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陽極氧化鋁

陽極氧化鋁是指在鋁及鋁合金表面鍍一層致密氧化鋁為了防止進(jìn)一步氧化，其化學(xué)性質(zhì)與氧化鋁相同。但是與一般的氧化膜不同，陽極氧化鋁可以用電解著色加以染色。

制備原理反應(yīng)機(jī)理

危害

車間生產(chǎn)工藝

鋁合金陽極氧化膜著色的意義和發(fā)展史1. 電解著色的發(fā)明

2.陽極氧化技術(shù)的意義

3.陽極氧化的發(fā)展

展開制備原理 反應(yīng)機(jī)理

危害

車間生產(chǎn)工藝

鋁合金陽極氧化膜著色的意義和發(fā)展史 1. 電解著色的發(fā)明

2.陽極氧化技術(shù)的意義

3.陽極氧化的發(fā)展

展開編輯本段制備原理陽極氧化鋁的制備原理是陽極效應(yīng)（又名陽極化處理）。

反應(yīng)機(jī)理

陽極效應(yīng)是熔鹽電解特有的現(xiàn)象，而以電解鋁生產(chǎn)表現(xiàn)猶為明顯。生產(chǎn)中當(dāng)陽極效應(yīng)發(fā)生時(shí)，電解槽電壓急劇升高，達(dá)到20～50V，有時(shí)甚至更高。它的發(fā)生對(duì)整個(gè)電解系列產(chǎn)生很大影響，使電流效率降低，影響電解的各技術(shù)指標(biāo)，且使鋁的產(chǎn)量和質(zhì)量降低，破壞了整個(gè)電解系列的平穩(wěn)供電。在處理的方法上，不外  陽極氧化鋁卷板

乎有兩種：用效應(yīng)棒（木棒）熄滅，或降低陽極，增加氧化鋁的下料量，以達(dá)到熄滅陽極效應(yīng)的目的。到目前還未發(fā)現(xiàn)有更好的處理方法。

陽極效應(yīng)的發(fā)生是由于隨著電解過程的進(jìn)行，電解質(zhì)中含氧離子逐漸減少，當(dāng)達(dá)到一定程度后，則有氟析出且與陽極炭作用生成炭的氟化物，炭的氟化物在分解時(shí)又析出細(xì)微的炭粒，這些炭粒附在陽極表面上，阻止了電解質(zhì)與陽極的接觸，使電解質(zhì)不能很好地濕潤(rùn)陽極**像水不能濕潤(rùn)涂油的表面一樣，使電解質(zhì)-陽極間形成一層導(dǎo)電不良的氣膜，陽極過電壓增大，引起陽極效應(yīng)。當(dāng)加入新的氧化鋁后，在陽極上又析出氧，氧與炭粉反應(yīng)，逐漸使陽極表面清靜，電阻減小，電解過程又趨于正常。

危害

在生產(chǎn)方面當(dāng)陽極效應(yīng)發(fā)生時(shí)，電解質(zhì)的溫度急劇升高，由正常值的940℃～955℃急速升高到980℃～990℃，爐幫熔化變薄，增加了側(cè)部炭塊被侵蝕的可能性。電壓的急劇升高，使系列電流波動(dòng)，影響電解槽的產(chǎn)量。電耗增加。生產(chǎn)中陽極效應(yīng)的熄滅方法是：將效應(yīng)棒即（大約2～3米直徑2～4cm的樹枝）插入鋁液中使木棒燃燒排除陽極底掌的氣體薄膜，清潔陽極底部，實(shí)際是在燃燒鋁液，整個(gè)過程大約持續(xù)3～5分鐘，而此時(shí)電解的電化學(xué)過程是停止的，這也**是電解職工常說的"效應(yīng)時(shí)間不產(chǎn)鋁，而且還要跑電耗的"原因所在。因此造成鋁液的嚴(yán)重?fù)p失。以300KA中間下料預(yù)焙槽為例：效應(yīng)系數(shù)0.3次/槽日，效應(yīng)時(shí)間5min,電流效率93%，一個(gè)陽極效應(yīng)少產(chǎn)原鋁：300×0.3355×5÷60=8.4kg，噸鋁電耗增加158kwh。 這種能量在生產(chǎn)中大多轉(zhuǎn)化為熱能，使電解槽極距間溫度急劇升高，進(jìn)而向陽極四周傳導(dǎo)，使的電解槽溫度升高，引起電解質(zhì)中氟化鋁的大量揮發(fā)。因此傳統(tǒng)的陽極效應(yīng)法已不能適應(yīng)當(dāng)今現(xiàn)代電解槽生產(chǎn)。

在環(huán)境方面鋁電解生產(chǎn)中，陽極效應(yīng)還伴隨著對(duì)大氣臭氧層有破壞性的PFCs(CF4·C2F6)氣體的產(chǎn)生。當(dāng)今西方發(fā)達(dá)**對(duì)鋁電解的環(huán)保要求極為嚴(yán)格。

車間生產(chǎn)工藝1. 機(jī)械拋光；

2. 化學(xué)處理去掉某些合金表面的銅成分；

3. 清洗去油(對(duì)于已經(jīng)陽極化的零件，若需要重新陽極化，氏用堿或者專用藥劑去掉原來的陽極化表層)；

4. 放入稀**中作為陽極進(jìn)行通電，生成表面氧化層(是多孔性的，為白色半透明薄膜)；

5. 染色；

6. 固定（加熱或者用鉻酸鹽溶液使表面氧化層的孔封閉）。

具體參見陽極氧化鋁膜。

鋁合金陽極氧化膜著色的意義和發(fā)展史1. 電解著色的發(fā)明

1936年意大利人Caboni**早提出了陽極氧化膜的電解著色**技術(shù)，德國(guó)人Elssner 進(jìn)一步改進(jìn)了這個(gè)方法，在1940 年申請(qǐng)了**。這使電解著色工藝成為工藝化的基礎(chǔ)。但是當(dāng)時(shí)正處于第二次世界大戰(zhàn)的紛亂之中，而戰(zhàn)爭(zhēng)后的混亂也使這項(xiàng)工藝發(fā)明被忽略了相當(dāng)一段時(shí)間。電解著色的工業(yè)化1960 年淺田太平改進(jìn)并注冊(cè)了電解著色**。該**的特征是，利用交流電為電源，著色溶液采用Co、Ni、Cu、Ag、Se 的鹽類，以及他們的含氧鹽作為主成分。淺田已經(jīng)明確鑒別出電解著色工藝過程的幾個(gè)階段。包括金屬離子進(jìn)入陽極氧化膜的微孔中，由于電解還原轉(zhuǎn)化成著色的物質(zhì)等。全球技術(shù)轉(zhuǎn)讓權(quán)由ALCAN公司獲得，通過它所屬的鋁實(shí)驗(yàn)室有限公司以高標(biāo)名稱Anolok-1 向全世界很多**轉(zhuǎn)讓推廣這個(gè)技術(shù)，從此二次電解著色法得到普及。二十世紀(jì)六十年代中期至七十年代中期的10年間掀起了電解著色法的研究高潮，每年有數(shù)百篇的**文獻(xiàn)被發(fā)表，研究涉及到元素周期表上幾乎所有的可溶性金屬鹽。

2.陽極氧化技術(shù)的意義

陽極氧化可顯著改善鋁合金的耐蝕性能，提高鋁合金的表面硬度和耐磨性,經(jīng)過適當(dāng)?shù)闹幚砗缶哂辛己玫难b飾性能。鋁及其合金陽極氧化膜著色技術(shù)可分為3 種：化學(xué)染色、電解著色及電解整體著色?；瘜W(xué)染色是利用氧化膜層的多孔性與化學(xué)活性吸附各種色素而使氧化膜著色，根據(jù)著色機(jī)理和工藝可分為有機(jī)染料著色、無機(jī)染料著色、色漿印色、套色染色和消色染色等。電解著色是將陽極氧化后的鋁及其合金在含有金屬鹽的水溶液中進(jìn)行交流電解，在氧化膜多孔層的底部沉積金屬、金屬氧化物或金屬化合物,由于電沉積物對(duì)光的散射作用而呈現(xiàn)各種色彩。電解整體著色指鋁及其合金在陽極氧化的同時(shí)被著色，其特點(diǎn)是氧化與著色一步完成,著色膜具有良好的耐光性、耐熱性、耐蝕性及耐磨性。電解整體著色又分為自然發(fā)色、電解發(fā)色和電源發(fā)色法,其中電解發(fā)色占主導(dǎo)，自然發(fā)色次之,電源發(fā)色正在開發(fā)中。

3.陽極氧化的發(fā)展

經(jīng)過40 年的開發(fā)研究，電解著色不斷向深度和廣度發(fā)展。由一般的防護(hù)－裝飾用途發(fā)展具有特殊物理化學(xué)性質(zhì)的功能膜；由單鹽著色發(fā)展到混合鹽著色；由單一均勻色發(fā)展到多彩色、多感色等等。當(dāng)前使多孔氧化鋁膜朝著功能化方向發(fā)展的研究主要從兩方面著手，一個(gè)是利用它的多孔結(jié)構(gòu)，研制新型的超精密分離  染色后的陽極氧化鋁

膜；另一個(gè)是通過在其納米級(jí)微孔中沉積各種性質(zhì)不同的物質(zhì)，如金屬半導(dǎo)體、高分子材料等，來制備新型的功能材料。

（1）近年來利用電解著色沉積磁性金屬或磁性合金如鐵、鈷、鎳及合金，這種電解著色膜具有磁性。能夠用于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存或其他磁記錄。在微電子工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

（2）電解沉積超硬質(zhì)和自潤(rùn)滑的電解著色膜。由于鋁本身相當(dāng)軟，而陽極氧化提供了一個(gè)表面硬化的方法。低剪應(yīng)力的金屬填充在陽極氧化鋁的微孔中**是一個(gè)提供自潤(rùn)滑性能的有效方法。在機(jī)械工程上有十分重要的使用價(jià)值。

（3）電解著色膜作太陽能的吸收板。為了更加有效地利用太陽能，要求太陽能吸收膜的材料在太陽光放射譜域有較高的吸收率，而在熱放射譜域的放射率要盡可能地小。例如：在磷酸溶液制得的氧化鋁膜的納米級(jí)微孔中電沉積Ni，制成了對(duì)太陽能具有選擇性吸收的功能性膜。通過測(cè)定反射率，發(fā)現(xiàn)這種膜具有較理想的選擇性吸收特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，向膜孔中分別電沉積Fe、Ni 等金屬均能使膜的耐熱性比由其他材料制備的選擇性吸收膜明顯的增強(qiáng)。但其耐蝕性還不夠理想，可望通過封孔或在膜表面涂敷耐蝕性涂層以及改變周邊環(huán)境條件等方法加以改進(jìn)。

（4）在光電方面的應(yīng)用。主要是通過在多孔膜微孔中填充熒光物質(zhì)來制備光電元件，采用浸泡與熱處理相結(jié)合的方法，在多孔膜內(nèi)引入Tb3+制得的功能化膜，在外加電場(chǎng)的作用發(fā)出綠色光。這種功能化多孔膜所能獲得的高的發(fā)光強(qiáng)度，表明多孔膜的功能化將成為研制光電元件的又一新途徑。而且由于多孔膜的孔徑極為細(xì)小，更可進(jìn)一步開發(fā)出超微細(xì)發(fā)光元件。電解著真黑色，還可以作光學(xué)儀器，相機(jī)消光及其他裝飾用途。

（5）抗菌性氧化鋁膜：抗菌性氧化鋁膜是將抗菌成分浸透到膜的孔中并在膜孔中析出，從而使之具有抗菌性作用。人們**知道，銀、銅、鋅等金屬離子具有抗菌作用，通過用含有這些金屬離子的熱水進(jìn)行封孔處理**能具有抗菌性**近，備受關(guān)注的抗菌物質(zhì)是TiO2。TiO2 通過紫外線的作用，在表面生成活性氧類，而此活性氧顯示出抗菌作用。除了抗菌作用之外，它還有脫臭、防塵、分解室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的作用等，所以又開發(fā)了通過在鋁建材表面涂覆涂料，而獲得具有防污性的產(chǎn)品。目前，主要是涂覆含TiO2 涂料的方法，也正在開發(fā)在陽極氧化膜孔中析出TiO2 的方法。4，還可以進(jìn)行一些電化學(xué)測(cè)試分析，比如極化曲線測(cè)測(cè)氧化膜的耐蝕性，交流阻抗測(cè)測(cè)氧化膜的電阻。