铝的阳极氧化与表面着色

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铝合金阳极氧化着色氧化膜色差和外观质量检验方法

铝合金阳极氧化着色氧化膜色差和外观质量检验方法

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铝阳极氧化着色工艺及色彩原理

铝阳极氧化着色工艺及色彩原理

铝阳极氧化着色工艺及色彩原理铝阳极氧化着色工艺一般包括以下步骤:准备工作、阳极氧化、着色和封孔。

首先,需要对铝制品进行表面清洁,以去除杂质和油污等。

然后将铝制品浸入含有硫酸等化学物质的电解槽中,使其成为阳极,通过电解反应在表面生成一层氧化膜。

此时,铝制品外表形成了一层均匀的氧化膜,但颜色为银白色。

为了使其呈现出不同的颜色,需要使用着色剂,将铝制品浸入含有染料的溶液中。

染料的种类决定了最终颜色,可选用的着色剂有无机酸盐、有机颜料、金属颜料等。

着色剂通过渗透或吸附的方式颜色进入氧化膜内部,使其产生各种不同的颜色。

最后,通过封孔处理来增加氧化膜的密封性能,提高耐腐蚀性。

铝阳极氧化着色的色彩原理主要涉及到两个方面:氧化膜的结构与色彩特性、着色剂与颜色之间的相互作用。

首先,氧化膜是由氧化铝组成的多孔膜层,该膜层具有特定的孔隙结构,孔隙大小、形状以及其分布情况会影响光线的折射和散射。

这种孔隙结构会使光线在氧化膜内部发生多次的反射和干涉,导致不同波长的光波长在氧化膜中的传播路径不同,从而产生不同颜色。

其次,着色剂是通过渗透或吸附的方式进入氧化膜内部,并与其表面相互作用。

不同的着色剂具有不同的化学性质和吸附特性,对光线的吸收、反射和散射起到不同的作用,从而影响色彩的呈现。

铝阳极氧化着色工艺广泛应用于实际生产中的颜色选择上,可以通过控制氧化膜厚度和染料使用量来调节颜色的深浅。

一般来说,氧化膜越厚,颜色越深,颜色也会随着染料浓度的提高而加深。

同时,还可以通过改变氧化膜的孔隙结构来调节反射和干涉效果,从而改变颜色的亮度和饱和度。

总之,铝阳极氧化着色工艺通过氧化膜的结构和着色剂的相互作用,使铝制品呈现出多种各具特色的颜色。

这一工艺不仅能够提高铝制品的耐腐蚀性能,还能增加其美观度,满足不同领域对铝制品颜色的要求。

铝的阳极氧化与表面着色

铝的阳极氧化与表面着色

实验3:铝的阳极氧化与表面着色【实验目的】1.掌握阳极氧化的基本原理,学习铝的阳极氧化与表面着色工艺,了解对金属表面处理的一般方法;2.了解和探讨铝在阳极氧化过程中影响氧化膜性能的各种因素,通过对比耐腐蚀性来评价氧化膜的质量。

【实验背景】1.铝的广泛应用:铝及铝合金具有密度小,比强度高,导电和导热性好,成型容易,无低温脆性等优点,是一种综合性能优良的轻金属材料。

目前,铝材在航空航天工业及建筑材料、交通工具、电子产品等领域中得到了广泛的应用。

2.铝氧化膜的性质:金属铝在大气中其表面总是被一层透明的氧化膜所覆盖,但是天然的铝氧化膜极薄且孔隙率大,机械强度低,抗蚀和耐磨性都不能满足防腐需要。

利用电化学方法,可使铝(或铝合金)表面生成致密的优质氧化膜,且膜较厚,其厚度可达几十至几百微米,能有效地提高铝的耐腐蚀性。

另外,由于所形成的氧化膜存在均匀的孔隙,故可用有机染料进行染色处理,经封密后色泽稳定,使铝材的应用更加广泛。

这种使铝表面氧化的电化学工艺称为铝的阳极氧化。

3.铝氧化膜分类:根据氧化膜用途可以在阳极氧化的同时,再进行其它工艺得到相应的氧化膜,如:防护性氧化膜;防护-装饰性氧化膜(氧化后再着色);功能性氧化膜如硬质氧化膜;自润滑氧化膜;导电氧化膜;绝缘氧化膜、磁性氧化膜、光吸收氧化膜、催化膜等【实验原理】1.铝的阳极氧化1将铝制品作阳极,以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液,惰性电极为阴极。

其反应历程复杂。

现在以 Al为阳极,Pb为阴极,H2SO4溶液为电解质介绍其反应原理:阴极:2H++2e-→H2↑阳极:Al-3e-→Al3+Al3++3H2O→Al(OH)3+3H+Al(OH)3→Al2O3+3H2O阳极上的Al被氧化,且在表面形成一层氧化铝膜的同时,由于阳极反应生成的H+和电解质H2SO4中的H+都能使所形成的氧化膜发生溶解:Al2O3+6H+→Al3++3H2O当成膜和溶膜的速率决定了膜的厚度和致密度。

铝合金阳极氧化电解着色是铝合金表面处理中重要的方法之一

铝合金阳极氧化电解着色是铝合金表面处理中重要的方法之一

铝合金阳极氧化电解着色是铝合金表面处理中重要的方法之一。

将铝合金置于适当的电解液中作为阳极通电处理,表面会生成厚度为几个至几十个微米的阳极氧化膜,氧化膜的表面是多孔蜂窝状的。

上世纪60年代,人们开始利用氧化膜的多孔性,将阳极氧化和电沉积技术相结合发明了电解着色技术。

铝合金阳极氧化电解着色技术最初起源于欧洲,由于该工艺操作简便、工艺简单、成本低廉,广泛应用于汽车、航空、造船、机械、建筑和日常生活等多方面。

我国的电解着色技术开始于上世纪80年代,一直以来都是镍盐、锡盐电解着色工艺,由于颜色单一、着色液的稳定性和分散性差等问题一直没有得到很好解决,而且随着时代的进步,工业上对电解着色的工艺条件和应用要求越来越高,为了满足市场的需要,研究人员一直在做着不懈的努力。

1.1铝的性能和用途铝(Afuminum)是自然界中分布最广,储量最多的元素之一,广泛分布于岩石、泥土和动、植物体内,其含量约占地壳总质量的8.2%,仅次于氧和硅,比铁(约占2.1%)、镁(约占2.1%)和钛(约占0.6%)的总和还要多川。

1854年,法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合,通人氯气后加热得到NaCI,AIC13复盐,再将此复盐与过量的钠熔融,得到了金属铝。

这时的铝生产工艺复杂,成本高,应用非常有限,直到1886年,美国的豪尔和法国的海朗特,分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝,奠定了今天大规模生产铝的基础。

一个世纪的历史进程中,铝的产量急剧上升,到了20世纪60年代,铝在全世界有色金属产量上超过了铜而位居首位,它的用途涉及到许多领域,大至国防、航天、电力、通讯等,小到锅碗瓢盆等生活用品。

它的化合物用途非常广泛,不同的含铝化合物在医药、有机合成、石油精炼等方面发挥着重要的作用[2]。

纯的铝很软,强度不大,有着良好的延展性,可拉成细丝和轧成箔片,大量用于制造电线、电缆、无线电工业以及包装业。

它的导电能力约为铜的三分之二,但由于其密度仅为铜的三分之一。

铝合金阳极氧化着色

铝合金阳极氧化着色

铝合金阳极氧化着色
铝合金阳极氧化着色是一种对铝合金的表面进行处理,以增加其耐腐蚀性和美观性的方法。

这个过程包括将铝合金件浸入电解槽中,通过施加电流使铝合金表面生成一层氧化铝膜。

在氧化铝膜形成后,可以在膜上进行着色处理。

着色的方法可以通过使用不同的着色剂和处理条件来实现不同的颜色效果。

常用的着色方法有两种:吸附型着色和电解着色。

吸附型着色是将着色剂溶液浸泡在形成的氧化铝膜中,着色剂会通过吸附作用附着在氧化铝膜上,达到着色的效果。

着色剂可以是天然染料或合成染料,如金红石红、钴胺蓝、石榴红等,可以实现不同的颜色选择。

电解着色是将着色剂溶液与电解液混合,并将铝合金件浸泡其中,在施加电流条件下进行着色。

电解着色的优点是可以实现更加均匀的着色效果,并且可以在氧化铝膜上实现更高的吸附量和更稳定的着色层。

着色剂可以是有机染料或无机染料,如铬酸盐、硫酸盐、硫氰酸盐等。

通过阳极氧化着色,可以为铝合金件提供耐腐蚀性和装饰性的保护,使其具有更长的使用寿命和更好的外观。

这种方法广泛应用于建筑、汽车、电子等领域中对铝合金件的表面处理。

铝的阳极氧化和着色实验报告

铝的阳极氧化和着色实验报告

铝的阳极氧化和着色实验报告铝是一种重要的金属,在工业生产和日常生活中都有广泛的应用。

由于其优异的物理和化学性质,铝在制造航空器、汽车、建筑材料、耐用家具等方面都有重要的地位。

然而,铝的表面容易被氧化,降低其物理化学性能和美观度。

为了改善铝材的表面性能和美观度,可以采用阳极氧化和着色技术,将铝材表面形成一层氧化膜,并在此基础上着色。

实验目的:1. 了解铝的阳极氧化和着色原理;2. 掌握阳极氧化和着色实验的基本操作技能。

实验原理:阳极氧化是一种利用铝的阳极在特定条件下与电解质反应形成一层致密的氧化膜的过程。

氧化膜的形成与电解液、电解条件、铝材的成分和表面处理方式等因素有关。

一般情况下,采用硫酸、氧化铬等强氧化性电解液或有机酸盐、有机物等的复合电解液,配以适当的温度、电压和电流密度等条件,即可形成良好的氧化膜。

阳极氧化后,得到的氧化铝膜表面一般呈白色或灰色,不仅可以保护铝基体不被进一步氧化,还具有一定的耐磨、耐腐蚀和绝缘性能。

此外,氧化膜的厚度和孔隙度对其物理化学性能影响较大,可以通过调节电解条件来达到不同的氧化膜厚度和孔隙度。

着色是在阳极氧化膜的表面形成一层有机颜料膜,通过吸附、渗透和化学反应等机制,使得阳极氧化膜呈现出各种颜色。

着色方法主要有三种:金属着色法、电解着色法和有机着色法。

其中,电解着色法是最为常用的一种方法。

在电解液中加入一定颜料的阳离子,将阳离子还原成相应的颜色物质并沉淀在氧化铝孔道中,从而实现对氧化膜颜色的控制和改变。

实验步骤:1. 清洗铝材表面:首先用砂纸将铝材表面磨光,去除表面氧化层和污渍,然后用丙酮或乙醇去除表面油脂和灰尘,进行彻底的清洗。

2. 离子池制备:将硫酸等电解液加入离子池中,调节电解液浓度和温度,使其符合实验要求。

离子池的选择应根据氧化膜厚度和孔隙度要求,以及实验目的来确定。

3. 阳极氧化:将清洗干净的铝材缓缓放入离子池中,连接正极,采用直流电源进行阳极氧化。

调节电流密度、电压和电解时间,控制氧化膜厚度和孔隙度。

铝的阳极氧化与表面着色

铝的阳极氧化与表面着色
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,生成极薄而又非常致密的膜,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。
氧化膜的封闭处理
封闭处理的目的:
氧化膜的表面是多孔的,在这些孔隙中可吸附染料,也可 吸附结晶水。由于吸附性强,如不及时处理,也可能吸附 杂质而被污染,所以要及时进行填充处理,从而提高多孔 膜的强度等性能。
封闭方法:封闭处理的方法很多,如沸水法、高压蒸气法, 浸渍金属盐法和填充有机物(油,合成树脂)等。众多方 法中应用最广的是沸水法。
铝的阳极氧化和着色工艺要求形成的膜既 有一定厚度,又要在膜上有均匀的孔隙, 以保证电流的通过及将来着色。这是一个 既有膜的生长又伴随有膜的溶解的电极过 程。由于膜的不断生长与加厚,致使电阻 不断增加,从而使膜的生长速率渐缓,此 时膜的形成速率与膜的溶解速率达到动态 平衡,膜的厚度就不会变化了。
氧化膜着色
化膜厚度。
实验要求
本实验可以这样安排:(1)对欲进行阳 极氧化的铝片表面预处理;(2)由影响 氧化膜形成的因素入手来设计具体实验内 容,对铝进行阳极氧化处理;(3)对已 氧化好的铝片进行后处理(水封或着色后 水封);(4)对已处理的、形成氧化膜 的铝片进行质量检验及比较。
实验仪器与试剂
电极与试剂 1)电极:铝片,铅片或铂片 2)铝表面预处理试剂:去污粉,氢氧化钠溶液 (3mol/L),硝酸溶液(2mol/L),化学抛光液配方:磷酸 (70%),硝酸(3%),醋酸(12%),水(15%)(均为 质量分数)。 3)电解液:25%的硫酸(质量分数)或自行设计。 4)着色试剂:染料酸性元青、酸性大红,直接耐晒翠绿, 活性艳橙;电解着色可用五水硫酸铜,硫酸镍。 5)其它:氨水,三氧化铬,重铬酸钾,盐酸,火棉胶,无 水酒精等。 仪器 电解槽 ; 温度计; 搅拌器(普通搅拌器); WLS稳流电源; 分 析天平; 其它:镊子,万用电表,电炉,电吹风等

实验一-铝阳极氧化及着色

实验一-铝阳极氧化及着色

实验一铝阳极氧化与染色技术一、表面预处理无论采用何种方法加工的铝材及制品,表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷,如灰尘、金属氧化物(天然的或高温下形成的氧化铝薄膜)、残留油污、沥青标志、人工搬运手印(主要成分是脂肪酸和含氮的化合物)、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。

因此在氧化处理之前,用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗,使其裸露纯净的金属基体,以利氧化着色顺利进行,从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。

(一)脱脂铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂。

几种脱脂方法及主要工艺列于表-1。

在这些方法中,以碱性溶液特别是热氢氧化钠溶液的脱脂最为有效。

表-1 脱脂及主要工艺有机溶剂是利用油脂易溶于有机溶剂的特点进行脱脂,常用的溶剂有汽油、煤油、乙醇、乙酸异戊脂、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯等。

有机溶剂仅用于小批量小型的或极污秽的制品脱脂处理。

表面活性剂是一些在很低的浓度下,能显著降低液体表面张力的物质。

常用于脱脂的表面活性剂有肥皂、合成洗涤剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等。

碱性脱脂溶液的配方非常多,传统工艺采用磷酸钠、氢氧化钠和硅酸钠,其中磷酸钠和硅酸钠有缓蚀、润湿、稳定作用,溶液加热和搅拌有助于获得最好的脱脂效果。

油脂在酸的存在下也能进行水解反应生成甘油和相应的高级脂肪酸。

电解脱脂可用阳极电流、阴极电流或交流电。

在碱性溶液中阴极电流脱脂,阳极最好为镀镍钢板。

其在铝及铝合金表面处理中不常用。

乳化脱脂所用的溶液为互不溶解的水与有机溶剂组成的两相或多相溶液,并添加有降低表面张力及对各相均有亲和力的去污剂。

(二)碱蚀剂碱蚀剂是铝制品在添加或不添加其他物质的氢氧化钠溶液中进行表面清洗的过程,通常也称为碱腐蚀或碱洗。

其作用是作为制品经某些脱脂方法脱脂后的补充处理,以便进一步清理表面附着的油污赃物;清除制品表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤。

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铝的阳极氧化与表面着色——添加剂甘油对氧化膜性能的影响08化二蔡乐浩(20082401157)指导老师:孙艳辉实验时间:2011年5月13日摘要本实验中主要介绍了在固定铝的阳极氧化的其他最佳工艺条件下,探讨甘油添加剂对氧化膜性能的影响。

并对氧化膜进行有机着色、耐腐蚀性、氧化膜厚度测定表征。

关键词铝的阳极氧化氧化膜甘油添加剂Abstract: This experiment explores the oxalic acid additives on the properties of oxide film in a fixed optimum condition of the anodized aluminum. And organic coloring oxide, Corrosion resistance test,oxide film thickness measurement. Keywords: the Anodic of Aluminum;Anodic Film; Glycerin1研究进展近年来,多孔氧化铝膜由于其多孔的结构特性和良好的应用前景受到了广泛关注和深入研究。

多孔阳极氧化铝膜是通过电化学氧化的方法在纯铝表面形成具有高度规整孔结构的氧化铝薄膜。

其膜的结构为六角形紧密堆积的柱形胞膜,每个胞膜的中心都有一个纳米级微孔。

阳极氧化铝膜是热和电的良好绝缘体,具有硬度高、耐磨性好等特点;有很好的耐蚀性,其抗蚀能力决定于膜层厚度、组成、孔隙率以及基体材料的合金成分;与基体金属的结合力也很强,即使膜层随基体弯曲至断裂,膜层仍可与基体金属保持着良好的结合。

阳极氧化铝膜的性能和应用如下:(1) 氧化铝膜具有多孔性,利用这一特点可研制出新型超精密分离膜。

与有机膜相比,它具有良好的耐热性、化学稳定性、较高的机械强度及纳米尺寸孔径等优点。

除可用作常温条件下的气体分离、超滤、微滤、渗透蒸发以及血液分离膜外,多孔阳极氧化铝膜还可考虑应用于高温气体的分离,烟道气体的脱氧、脱硫以及二氧化碳的去除等。

(2) 氧化铝膜的有序孔径可达纳米级,在孔内沉积出各种不同性质的物质(如金属、半导体、高分子材料和磁性材料等) ,可作为模板应用于研制开发各种新型功能材料。

(3) 氧化铝膜有很好的吸附性能,对各种染料、盐类、润滑剂、石蜡、干性油、树脂等表现出很高的吸附能力,可用于装饰或是制成具有润滑性的功能膜。

(4) 可通过在氧化铝多孔膜上沉积不同金属,得到对光具有选择吸收特性的功能膜,并应用到光学、磁学等领域。

随着阳极氧化机理及工艺研究的进一步成熟,改善铝阳极氧化膜的性能成为该研究领域的一个焦点,添加剂法是其中最简单易行的方法之一。

杨哲龙等人通过在硫酸-草酸、硫酸-苹果酸体系中加入稀土添加剂进行硬质阳极氧化的方法使氧化膜的硬度和耐磨性得到改善,同时提高了成膜速率,但没有提出其作用机理。

硫酸阳极氧化法虽然溶液配制成本较低但其工艺条件要求较高,必须在-8~10℃间使用,因此生产中必须有冷却设备,控制工艺温度在规定范围内,这又增加了能源消耗,提高了生产成本。

在所见常温硬质氧化配方中,允许工艺温度较高的溶液成本较高,工艺温度较低的溶液成本较低。

为实现允许工艺温度较高而溶液成本又较低的目标,进行了工艺研究。

并最终通过在以硫酸为主要成份的溶液中一种就材料实现了低成本、高速允许较高工艺温度、操作维护方便的目标。

电解电压、电解质种类以及添加剂等因素对氧化铝多孔膜的形成过程有显著影响。

在电解液中加入甘油作为添加剂,不但可以增加阳极氧化形成的多孔膜的厚度,而且有利于增强氧化膜的韧性。

采用高纯铝作阳极,铂网作为阴极,在草酸溶液中进行恒压阳极氧化。

研究了在3 %(质量分数)草酸溶液中,添加甘油对氧化铝多孔膜形成过程的影响。

结果发现,添加甘油并不会改变氧化铝多孔膜的形成过程,也不会改变形成氧化铝多孔膜中Al2O3的非晶态结构,但甘油的加入将降低阳极氧化时多孔氧化铝膜的生长速度以及氧化铝阻挡层的形成速度,同时增加了纳米孔阻挡层的厚度,因此增加阻挡层的形成时间。

在阳极氧化电解液中加入甘油还有利于减小氧化铝多孔膜的纳米孔孔径。

2 实验部分2.1 实验原理将铝制品作阳极,以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液进行阳极氧化,可形成较厚的氧化膜,膜的主要成分是Al2O3,其反应历程比较复杂。

现在以Al为阳极,Pb为阴极,H2SO4溶液为电解质介绍其反应原理。

电解时的电极反应为:阴极:阳极:阳极上的Al被氧化,且在表面上形成一层氧化铝薄膜的同时,由于阳极反应生成的H+和电解质H2SO4中的H+都能使所形成的氧化膜发生溶解:。

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,生成极薄而又非常致密的膜,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。

着色原理:浸渍着色的原理主要是氧化膜对色素体的物理吸附和化学吸附。

无机盐浸渍着色主要是靠化学反应沉积在多空层。

有机染料的着色通常认为既有物理吸附也包括有机染料官能团与氧化铝发生络合反应形成。

影响氧化膜着色质量主要由两方面:一是阳极氧化膜的质量,二是着色液的种类、浓度及处理条件。

色泽随厚度而异,越厚色调越深;孔隙率要大,均匀。

由于多孔膜的独特性质,除了可以应用于着色外,近年来有人利用它作为模板,在孔中填充金属或半导体材料,用来制备磁记录材料、功能电极、电学或光学器件等。

氧化膜的表面是多孔的,在这些孔隙中可吸附染料,也可吸附结晶水。

由于吸附性强,如不及时处理,也可能吸附杂质而被污染,所以要及时进行填充处理,从而提高多孔膜的强度等性能。

封闭方法:封闭处理的方法很多,如沸水法、高压蒸气法,浸渍金属盐法和填充有机物(油,合成树脂)等。

众多方法中应用最广的是沸水法。

封闭原理:沸水法是将铝片放入沸水中煮,其原理是利用无水三氧化二铝发生水化用。

2.2 实验方案设计2.2.1 探讨因素预处理、电解液的种类、电解液的浓度、氧化温度、氧化电压、超声波等在多孔氧化铝膜的制备过程中,都会对其成膜成孔产生影响。

本次实验主要探讨以下的影响因素:(1) 电解液的浓度对于酸性电解液来说,随着电解液的浓度的不断增大,氧化膜的极限厚度先增大而后减小。

这种变化归根到底是H+的浓度的变化造成的。

电解液中H+的浓度对氧化铝膜厚度有两方面的影响:一方面,H+的浓度增大,电解液的电导率增大,在相同电压下,电流密度升高,促进了氧化铝膜厚度的增加;另一方面,H+的浓度的增大也加速了氧化膜的溶解。

随着H+的浓度升高,首先前者占主导,膜厚度增大;当其浓度升高到一定值时,后者开始占主导,此时膜厚度开始减小。

电解液的浓度很低时,氧化铝膜不能形成;而其浓度过高时,酸液的腐蚀性也会将氧化层腐蚀掉。

因此,在制备过程中,电解液的浓度应控制在一定的范围内。

(2) 阳极电流浓度氧化电压(电流密度)对多孔氧化铝膜的孔径及生长分布都有一定的影响。

电压低时,阳极氧化反应比较缓慢,氧化膜在电解液中的溶解速率大于生长速率,由体积膨胀产生的应力较小,不足以使纳米孔有序分布,形成的纳米孔直径也较小。

随着氧化电压的升高,阳极氧化电流密度增大,氧化铝膜的生成速率加快,多孔氧化铝膜的厚度增加;同时应力增大,孔径也随之增大,孔密度降低,纳米孔的排列也更加整齐。

在孔洞生长过程中,由于自催化作用,孔洞之间相互竞争发展,部分小孔发展较快,成为大孔洞;而与之相邻的小孔生长速率变慢,逐渐停止发展。

氧化电压也不宜过高,这是因为电压过高,反应放出的热量较多,氧化反应过于激烈,不利于纳米孔道的形成。

(3) 电解槽温度氧化温度对氧化铝膜厚、孔径的有序度都有重要的影响。

根据Faraday 定律,温度升高,电流密度升高,膜厚也相应增加。

温度的升高能加快膜的生成,但即便如此,在氧化过程中,通常还是使氧化温度尽可能低,并不时进行搅拌,否则,将造成局部温度过高使膜发生灼伤,膜层不均匀,孔排列无序等情况。

(4) 氧化时间随着氧化时间的延长,膜的不断溶解或修补,氧化反应得以向纵深发展,从而使制品表面生成又薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。

其内层(阻挡层、介电层、活性层)厚度至氧化结束基本都不变,位置却不断向深处推移;在一定的氧化时间内随时间而增厚。

(5) 添加剂与杂志的影响电解电压、电解质种类以及添加剂等因素对氧化铝多孔膜的形成过程有显著影响。

添加剂可控制膜的弹性、均匀性、氧化速度、温度上限等。

对提高阳极氧化工作温度的研究已有不少报道,如在硫酸电解液中添加镍盐、添加硅烷、添加二按酸、添加酒石酸等,都可扩大铝及其合金的阳极氧化温度范围,特别是提高温度丰限。

根据实验室具体情况,选取不同的影响因素分组进行探讨,其它因素取文献中最佳工艺。

①电解液的浓度;②)阳极电流密度;③电解槽温度;④氧化时间;⑤添加剂与杂质的影响。

2.2.2 表征手段对不同条件下形成的氧化膜的性能及孔隙等质量评价,可以通过透射电镜(TEM)的平面形貌分析、扫描电镜(SEM)的横断形貌分析、俄歇电子光谱(AES)的浓度分析等测试插手段进行,但这都需要用到特殊的仪器。

就本实验来说,可以从以下三个方面粗略地检验氧化膜的性能:①绝缘性能;②耐腐蚀性试验;③测定氧化膜厚度。

本实验可以这样安排:①对欲进行阳极氧化的铝片表面预处理;②由影响氧化膜形成的因素入手来设计具体实验内容,对铝进行阳极氧化处理;③对已氧化好的铝片进行后处理(水封或着色后水封);④对已处理的、形成氧化膜的铝片进行质量检验及比较。

2.2.3 所需仪器药品电极与试剂:①电极:铝片,铅片或铂片;②铝表面预处理试剂:去污粉,氢氧化钠溶液(3mol/L),硝酸溶液(2mol/L),化学抛光液配方:磷酸(70%),硝酸(3%),醋酸(12%),水(15%)(均为质量分数)。

③电解液:25%的硫酸(质量分数)或自行设计。

④着色试剂:染料酸性元青、酸性大红,直接耐晒翠绿,活性艳橙;电解着色可用五水硫酸铜,硫酸镍。

⑤其它:氨水,三氧化铬,重铬酸钾,盐酸,火棉胶,无水酒精等。

仪器:电解槽;温度计;搅拌器(普通搅拌器);WLS稳流电源;分析天平;其它:镊子,万用电表,电炉,电吹风等。

2.3 实验步骤根据以上分析的情况,本组实验探究的条件是在不同浓度添加剂(甘油)的电解液中,阳极氧化的不同效果。

即在固定了温度、电解液浓度、电流密度、氧化时间等条件下进行探究:实验在常温下进行,电解液硫酸浓度为20%,电流密度为15mA/cm3、氧化时间为20min。

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