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硬質(zhì)陽(yáng)極氧化是一種鋁卷鋁板及其合金特殊的陽(yáng)極氧化法,有的也稱厚膜陽(yáng)極氧化,是20世紀(jì)50年代前后的重要的功能氧化工藝之一。硬質(zhì)膜的硬度較高,在純鋁上所得的硬度可以達(dá)到1000HV以上,超過(guò)硬鉻的硬度。早期的硬質(zhì)陽(yáng)極氧化一般在低溫低濃度和強(qiáng)制攪拌方式進(jìn)行,這樣條件下生成的氧化膜在電解液中溶解較慢,所得的膜層厚度就比較厚,但膜層生長(zhǎng)速度慢,生產(chǎn)成本高,且對(duì)鍛鋁、高硅、高銅鋁合金等特殊鋁材不適用。 目前對(duì)于硬質(zhì)氧化的改進(jìn)非?;钴S,主要于兩個(gè)方面。一是加入添加劑:另外則為改變的直流施壓方式。加入添加劑主要是為了降低電解液對(duì)氧化膜層的溶解速度和允許溫度范圍。有機(jī)梭酸,如、乳酸、酒石酸、磺基水楊酸等為常用的硬質(zhì)氧化添加劑;還有一些特殊的添加劑如金屬鹽、氟化鈣、粗蔥、木質(zhì)素等。 這些添加劑的加入,能改變陽(yáng)極氧化過(guò)程中化學(xué)、電化學(xué)行為,降低膜層的溶解速度和孔隙率,并可使氧化溫度到5-20℃,有的甚至可以到40℃.在有關(guān)硬質(zhì)陽(yáng)極氧化的研究中,電源波形和電源設(shè)備的研究是為活躍的一個(gè)領(lǐng)域,從直流、交直流且加、脈沖電流一直到交流都開(kāi)展了大量的研究。 這些工藝大都為了改善高合金成分材料的陽(yáng)極氧化,燒穿或工作溫度,膜層的硬度、厚度或耐磨性等。脈沖氧化適合一些難氧化的鋁合金的硬質(zhì)氧化,在已經(jīng)得到推廣.脈沖可以實(shí)現(xiàn)大電流密度快速硬質(zhì)陽(yáng)極氧化,成膜速率可達(dá)1.5um/min。
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一般氧化得到的膜層,氧化得到的膜層顯,鉻酸氧化膜則為灰白色等。電壓、電流行為不同,則能改變金屬氧化行為,極大地改變膜層質(zhì)地和外觀,工藝參數(shù)也能因此而改變。在陽(yáng)極氧化機(jī)理研究中,常規(guī)陽(yáng)極氧化成膜模型,較常見(jiàn)的有三種模型:場(chǎng)致濟(jì)解模型,臨界電流密度模型及體積理論。 電化學(xué)沉積陶瓷膜過(guò)程一般可以分為四個(gè)階段,即沉積初始階段、膜層快速增厚階段、膜層增長(zhǎng)階段、膜層沉積一濟(jì)解平衡階段。認(rèn)為是在化學(xué)、電化學(xué)及界面焦耳熱的聯(lián)合作用下,鋁/電解質(zhì)濟(jì)液界面形成陰離子凝聚物顆粒在陽(yáng)極表面沉積、濃縮、高溫脫水和快速冷卻,形成具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的非晶態(tài)類陶瓷膜。 總之,鋁及其合金在由成膜土鹽、成膜促進(jìn)劑、成膜添加劑組成的復(fù)合電解液中形成的氧化膜層在成膜過(guò)程、膜層結(jié)構(gòu)等方面都與普通陽(yáng)極氧化存在著差異,同樣與電化學(xué)沉積陶瓷股也存在不同。因此,很有必要對(duì)鋁及其合金氧化著色成膜過(guò)程進(jìn)行分析和探討。 合金鋁卷廠家選用了灰色氧化著色體系進(jìn)行研究,綜合常規(guī)陽(yáng)極氧化和電化學(xué)沉積陶瓷膜研究成果,通過(guò)分析陽(yáng)極氧化特性曲線來(lái)解析成膜過(guò)程,并進(jìn)一步通過(guò)分析鋁金屬在硼酸、促進(jìn)劑、添加劑等三個(gè)不同體系中伏安特性曲線以及形成膜層的顯微結(jié)構(gòu),對(duì)復(fù)合電解液各組分在成膜過(guò)程的作用及成膜機(jī)理作初步探討。
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