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硫酸氧化法影响氧化膜质量的主要原因有哪些?

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-23  浏览次数:566

    氧化膜生长的过程是铝制件在氧化溶液中通电反应、氧化膜形成和溶解同时进行的矛盾过程,只有在形成的速度大于溶解的速度时,氧化膜才会得到增长。反之,倘若溶解速度大于或等于生长速度,那么就不可能获得所需要的氧化膜层。在生产过程中,必须注意下述因素对氧化膜质量的影响。

   (1)硫酸浓度的影响:一般采用l5%~20%的H2S04作电解液,当浓度超过上限时,膜的溶解速度加大,同时成膜的速度会降低。在工艺范围内变动时,H2S04浓度高时,得到的膜孔隙率大,吸附能力好,弹性高,易于染色;较稀的浓度下获得的膜硬而厚,而且耐磨性能好;硫酸含量不变时,当加入2%草酸,由于草酸在膜上的特性吸附,结果形成一个缓冲层,使膜附近的H+浓度减少,因而使得膜的溶解速度放慢,这样有利于膜的增长,同时还能抑制热效应的作用,允许的槽液温度增高。若加入适量的甘油,也会获得相似的效果。

   (2)电流密度、电压的影响:提高电流密度可以加速氧化膜的生长,一般为l.0A/dm2为好,电流密度太高时,由于生成热和焦耳热,容易形成疏松的粉状膜层,降低了氧化膜质量,所以在一定工艺允许范围内,提高电流密度可加快膜层的生长速度。

   阳极氧化过程中,电流和电压是相互影响的。开始氧化时,由于很快生成一层薄而密的阻挡层,电阻增大,电流密度就会降低。此时必须升高电压,使得电流继续通过,另外,电压较高时,还会使得氧化膜的孔隙率变小,但孔径大;当电压太高时,在制件的边缘、尖角部位会造成击穿,这些地方的电流密度会过大,往往造成粗糙粉状的现象,影响氧化膜的质量。

   (3)电解液温度的影响:在硫酸电解液中,温度的影响和硫酸浓度的影响相似。一般控制在室温下生产为宜。当温度为15~25℃时,所获得氧化膜多孔,吸附性能好,柔软但耐磨性能差;温度高于30℃时,膜就变得不均匀、不连续;温度太高甚至生成粉状膜,因而失去了使用的价值。放出、生成的热与加工的面积和时间成正比,因此必须用冷却设备及时把这些热量除去,而且氧化槽不能太小,体积电流密度以不大于0.3A/dm2为好。

   (4)氧化时间的影响:在工艺范围内,氧化膜的生长速度与氧化时间成正比,膜生长平均速度为0.2~0.3μm/min。氧化时间过长时,膜的外层由于电阻加大的影响容易溶解,孔径变大,而且粗糙,硬度、耐磨度都相应降低。在装饰性氧化时,一般控制在30~40min为好;当需染深色或难吸附的颜色时,可延长至90min;时间太长,由于膜层加厚,内应力随之变大,容易产生裂纹。

   为了获得厚而硬的氧化膜,可改变操作条件如加大电流、控制较低的溶液温度,有时根据需要可加工几小时。

   (5)搅拌和移动阴极:目前国内常采用压缩空气搅拌(但应是净化无油的)或用泵连续抽出溶液冷却循环。也有采用移动阳极等其他机械搅拌装置。目的在于通过强化搅拌,带走阳极表面所生成的热量,保证了电解液温度的均匀性,以免由于局部温度增高,导致膜的质量下降。

   (6)电解液中杂质的影响:阳极氧化与其他镀种一样,当杂质超过允许上限时,都会导致氧化膜的质量下降。

   当活性离子Cl一及F一存在时,氧化膜的孔隙率增加,膜层表面粗糙而疏松,甚至点状地穿孔,造成产品不可补救的弊病。有的产品为了获得柔软性,在电解液中可添加少量的MgCl2.

   A13+件含量增加往往使表面呈现白点或块状的白斑,使膜层的吸附性能下降,不容易染色。从处理方法上的经济考虑,一般需抽调槽底下部分的老溶液,补充一部分新溶液。

   微量Cu2+的存在会使氧化膜出现暗色的条纹和斑点,可用直流电解除去。阴极电流密度控制在0.1~0.2A/dm2,使铜在阴极上析出。

   Si常以悬浮状态存在,使氧化膜上出现褐色的粉状物,仔细地过滤可以除去,所以氧化槽中的杂质应控制在下述容量之内:

氯离子(C1一)        <0.05g/L

氟离子(F一)         <0.01g/L

铝离子(A13+)        <20g/L

亚铁离子(Fe2+)       <0.02g/L

铜离子(Cu2+)         <0.02g/L

硅(Si)               微量

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