阳极氧化处理_阳极氧化工艺参数的影响（下）

  (3)氧化电压.阳极氧化的氧化电压决定氧化膜的孔径大小，低压生成的膜孔径小、孔
 

  数多，而高压使膜孔径大，但孔数少。在一定范围内高压有利于生成致密、均匀的膜。有些工厂阳极氧化只控制电压和阳极氧化时间，这样特别对厚膜处理，产品的膜厚有时相差较多，原因在于膜厚的增加在一定时间内，只与单位面积上通过的电量[也就是电流密度与时间的乘积，库仑(C)]成正比，与恒定电压下的阳极氧化时间没有直接的关系。在恒定电压下，电流密度会随着阳极氧化时间的延长而下降.下降情况视合金不同有差异，电流密度也随槽液温度和浓度而变化。维持一定电流密度所需的电压越高，则阳极氧化过程中释放的热量就越多，为稳定膜性能需要带走热量越困难。电压和电流密度之间关系不是单一的关系，可能会受槽液浓度、温度、铝含量、搅拌和合金种类等影响。

  图1-18所示为不同槽液温度时电压与电流密度的关系。表明温度低，恒定一个电流密度所需的电压升高，反之所需电压降低。因此，当用电压和时间控制氧化膜厚度时，如槽液温度出现大的波动，电流密度就会随之发生较大变化，使最终氧化膜厚度难以控制。
 

  图1-19所示为槽液搅拌对不同合金的电压和电流密度的影响。在低电压时搅拌影响不大，随电压的升高，搅拌的影响就不能忽视。虽然搅拌使一定电压下的电流密度降低、一定电流密度下所需的电压升高，似乎需要更多的电能，但是因为搅拌有利于槽液温度和浓度的均匀，有利于及时带走铝工件表面的热量，有利于提高氧化膜的质量，所以一般工厂在阳极氧化过程中对槽液都进行不同程度的搅拌。

  合金种类对电压与电流密度关系的影响(见图1-20)。对采用恒定电压和时间控制氧化膜厚度的工厂，当阳极氧化处理不同合金时应设定不同的电压，才能基本保证在同样时间内获得相同膜厚。阳极氧化电压一般采用15~20V，在阳极氧化刚开始时应缓慢升高电压。

  (4)阳极氧化电流密度。阳极氧化电流密度与生产效率有直接的关系。当采用较高阳极氧化电流密度时，得到预定厚度氧化膜所需时间可以缩短，生产效率高，但电源的电容量要大。此外阳极氧化电流密度过高，使膜厚波动大，还易引起工件“烧伤。”在一定电流密度范围内，膜层耐蚀

  性、耐磨性与电流密度的关系如表1-3所示。在0.5A/dm2的低电流密度下长时间阳极氧化，由于化学溶解时间长，使膜层耐蚀性、耐磨性下降，因此，一般电流密度控制在1.2~1.8A/dm^2范围内。

  当槽液组成发生变化时，在一定电压和温度下的电流密度随之发生变化。图1-21所示
 

  为硫酸浓度与电流密度的关系，硫酸浓度高低对槽液的导电性有较大影响，硫酸浓度高，槽液的导电性好，因而恒压下的电流密度也就相应提高.图1-22显示铝含量与电流密度的关系，当铝含童增加时，槽液电阻增加，导电性下降。

  一般工厂为了精确控制氧化膜厚度，都根据铝工件的表面积，按选定的电流密度计算出应设定的总电流，采用恒电流控制(即恒电流密度〕，这样氧化膜厚度在一定范围内与阳极氧化时间成比例增加。在阳极氧化过程中，随时间的延长，电解电压会不断上升(见图1-23)，这是由于膜厚随时间增加，膜电阻增加所致。

  电流密度的选择主要根据对氧化膜的质量要求和下列几点确定。

  ①电流密度低(约IA/dm')，处理表面光亮，但阳极氧化效率低.
 

  ②电流密度高，膜生成快，但易产生软膜，甚至烧伤。

  ③电流密度越大，在膜与槽液界面上产生的热量就越多，槽掖更需要搅拌。如果槽液有足够的搅拌和冷却能力，那么采用较大的电流密度阳极氧化，有利于提高膜的耐磨性。

  ④阳极氧化设定的总电流不允许超过电源的最大电流。

  (5)槽液搅拌。为了使阳极氧化槽液温度和浓度均匀，特别是当采用较大电流密度时，及时将氧化膜附近的大量热量带走，一般在阳极氧化过程中都对槽液进行搅拌。槽液搅拌有两种方式，一是用无油空气搅拌，每平方米液面搅拌空气量0.22~0.45m^3/min，空气压力按每米液深((0.15~0.5)X10^5Pa考虑，搅拌不宜过于强烈，以免处理工件电接点松动，造成烧伤。二是用酸泵循环搅拌，将槽液从槽中部抽出或靠液面溢流，再从槽底部的钻孔管打回槽内。后种方式与槽液冷却组成一个系统，一般工厂都配置，但往往配置的循环量不够，普通阳极氧化为达到槽液温差在士1℃内要求，循环量需每小时3-4倍槽液体积。阴极板上套气袋会使槽液的流动性减弱，当循环量不足时，同时配置轻微空气搅拌也是一种较好的选择。

  图1-24所示为不同电流密度下搅拌强度与膜厚均匀性的关系.在电流密度较低时，搅拌对膜厚均匀性影响不大，但当采用较高电流密度时，如没有搅拌或搅拌不够，因容易引起温度不均匀，导致处理铝工件不同部位电流密度不同和氧化膜溶解能力不同，使氧化膜厚度均匀性变差。表7-4列出了不同电流密度下铝工件阳极温度升高。
 

  从表1-4可知，在1.25A/dm^2普通阳极氧化过程中，温升也相差4.3℃，由此可见搅拌是需要的，而对采用较大电流密度的硬质阳极氧化，必须要有足够强度的搅拌。

  (6)氧化时间。阳极氧化时间的选择，必须根据硫酸浓度、槽液温度、电流密度、氧化铝工件对氧化膜厚度和性能的要求来决定。当采用恒电流密度阳极氧化时，在一定时间内，氧化膜厚度的增长与时间成正比。随着阳极氧化时间的延长，氧化膜逐渐增厚，虽然氧化膜的生成能力在恒定电流密度下基本不变，但硫酸溶液对氧化膜的溶解能力在逐渐提高，产生这种现象的原因在于阳极氧化期间膜孔中的酸液温度逐渐升高。当酸液对氧化膜的溶解速度达到膜的生成速度时，氧化膜厚度就不再增长.此时的厚度称为极限氧化膜厚度。极限氧化膜厚度的大小与阳极氧化的工艺条件和合金种类有关。一般来说，电流密度小，硫酸浓度和槽液温度高，极限氧化膜厚度就薄。要提高极限氧化膜厚度，应适当提高电流密度和降低硫酸浓度、槽液温度。

  图1-25所示为各种铝合金氧化时间与膜厚的关系。在恒定电流密度下，氧化膜厚度随时间成正比例增长的厚度范围，2024-T3铝合金最小(约0~20μm)，其次是2014-T6和7075-T6铝合金.由图1-25也可以看出，槽温度对此有较大影响，即说明在其他条件不变的情况下，槽液温度不同，极限氧化膜厚度也不同。
 

  阳极氧化时间对氧化膜耐磨性的影响见表1-5。
 

  从表1-5可以看出，阳极氧化时间对耐磨性有明显影响，这是因为随着阳极氧化时间的延长，硫酸溶液对氧化膜的溶解加剧，膜孔壁会减薄，使耐磨性降低。

  以上讨论了阳极氧化工艺参数的影响，这些工艺参数既互相联系，又相互影响。表1-6中归纳了阳极氧化工艺条件对氧化膜性能和槽液性质的影响。
 

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