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形成化学转化膜的方法(P102)
· 电化学方法,称为阳极氧化或阳极化。
· 化学方法,包括化学氧化,磷酸盐处理,铬酸盐处理和草酸盐处理。
铝是比较活泼的金属(标准电位-),又是易钝化金属,在空气中表面很容易生成天然氧化物膜,为什么还要进行阳极氧化? ~,保护作用很差。经阳极化处理,可以使氧化膜增厚至几十微米,甚至几百微米。
铝成膜反应究竟是如何进行?为什么阳极化要使用酸性溶液?
由铝的电位-pH图知,在pH = ~“钝化区”,即铝的氧化物处于热力学稳定状态的电位-pH范围。由于这种状态下的氧化物膜极薄,在工业上的应用价值很有限。
因此,为了得到厚度满足要求的氧化物膜,阳极化过程的条件必须越出钝化区。铝的阳极化使用酸性溶液,就是这个道理。
在酸性溶液中,铝的氧化物虽然不处于热力学稳定状态,但可以处于介稳状态(虚线以上的区域)。氧化物膜在有限溶解的同时继续生成,厚度达到工业应用的要求。
氧化膜的结构(P106)
铝及铝合金的氧化膜具有多孔的蜂窝状结构,包括密膜层和孔膜层。密膜层(阻挡层)厚度很小,孔膜层存在大量孔隙(每平方厘米上亿个),其规则的微孔垂直于表面,因此可以着色处理,获得装饰性外观。
铝及铝合金的氧化膜的结构单元尺寸、孔径、壁厚、和阻挡层厚等参数均可由电解液成分工艺参数控制。
不管是着色或不着色的阳极化膜,都需要进行封闭,使孔闭合以提高膜的保护性能和保持着色效果。
通过电子显微镜观察,在硫酸、草酸、铬酸和磷酸等电解液中生成的氧化膜的结构基本相似,其孔体都是六角形结构。靠近金属铝的内层为密膜层(阻挡层),~,电阻率高达109Wm,显微硬度可达15000MPa。外层为孔膜层,厚度可达250mm,疏松多孔,电阻率低(105 Wm)。氧化膜的孔隙率和孔径与电解液性质和工艺参数有关
阳极氧化膜的着色
机理:
(1) 有机染料与氧化膜不发生化学反应,染色只是由于在氧化膜孔隙中物理吸附了有机染料。(2) 有机染料分子与氧化铝分子发生了化学反应,由于化学结合而存在于膜孔中。
这种化学结合的方式有如下几种: 氧化铝与染料分子上的磺酸基形成共价键, 氧化铝与染料上的酚基形成氢键,氧化物中的铝与染料分子形成络合物等。具体结合形式取决于染料分子的性质和结构
铝及其合金阳极氧化膜着色的方法主要分为电解发色、化学染色与电解着色三种方法。
经阳极氧化后的铝及其合金制品,不论着色与否,都要进行封闭处理。
热水封闭的原理是利用Al2O3的水化作用
热水和蒸汽封闭应在氧化(或着色)后立即进行
钢铁高温化学氧化中容易出现挂灰现象
含水氧化铁在较高温度下失去部分水而形成红色沉淀物附在氧化膜表面,成为红色挂灰而影响氧化膜的质量
磷化处理的优点:
1)磷化膜层的厚度一般为5~20mm,在磷化过程中铁的溶解量很小,所以钢铁制件经磷化处理后尺寸变化很小。
2)磷化处理所需设备简单,操作方便,成本低,生产效率高。
磷化处理的作用    磷化膜虽然薄,但由于它是一层非金属的不导电隔离层,能使金属工件表面的优良导体转变为不良导体,抑制金属工件表面微电他的形成,进而有效阻止涂膜的腐蚀。