机质如透明清漆、熔融石蜡、各种树脂和干性油等进行封闭。
国内阳极氧化标准
国内阳极氧化标准主要涉及以下几个方面：
1. 阳极氧化膜的外观：参考GB/T 8013.1 阳极氧化膜，其中对颜色的描述为两种：一种是采用比色板，另一种是限度样。
实际上，这方面通常是通过协商来决定的，每家企业的标准可能不同。
2. 阳极氧化膜的厚度：阳极氧化膜的厚度应符合一定的要求。
测量方法有显微镜测量、分光束显微镜测量法和质量损失法等。
具体标准可参考GB/T 6462、ISO 1463等。
3. 阳极氧化膜的性能测试：包括光泽、色泽、耐磨性、硬度、绝缘性、耐腐蚀性等。
测试方法可参考GB/T 14952.3、ISO 772
4.13等。
4. 产品表面细节检验标准：包括表面缺陷、皱纹、裂纹、气泡、流痕、夹杂、发黏和漆膜脱落等。
5. 整体颜色的一致性：主要观察产品成色的均匀程度。
6. 电流和电压参数：在阳极氧化过程中，电流和电压参数会影响氧化膜的性能。
具体标准可参考GB/T 8014.2、GB/T 8014.3等。
7. 阳极氧化液成分和工艺：阳极氧化液的成分和工艺对氧化膜的质量有很大影响。
相关标准包括GB/T 19830.1、GB/T 19830.2等。
8. 环保要求：阳极氧化过程应符合环保要求，降低对环境的影响。
相关标准可参考GB/T 24001等。
阳极氧化和微弧氧化
阳极氧化和微弧氧化
阳极氧化和微弧氧化是一种表面处理方法，可以在金属表面形成一层氧化层，提高金属表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和美观性。
阳极氧化是在弱酸性或中性电解液中，用金属作为阳极，在外加电压下进行的一种电化学反应。
在反应过程中，金属表面会形成一层氧化膜，可以提高金属表面的硬度和耐腐蚀性。
常用的金属包括铝、镁、钛、铜等。
微弧氧化是一种高压脉冲放电技术，可以在金属表面形成一层坚硬、致密的氧化层。
与阳极氧化相比，微弧氧化的氧化层更加坚硬、耐磨性更好。
常用的金属包括铝合金、镁合金、钛合金等。
阳极氧化和微弧氧化广泛应用于航空、汽车、电子、建筑等领域，可以提高金属材料的性能和美观度，延长使用寿命。
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7.3 铝及其合金的氧化处理
铝及铝合金的氧化处理的方法主要有两类：①化学氧化，氧化膜较薄，厚度约为0.5～4微米,且多孔，质软，具有良好的吸附性，可作为有机涂层的底层，但其耐磨性和抗蚀性能均不如阳极氧化膜；②电化学氧化，氧化膜厚度约为5～20微米（硬质阳极氧化膜厚度可达60～200微米），有较高硬度，良好的耐热和绝缘性，抗蚀能力高于化学氧化膜，多孔，有很好的吸附能力。
7.3.1铝及铝合金的化学氧化处理
铝及铝合金的化学氧化处理设备简单，操作方便，生产效率高，不消耗电能，适用范围广，不受零件大小和形状的限制。
铝及铝合金化学氧化的工艺按其溶液性质可分为碱性氧化法和酸性氧化法两大类。
按膜层性质可分为:氧化物膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜、铬酸－磷酸盐膜。
<1>铝及铝合金碱性铬酸盐化学氧化溶液的配方及工艺条件如表7－4。
注：①配方1，2适用于纯铝，铝镁合金，铝锰合金和铝硅合金的化学氧化。
膜层颜色为金黄色，但后二种合金上得到的氧化膜颜色较暗。
碱性氧化液中得到的膜层较软，耐蚀性较差，孔隙率较高，吸附性好，适于作为涂装底层。
②配方3中加入硅酸钠，获得的氧化膜为无色，硬度及耐蚀性略高，孔隙率及吸附性略低，在硅酸钠的质量分数为2％的溶液中封闭处理后可单独作为防护层用，适合于含重金属铝合金氧化用。
③工件经氧化处理后为提高耐蚀性，可在20g/L的CrO
溶液中，室温
3
下钝化处理5～15s，然后在低于50℃温度下烘干。
<2>铝及铝合金酸性铬酸盐化学氧化溶液配方及工艺条件如表7－5。
注：①配方1得到的氧化膜较薄，韧性好，耐蚀性好，适用于氧化后需变形的铝及铝合金，也可用于铸铝件的表面防护，氧化后不需要钝化或填充处理。
②配方2溶液pH值为1.5～2.2,得到的氧化膜较厚，约1～3微米,致密性及耐蚀性都较好，氧化后零件尺寸无变化，氧化膜颜色为无色至浅蓝色，适用于各种铝及铝合金氧化处理。
在配方2溶液中氧化处理后零件应立即用冷水清洗干净，然后用重铬酸钾40～50g/L溶液填充处理（PH＝4.5～6.5时用碳酸钠调整），温度90～95℃,时间5～10分钟，清洗后在70℃烘干。
③配方3溶液中得到的氧化膜为无色透明，厚度约0.3～0.5微米，膜层导电性好，主要用于变形的铝制电器零件。
④配方4适用于纯铝及防锈铝及铸铝等合金。
氧化膜很薄，导电性及耐蚀性好，硬度低，不耐磨，可以点焊或氩弧焊，但不能锡焊；主要用于要求有一定导电性能的铝合金零件。
⑤配方5得到的氧化膜较薄，约0.5微米，导电性及耐蚀性好，孔隙少，可单独作防护层用。
7.3.2铝和铝合金的阳极氧化（电化学氧化处理）
铝是比较活泼的金属，标准电位-1.66v，在空气中能自然形成一层厚度约为0.01～0.1微米的氧化膜，这层氧化膜是非晶态的，薄而多孔，耐蚀性差。
但是，若将铝及其合金置于适当的电解液中，以铝制品为阳极，在外加电流作用下，使其表面生成氧化膜，这种方法称为阳极氧化。
通过选用不同类型、不同浓度的电解液，以及控制氧化时的工艺条件，可以获得具有不同性质、厚度约为几十至几百微米的阳极氧化膜，其耐蚀性，耐磨性和装饰性等都有明显改善和提高。
1.氧化膜的形成与生长。