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建筑行业所使用的铝材电化学氧化专题


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        建筑行业的铝材是需要经过氧化表面处理的,通过阳极和阴极的化学氧化反应来实现;将铝材的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。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,将发生以下的反应:

建筑行业所使用的铝材电化学氧化专题

  在阴极上,按下列反应放出 H2:2H + +2e → H2

  在阳极上,4OH – 4e→ 2H2O + O2,析出的氧不仅是分子态的氧 (O2),还包括原子氧(O),以及离子氧(O-2),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12O3膜:4A1 + 3O2 = 2A12O3 + 3351J 应指出,生成的氧并不是全部与铝作用。

  一部分以气态的形式析出。阳极氧化的种类阳极氧化早就在工业上得到广泛应用。冠以不同名称的方法繁多,归纳起来有以下几种分类方法:

  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,且抗蚀性显着提高的脉冲电流阳极氧化。按电解液分有:硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。型材散热器按膜层性质分有: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。直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍,这是因为它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。近十年来,我国的建筑业逐步使用铝门窗及其它装饰铝材,它们的表面处理生产线都是采用这种方法。

   阳极氧化膜结构、性质与应用

  1) 阳极氧化膜的结构 阳极氧化膜由两层组成,多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上成长起来的,后者称为阻挡层(亦称活性层)。

   (1) 阻挡层 阻挡层是由无水的A12O3所组成,薄而致密,具有高的硬度和阻止电流通过的作用。

   (2) 多孔的外层 氧化膜多孔的外层主要是由非晶型的A12O3及少量的r-A12O3.H2O还含有电解液的阴离子。氧化膜的绝大部分优良特性,如抗蚀、耐磨、吸附、绝缘等性能都是由多孔外层的厚度及孔隙率所决定的,然而这两者却与阳极氧化条件密切相关,

  因此可通过改变阳极化条件来获得满足不同使用要求的膜层。膜厚是阳极氧化制品一个很主要的性能指针,其值的大小直接影响着膜层耐蚀、耐磨、绝缘及化学着色能力。在常规的阳极氧化过程中,膜层随着时间的增加而增厚。在逹到最大厚度之后,则随着处理时间的延长而逐渐变薄,有些合金如A1-Mg、A1-Mg-Zn合金表现得特别明显。因此,氧化的时间一般控制在逹最大膜厚时间之内。

  2) 阳极氧化膜的性质与应用

  阳极氧化膜具有较高的硬度和耐磨性、极强的附着能力、较强的吸附能力、良好的抗蚀性和电绝缘性及高的热绝缘性。由于这些特异的性能,使之在各方面都获得了广泛的应用。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。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,将发生以下的反应:在阴极上,按下列反应放出H2:2H ++2e → H2 在阳极上,4OH – 4e→ 2H2O + O2,析出的氧不仅是分子态的氧 (O2),还包括原子氧(O),以及离子氧(O-2),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A12O3膜:

  4A1 + 3O2 = 2A12O3 + 3351J 应指出,生成的氧并不是全部与铝作用,一部分以气态的形式析出。

  阳极氧化的种类阳极氧化早就在工业上得到广泛应用。冠以不同名称的方法繁多,归纳起来有以下几种分类方法:

  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,

  且抗蚀性显着提高的脉冲电流阳极氧化。
  按电解液分有:硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。
  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。
  直流电硫酸阳极氧化法的应用最为 普遍,
  这是0因为它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。近十年来,
 
  今后,各种优质的铝材将更多的应用到建筑领域,本专题提供一定的参考价值,希望能使阅读者能受益。

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