Zásady eloxování hliníku
Hliník je relativně aktivní kov se standardním potenciálem -1,66v. Přirozeně může ve vzduchu vytvářet oxidový film o tloušťce přibližně 0,01 až 0,1 mikronu. Tento oxidový film je amorfní, tenký a porézní a má špatnou odolnost proti korozi. Pokud se však hliník a jeho slitiny umístí do vhodného elektrolytu, použije se jako anoda hliníkový produkt a na povrchu se při působení vnějšího proudu vytvoří oxidový film. Tato metoda se nazývá anodická oxidace.
Výběrem různých typů elektrolytů s různými koncentracemi a řízením podmínek procesu během oxidace lze získat eloxované filmy s různými vlastnostmi a tloušťkami přibližně desítek až stovek mikronů a byla získána jejich odolnost proti korozi, odolnost proti opotřebení a dekorační vlastnosti atd. výrazně vylepšeno a vylepšeno. Elektrolyt používaný při anodizaci hliníku a slitin hliníku je obecně kyselý roztok se střední schopností rozpouštění a olovo nebo hliník se používají jako katoda, která vede pouze elektřinu. Když hliník a jeho slitiny podstoupí anodizaci, na anodě nastanou následující reakce:
2Al ---> 6e- + 2Al3+
Na katodě dochází k následujícím reakcím:
6H20O6e- ---> 3H2 + 6OH-
Kyselina současně chemicky rozpouští hliník a vytvořený oxidový film a reakce je:
2Al + 6H+ ---> 2Al3+ +3H2
Al2O3 + 6H+ ---> 2Al3+ + 3H2O
Proces růstu oxidového filmu je proces kontinuální tvorby a kontinuálního rozpouštění oxidového filmu.
První část a (křivka ab): tvorba neporézní vrstvy. Během několika sekund až desítek sekund na začátku elektrifikace se na hliníkovém povrchu vytvoří hustý, vysoce izolační oxidový film o tloušťce asi 0,01 až 0,1 mikronu, což je souvislá neporézní vrstva filmu. Jako neporézní vrstva nebo bariérová vrstva brání vzhled tohoto filmu průchodu proudu a pokračujícímu zahušťování filmu. Tloušťka neporézní vrstvy je přímo úměrná tvarovacímu napětí a nepřímo úměrná rychlosti rozpouštění oxidového filmu v elektrolytu. Proto napětí ab segmentu křivky vykazuje prudký nárůst z nuly na maximální hodnotu.
Druhá část b (křivka bc část): Tvorba porézní vrstvy. S tvorbou oxidového filmu začíná rozpouštění elektrolytu na filmu. Protože vytvořený oxidový film není rovnoměrný, budou se otvory rozpouštět nejprve v nejtenčí části filmu a elektrolyt se může těmito otvory dostat na čerstvý povrch hliníku, elektrochemická reakce může pokračovat, odpor klesá a napětí Následující pokles (pokles je 10-15% nejvyšší hodnoty), na membráně se objeví porézní vrstva.
Třetí část c (křivka cd část): zesílení porézní vrstvy. Po anodizaci po dobu asi 20 s vstupuje napětí do relativně stabilního a pomalu rostoucího stupně. Ukazuje, že zatímco se neporézní vrstva kontinuálně rozpouští za vzniku porézní vrstvy, nová neporézní vrstva opět roste. To znamená, že rychlost tvorby a rozpouštění neporézní vrstvy v oxidovém filmu jsou v zásadě vyvážené, takže neporézní vrstva je Tloušťka se již nezvyšuje a změna napětí je malá. V této době se však tvorba a rozpouštění oxidového filmu ve spodní části otvoru nezastavilo, stále pokračovaly, v důsledku toho se spodní část otvoru postupně přesunula dovnitř kovové matrice. Jak doba oxidace pokračuje, otvory se prohlubují a vytvářejí póry a vrstva filmu s póry se postupně zesiluje. Když rychlost tvorby filmu a rychlost rozpouštění dosáhnou dynamické rovnováhy, i když se prodlouží doba oxidace, tloušťka oxidového filmu se již nezvýší a proces anodické oxidace by měl být v tuto chvíli zastaven. Charakteristická křivka anodické oxidace a proces růstu oxidového filmu jsou zobrazeny na obrázku níže. Hliník a jeho slitiny jsou anodizovány stejnosměrným a střídavým proudem v elektrolytu zředěné kyseliny sírové, čímž se získá bezbarvý a transparentní oxidový film o tloušťce 5 až 20 mikronů a dobré adsorpci.
Proces anodizace kyselinou sírovou je jednoduchý, řešení je stabilní, provoz je pohodlný, přípustný rozsah obsahu nečistot je široký, nízká spotřeba energie, nízké náklady a lze jej téměř použít na zpracování hliníku a různé hliníkové slitiny, takže se v Číně široce používá.
Následující tabulka ukazuje typický proces anodické oxidace: vzorec a podmínky procesu DC metoda
Kyselina sírová (g / L) 160 × 180
Hliníkový ion Al3+ (g / L)&<;>
Teplota (℃) 18 ～ 22
Hustota anodového proudu (A / dm2) 1,2 × 1,5
Napětí (V) 16 ～ 20
Čas (min.) 20 ～ 40
Míchání, stlačený vzduch, cirkulace kapaliny v nádrži
Oblast katody / plocha anody 1,5: 1 Hlavní faktory, které ovlivňují kvalitu oxidového filmu, jsou:
Concentration Koncentrace kyseliny sírové: obvykle 15% až 20%. Jak se zvyšuje koncentrace, zvyšuje se rychlost rozpouštění filmu a rychlost růstu filmu se snižuje. Film má vysokou pórovitost, silnou adsorpci, silnou pružnost a dobrou barvitelnost (snadno se barví tmavé barvy), ale tvrdost a odolnost proti oděru jsou o něco horší; Snižte koncentraci kyseliny sírové, rychlost růstu oxidového filmu se zrychlí, film má méně pórů, vysokou tvrdost a dobrou odolnost proti opotřebení.
Proto při použití k ochraně, dekoraci a čistému zpracování dekorací se jako elektrolyt použije horní hranice přípustné koncentrace, tj. 20% kyselina sírová.
Temperature Teplota elektrolytu: Teplota elektrolytu má velký vliv na kvalitu oxidového filmu. Jak teplota stoupá, zvyšuje se rychlost rozpouštění filmu a tloušťka filmu klesá. Když je teplota 22 ～ 30 ℃, získaný film je měkký a má dobrou adsorpční kapacitu, ale odolnost proti oděru je poměrně špatná; když je teplota vyšší než 30 ° C, film se uvolní a nerovnoměrně, někdy dokonce diskontinuálně, a tvrdost je nízká, takže ztrácí svou užitnou hodnotu; když je teplota mezi 10 a 20 ° C, vytvořený oxidový film je porézní, má silnou adsorpční kapacitu a je elastický, vhodný k barvení, ale film má nízkou tvrdost a špatnou odolnost proti opotřebení;
Teplota je nižší než 10 ° C, zvyšuje se tloušťka oxidového filmu, vysoká tvrdost, dobrá odolnost proti opotřebení, ale pórovitost je nízká. Proto musí být teplota elektrolytu během výroby přísně kontrolována. Pro přípravu silného a tvrdého oxidového filmu musí být provozní teplota snížena. V procesu oxidace se používá míchání stlačeného vzduchu a relativně nízká teplota a tvrdá oxidace se obvykle provádí kolem nuly.
③Hustota proudu: V určitém limitu se zvyšuje proudová hustota, zvyšuje se rychlost růstu filmu, zkracuje se doba oxidace, výsledný film má více pórů, snadno se barví a zvyšuje se tvrdost a odolnost proti opotřebení; pokud je proudová hustota příliš vysoká, bude to způsobeno vlivem Jouleova tepla způsobí přehřátí povrchu dílů a zvýší se teplota místního roztoku, zvýší se rychlost rozpouštění filmu a existuje možnost spálení dílů ; pokud je proudová hustota příliš nízká, rychlost růstu filmu je pomalá, ale výsledný film je hustší a tvrdší. Snižuje se odolnost proti opotřebení.
④Oxidační čas: Volba oxidačního času závisí na koncentraci elektrolytu, teplotě, hustotě anodového proudu a požadované tloušťce filmu. Za stejných podmínek, kdy je proudová hustota konstantní, je rychlost růstu filmu úměrná době oxidace; ale když film naroste na určitou tloušťku, vodivost filmu se zvýší v důsledku zvýšení odporu filmu a rychlost rozpouštění filmu se zvýší v důsledku zvýšení teploty, takže rychlost růstu filmu se bude postupně snižovat a nakonec se nezvýší.
⑤Míchání a pohyb: může podporovat konvekci elektrolytu, posílit chladicí účinek, zajistit rovnoměrnost teploty roztoku a nezpůsobí snížení kvality oxidového filmu v důsledku místního zahřívání kovu.
⑥ Nečistoty v elektrolytu: Nečistoty, které mohou existovat v elektrolytu použitém pro anodizaci hliníku, zahrnují Clˉ, Fˉ, NO3ˉ, Cu2+, Al3+, Fe2+ atd. Mezi nimi Clˉ, Fˉ, NO3ˉ zvyšují pórovitost membrány, a povrch je drsný a uvolněný. Pokud jeho obsah překročí mezní hodnotu, způsobí to dokonce korozi a perforaci dílů (Clˉ by měla být menší než 0,05 g / L, Fˉ by měla být menší než 0,01 g / L); když je v elektrolytu
Když obsah Al3+ přesáhne určitou hodnotu, na povrchu obrobku se často objevují bílé skvrny nebo skvrnité bílé bloky a adsorpční výkon filmu je snížen a je obtížné barvit (Al3+ by měl být menší než 20 g / L); když obsah Cu2+ dosáhne 0,02 g / l, na povrchu se objeví oxidový film Tmavé pruhy nebo černé skvrny; Si2+ často existuje v elektrolytu v suspendovaném stavu, čímž elektrolyt mírně zakalí a adsorbuje se na membráně jako hnědý prášek.
Composition Složení hliníkové slitiny: Obecně řečeno, ostatní prvky v hliníkovém kovu snižují kvalitu filmu a získaný oxidový film není tak silný jako čistý hliník a tvrdost je také nízká. Pro eloxování se používají slitiny hliníku s různým složením. Dávejte pozor, abyste to neudělali ve stejném slotu.
