Zásady eloxovania hliníka
Hliník je relatívne aktívny kov so štandardným potenciálom -1,66v. Môže prirodzene vytvárať vo vzduchu oxidový film s hrúbkou asi 0,01 až 0,1 mikrónu. Tento oxidový film je amorfný, tenký a pórovitý a má zlú odolnosť proti korózii. Ak sa však hliník a jeho zliatiny umiestnia do vhodného elektrolytu, použije sa ako anóda hliníkový produkt a na povrchu sa pod pôsobením vonkajšieho prúdu vytvorí oxidový film. Táto metóda sa nazýva anodická oxidácia.
Výberom rôznych typov elektrolytov s rôznymi koncentráciami a riadením procesných podmienok počas oxidácie je možné získať eloxované filmy s rôznymi vlastnosťami a hrúbkami asi desiatok až stoviek mikrónov a bola dosiahnutá ich odolnosť proti korózii, odolnosť proti opotrebeniu a dekoračné vlastnosti. výrazne vylepšené a vylepšené. Elektrolyt používaný pri anodizácii hliníka a zliatin hliníka je všeobecne kyslý roztok so strednou rozpúšťacou silou a olovo alebo hliník sa používajú ako katóda, ktorá vedie iba elektrinu. Keď hliník a jeho zliatiny prechádzajú anodizáciou, na anóde prebiehajú nasledujúce reakcie:
2Al -> 6e- + 2Al3+
Na katóde sa vyskytujú nasledujúce reakcie:
6H20O6e- ---> 3H2 + 6OH-
Kyselina súčasne chemicky rozpúšťa hliník a vytvorený oxidový film a reakcia je:
2Al 6H2-- GG gt; 2Al3+ +3H2
Al2O3 + 6H+ ---> 2Al3+ + 3H2O
Proces rastu oxidového filmu je proces kontinuálnej tvorby a kontinuálneho rozpúšťania oxidového filmu.
Prvý úsek a (krivkový úsek ab): tvorba neporéznych vrstiev. V priebehu niekoľkých sekúnd až desiatok sekúnd na začiatku elektrifikácie sa na hliníkovom povrchu vytvorí hustý vysoko izolačný oxidový film s hrúbkou asi 0,01 až 0,1 mikrónu, čo je súvislá neporézna vrstva filmu. Ako neporézna vrstva alebo bariérová vrstva bráni vzhľad tejto fólie priechodu prúdu a ďalšiemu zahusteniu fólie. Hrúbka neporéznej vrstvy je priamo úmerná tvoriacemu napätiu a nepriamo úmerná rýchlosti rozpúšťania oxidového filmu v elektrolyte. Preto napätie ab segmentu krivky ukazuje prudký nárast z nuly na maximálnu hodnotu.
Druhá časť b (časť krivky bc): Tvorba pórovitej vrstvy. S tvorbou oxidového filmu začína rozpúšťanie elektrolytu na filme. Pretože vytvorený oxidový film nie je rovnomerný, otvory sa rozpustia najskôr v najtenšej časti filmu a elektrolyt sa cez tieto otvory môže dostať na čerstvý povrch hliníka, takže môže pokračovať elektrochemická reakcia, odpor sa zníži a napätie po pokles (pokles je 10-15% najvyššej hodnoty), na membráne sa objaví porézna vrstva.
Tretí oddiel c (úsek cd krivky): zhrubnutie poréznej vrstvy. Po anodizácii asi 20 s vstupuje napätie do relatívne stabilného a pomaly rastúceho stupňa. Ukazuje, že zatiaľ čo sa neporézna vrstva kontinuálne rozpúšťa za vzniku pórovitej vrstvy, nová neporézna vrstva opäť rastie. To znamená, že rýchlosť tvorby a rozpúšťania neporéznej vrstvy v oxidovom filme sú v zásade vyvážené, takže neporézna vrstva je Hrúbka sa už nezvyšuje a zmena napätia je malá. Avšak v tejto dobe sa tvorba a rozpúšťanie oxidového filmu na dne otvoru nezastavilo, stále pokračovali, v dôsledku čoho sa dno otvoru postupne posúvalo do vnútra kovovej matrice. Postupom času oxidácie sa otvory prehlbujú a vytvárajú póry a vrstva filmu s pórmi postupne zhustne. Keď rýchlosť tvorby filmu a rýchlosť rozpúšťania dosiahnu dynamickú rovnováhu, aj keď sa predĺži oxidačný čas, hrúbka oxidového filmu sa už nezvýši a proces anodickej oxidácie by sa mal v tomto okamihu zastaviť. Charakteristická krivka anodickej oxidácie a proces rastu oxidového filmu sú znázornené na obrázku nižšie. Hliník a jeho zliatiny sú eloxované jednosmerným prúdom a striedavým prúdom v elektrolyte zriedenej kyseliny sírovej, aby sa získal bezfarebný a priehľadný oxidový film s hrúbkou 5 až 20 mikrónov a dobrou adsorpciou.
Proces eloxovania kyselinou sírovou je jednoduchý, riešenie je stabilné, prevádzka je pohodlná, prípustný rozsah obsahu nečistôt je široký, spotreba energie je nízka, náklady sú nízke a takmer sa dá použiť na spracovanie hliníka a rôzne hliníkové zliatiny, takže sa v Číne často používa.
Nasledujúca tabuľka zobrazuje typický proces anodickej oxidácie: vzorec a podmienky procesu DC metóda
Kyselina sírová (g / L) 160 × 180
Hliníkový ión Al3+ (g / L)&<;>
Teplota (℃) 18 ～ 22
Hustota anódového prúdu (A / dm2) 1,2 x 1,5
Napätie (V) 16 ～ 20
Čas (min.) 20 ～ 40
Miešanie, stlačený vzduch, cirkulácia kvapaliny v nádrži
Katódová oblasť / anódová oblasť 1,5: 1 Hlavné faktory ovplyvňujúce kvalitu oxidového filmu sú:
Concentration Koncentrácia kyseliny sírovej: zvyčajne 15% až 20%. So zvyšujúcou sa koncentráciou sa zvyšuje rýchlosť rozpúšťania filmu a rýchlosť rastu filmu sa znižuje. Film má vysokú pórovitosť, silnú adsorpciu, silnú pružnosť a dobrú farbiteľnosť (ľahko sa farbí v tmavých farbách), ale tvrdosť a odolnosť proti oderu sú o niečo horšie; Znížte koncentráciu kyseliny sírovej, rýchlosť rastu oxidového filmu sa urýchli, film má menej pórov, vysokú tvrdosť a dobrú odolnosť proti opotrebovaniu.
Preto pri použití na ochranu, dekoráciu a čisté spracovanie dekorácie sa ako elektrolyt použije horná hranica prípustnej koncentrácie, to znamená 20% kyselina sírová.
Temperature Teplota elektrolytu: Teplota elektrolytu má veľký vplyv na kvalitu oxidového filmu. So zvyšovaním teploty sa zvyšuje rýchlosť rozpúšťania filmu a hrúbka filmu sa zmenšuje. Keď je teplota 22 ～ 30 ℃, získaný film je mäkký a má dobrú adsorpčnú kapacitu, ale odolnosť proti oderu je dosť slabá; keď je teplota vyššia ako 30 ° C, film sa stane sypký a nerovný, niekedy dokonca diskontinuálny. Tvrdosť je nízka, takže stráca svoju úžitkovú hodnotu; keď je teplota medzi 10 a 20 ° C, vytvorený oxidový film je porézny, má silnú adsorpčnú kapacitu a je elastický, vhodný na farbenie, ale film má nízku tvrdosť a slabú odolnosť proti opotrebovaniu;
Teplota je nižšia ako 10 ° C, zvyšuje sa hrúbka oxidového filmu, vysoká tvrdosť, dobrá odolnosť proti opotrebeniu, ale pórovitosť je nízka. Preto musí byť počas výroby prísne kontrolovaná teplota elektrolytu. Na prípravu silného a tvrdého oxidového filmu musí byť znížená prevádzková teplota. V procese oxidácie sa používa miešanie stlačeným vzduchom a relatívne nízka teplota a tvrdá oxidácia sa zvyčajne uskutočňuje okolo nuly.
③Hustota prúdu: V rámci určitého limitu sa zvyšuje prúdová hustota, zvyšuje sa rýchlosť rastu filmu, čas oxidácie sa skracuje, výsledný film má viac pórov, je ľahko zafarbiteľný a zvyšuje sa tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu; ak je prúdová hustota príliš vysoká, bude to spôsobené vplyvom Jouleovho tepla spôsobuje, že sa povrch častí prehrieva a zvyšuje sa teplota miestneho roztoku, zvyšuje sa rýchlosť rozpúšťania filmu a existuje možnosť spálenia častí ; ak je prúdová hustota príliš nízka, rýchlosť rastu filmu je pomalá, ale výsledný film je hustejší a tvrdší. Znižuje sa odolnosť proti opotrebovaniu.
④Oxidačný čas: Voľba oxidačného času závisí od koncentrácie elektrolytu, teploty, hustoty anódového prúdu a požadovanej hrúbky filmu. Za rovnakých podmienok, keď je prúdová hustota konštantná, je rýchlosť rastu filmu úmerná času oxidácie; ale keď film dorastie do určitej hrúbky, vodivosť filmu sa zvýši v dôsledku zvýšenia odporu filmu a rýchlosť rozpúšťania filmu sa zvýši v dôsledku zvýšenia teploty, takže rýchlosť rastu filmu sa bude postupne znižovať , a nakoniec sa nezvýši.
⑤Miešanie a pohyb: môže to podporiť konvekciu elektrolytu, posilniť chladiaci účinok, zabezpečiť rovnomernosť teploty roztoku a nespôsobí zníženie kvality oxidového filmu v dôsledku lokálneho zahrievania kovu.
⑥ Nečistoty v elektrolyte: Nečistoty, ktoré môžu existovať v elektrolyte použitom na eloxáciu hliníka, zahŕňajú Clˉ, Fˉ, NO3ˉ, Cu2+, Al3+, Fe2+ atď. Medzi nimi Clˉ, Fˉ, NO3ˉ zvyšujú pórovitosť membrány, a povrch je drsný a voľný. Ak jeho obsah prekročí medznú hodnotu, spôsobí to dokonca koróziu a perforáciu častí (Clˉ by mal byť menší ako 0,05 g / l, Fˉ by mal byť menší ako 0,01 g / l); keď je v elektrolyte
Ak obsah Al3+ presiahne určitú hodnotu, na povrchu obrobku sa často objavia biele škvrny alebo škvrnité biele bloky a adsorpčný výkon filmu sa zníži a je ťažké ho farbiť (Al3+ by mal byť menší ako 20 g / L); keď obsah Cu2+ dosiahne 0,02 g / l, na povrchu sa objavia oxidové filmy Tmavé pruhy alebo čierne škvrny; Si2+ často existuje v elektrolyte v suspendovanom stave, čím elektrolyt mierne zakalí a adsorbuje sa na membráne ako hnedý prášok.
Composition Zloženie z hliníkovej zliatiny: Všeobecne povedané, ďalšie prvky v hliníkovom kove znižujú kvalitu filmu a získaný oxidový film nie je taký hrubý ako čistý hliník a tvrdosť je tiež nízka. Na eloxovanie sa používajú zliatiny hliníka s rôznym zložením. Dávajte pozor, aby ste to nerobili v rovnakom slote.
