铝件加工_阳极氧化膜厚及其均匀性的控制

  (1)氧化膜厚度控制。在一定阳极氧化时间内，生成的氧化膜厚度与通过的电量成正比，而与电解电压没有直接的关系。因此膜厚控制较好的办法是采用恒电流密度和时间控制，不应以定电压和时间控制。

  恒电流密度阳极氧化首先遇到的问题是确定阳极氧化铝件表面积，在阳极氧化过程中会生成氧化膜的所有铝表面积都应计算在内，对有型腔的铝件，要考虑一定深度的内表面积。恒电流密度控制在实际生产应用中即为恒电流控制，在阳极氧化过程中电流值不变，电压值会稍作上升(见图1-1)，控制的电流值为所选电流密度(A/dm2)与阳极氧化表面积(dm^2)的乘积。

 

  氧化膜厚度从理论上可按法拉第定律所推导的如下公式计算：

  δ=KIt

  式中δ氧化膜厚度，μm；

    I—电流密度，A/dm^2；

    t—阳极氧化时间，min；

    k—系数，理论上取为1057/y，实测值一般是0.25~0.35m^3/kg；

    y—氧化膜密度，取决于合金种类和阳极氧化条件，一般取为2500~3000kg/m^3，则k

      为0.42-0.35。

  然而在实际应用中，该公式中的k还应考虑膜的实际组成、电流效率和极比(阴极与铝件面积之比)等，比较实用的方法是经验法，即根据实测结果倒推。如某厂处理一种铝合金，在一定温度、浓度条件下，以1.5A/dm^2，电流密度阳极氧化30min，得到实测膜厚12μm，则k值约为0.27，这样在同样条件下，如要得到15μm氧化膜，则按δ/kI计算需阳极氧化时间约37min。即使改变电流密度，只要温度和浓度条件没有大的改变，则仍可按k=0.27计算控制一定膜厚所需的阳极氧化时间。

  (2)阳极氧化膜均匀性的控制。膜均匀性的控制不能忽视，当出现某些着色和封孔等问题时，追溯根源有些就是膜均匀性有问题.控制膜均匀性从如下几个方面着乎。

  ①改善氧化槽液的循环方式，使槽液温度和浓度均匀。循环装置一般与冷却和热交换设备相连，在阳极氧化过程中循环装置不断运行，即槽液不断从槽内中上部抽出或液面盗流，再通过热交换器之后抽回氧化槽，而冷却用的冷水泵则根据氧化槽的温度间断工作，槽液与冷水之间的热交换只在冷水泵工作时发生。冷却用的冷水温度控制越低，与槽液热交换速度越快，则抽回槽液与原槽液的温差也就越大。此时如槽液循环量较小和抽回槽液的分配不均匀，就会容易出现槽内两端和上下有较大的温差，使正在阳极氧化的一挂铝件上两端和上下膜厚不均匀，（导读：阳极氧化_膜厚不均匀缺陷产生原因及对策表 http://www.hswj66.com/Article/yangjiyanghua_mohoub_1.html）。

  图1-2(a)和图1-2(b)所示分别为阳极氧化槽液两种循环方式，显然图1-2(b)中抽回槽液分配较均匀，容易使槽液温度均匀，是较好的循环方式。槽底的分配管最好按图

  1-3所示安置在槽底的中部。

 

  ②控制氧化槽液温度和浓度的波动范围。温度和浓度如有较大波动，则槽液对氧化膜的溶解作用就会产生较大变化，对成膜厚度和膜的性能就有影响.温度应控制在小于士2℃，硫酸浓度应小于士lOg/L,铝含量12~18g/L,

  ③控制好每挂阳极氧化表面积。在同样的电流密度和阳极氧化时间条件下，挂与挂之间出现较大的氧化膜厚度差，往往就是挂与挂的阳极氧化表面积相差较大造成的。电流密度和阳极氧化时间是影响膜厚的两大主要因素，但极比对成膜速度也会产生一定影响，极比小，成膜速度相对较慢.反之较快。因此，在建筑铝型材处理中，如果挂与挂之间表面积相差约一倍，则会出现膜厚相差3~5μm的现象.遇到这种情况，应对阳极氧化时间稍作变化。

  ④增大阴极面积。同根铝工件上的几个面，甚至凹槽内，膜是否均匀，与对应的阴极面积有较大的关系。对应的阴极面积大，使分布于铝工件各部位的电流密度均匀，因面成膜厚度亦均匀。为增大阴极面积，可将阴极板断面制成锯齿形或波纹状。



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