第七章化学转化膜.

《第七章化学转化膜.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章化学转化膜.（44页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第四章第四章 金属的化学处理（化学转化膜）金属的化学处理（化学转化膜）主要授课内容主要授课内容知识点：阳极氧化。知识点：阳极氧化。概概 述述 金属转化膜是指金属表面的原子层与某些特定介金属转化膜是指金属表面的原子层与某些特定介质的阴离子反应后，在金属表面生成的膜层。包质的阴离子反应后，在金属表面生成的膜层。包括氧化、磷化、钝化。括氧化、磷化、钝化。 转化膜同金属上别时覆盖层不同，它的生成必转化膜同金属上别时覆盖层不同，它的生成必须有基体金属的直接参与，且自身转化为成膜产须有基体金属的直接参与，且自身转化为成膜产物，因此，膜层与基体具有很好的结合力。物，因此，膜层与基体具有很好的结合力。 通过化

2、学作用在金属表面形成转化膜的过程称通过化学作用在金属表面形成转化膜的过程称为化学转化；通过电化学作用形成氧化物膜的过为化学转化；通过电化学作用形成氧化物膜的过程称为电化学转化，也叫阳极转化。程称为电化学转化，也叫阳极转化。分类：分类：按生产习惯分为按生产习惯分为 阳极氧化膜、化学氧化膜、磷化阳极氧化膜、化学氧化膜、磷化膜、钝化膜、着色膜。膜、钝化膜、着色膜。 按基体材料分为按基体材料分为 铝材转化膜、锌材转化膜、钢材铝材转化膜、锌材转化膜、钢材转化膜、铜材转化膜、镁材转化膜。转化膜、铜材转化膜、镁材转化膜。 按用途分为防护性转化膜、装饰性转化膜、减摩按用途分为防护性转化膜、装饰性转化膜、减摩或

3、耐磨转化膜、绝缘性转化膜、涂装底层转化膜、或耐磨转化膜、绝缘性转化膜、涂装底层转化膜、塑性加工用转化膜。塑性加工用转化膜。 概概 述述 铝及铝合金零件用化学氧化法所获得的各种氧铝及铝合金零件用化学氧化法所获得的各种氧化膜比较薄，大约有化膜比较薄，大约有0.54m，质软，不耐磨，抗，质软，不耐磨，抗蚀性低于阳极氧化膜，不能单独使用，但化学氧化蚀性低于阳极氧化膜，不能单独使用，但化学氧化膜有较好的吸附能力，可作为油漆的良好底层。经膜有较好的吸附能力，可作为油漆的良好底层。经化学氧化后再涂漆，可以大大地提高零件的抗蚀能化学氧化后再涂漆，可以大大地提高零件的抗蚀能力，是一种较好的铝合金防锈方法。力，是

4、一种较好的铝合金防锈方法。 化学氧化法的优点在于生产率高、成本低，而化学氧化法的优点在于生产率高、成本低，而且氧化处理范围广。用普通阳极化很难加工的大型且氧化处理范围广。用普通阳极化很难加工的大型零件或组合件零件或组合件(如点焊件、铆接件、细长的管子等如点焊件、铆接件、细长的管子等)经经化学氧化后，外表面再涂上漆可以有效地提高零件化学氧化后，外表面再涂上漆可以有效地提高零件的抗蚀能力。因此化学氧化法在航空工业、电气工的抗蚀能力。因此化学氧化法在航空工业、电气工业、各种机械制造工业、日用品生产方面大量采用。业、各种机械制造工业、日用品生产方面大量采用。 铝及铝合金在大气中会与氧生成氧化膜，由于铝

5、及铝合金在大气中会与氧生成氧化膜，由于这种自然氧化膜极薄，耐蚀能力很低，故远不能满这种自然氧化膜极薄，耐蚀能力很低，故远不能满足工业上应用的需要。为了提高铝及铝合金的防护足工业上应用的需要。为了提高铝及铝合金的防护性、装饰性和其他功能性，大多数情况下可以采取性、装饰性和其他功能性，大多数情况下可以采取阳极氧化处理。阳极氧化处理。 铝及铝合金阳极氧化液有酸性液、碱性液和非铝及铝合金阳极氧化液有酸性液、碱性液和非水液等三大类。通常采用酸性液。它可分为硫酸、水液等三大类。通常采用酸性液。它可分为硫酸、铬酸、磷酸等无机酸体系，草酸、氨磺酸、丙二酸、铬酸、磷酸等无机酸体系，草酸、氨磺酸、丙二酸、磺基水杨

6、酸等有机酸体系，以及无机酸加有机酸的磺基水杨酸等有机酸体系，以及无机酸加有机酸的混合酸体系。混合酸体系。 溶液对铝的溶解能力应适当，盐酸的腐蚀性太溶液对铝的溶解能力应适当，盐酸的腐蚀性太强，不能用于铝阳极氧化；硼酸和硼酸铵的溶解能强，不能用于铝阳极氧化；硼酸和硼酸铵的溶解能力太弱，除特殊应用外，一般情况也不适宜。力太弱，除特殊应用外，一般情况也不适宜。 工业生产中主要采用硫酸法、铬酸法、草酸法工业生产中主要采用硫酸法、铬酸法、草酸法和混合酸法，其中硫酸法应用最为广泛。和混合酸法，其中硫酸法应用最为广泛。阳极氧化膜的形成机理阳极氧化膜的形成机理1 阳极氧化的电极反应阳极氧化的电极反应 铝及铝合金

7、阳极氧化液一般采用中等溶解能力的铝及铝合金阳极氧化液一般采用中等溶解能力的酸性溶液，如硫酸、草酸等，酸性溶液，如硫酸、草酸等， 将铝及铝合金零件将铝及铝合金零件作为阳极，铅板为阴极，通以直流电，阴极上的反作为阳极，铅板为阴极，通以直流电，阴极上的反应为：应为： 2H+ + 2e H2 而在阳极上，主要是水的放电：而在阳极上，主要是水的放电： H2O 2e O + 2H+ 2Al + 3O A12O3 1670kJ 通过电子显微镜、示踪原于等现代测试方法，对通过电子显微镜、示踪原于等现代测试方法，对氧化膜形成过程提出了新的观点，在阳极上铝原子氧化膜形成过程提出了新的观点，在阳极上铝原子失去电子而

8、氧化：失去电子而氧化： Al 3e Al3 2Al3 3O2 Al2O3 与铝结合的氧离子来自哪个原子团或离子尚不得与铝结合的氧离子来自哪个原子团或离子尚不得而知，实际上阳极反应过程是相当复杂的，一些问而知，实际上阳极反应过程是相当复杂的，一些问题仍在探索中。题仍在探索中。 阳极氧化膜的形成机理阳极氧化膜的形成机理在氧化膜溶液界面上还发生氧化膜的化学溶解：在氧化膜溶液界面上还发生氧化膜的化学溶解： Al2O3 3H2SO4 Al2(SO4)3 3H2O 铝及铝合金在阳极氧化过程中，氧化膜的电化学铝及铝合金在阳极氧化过程中，氧化膜的电化学生成和化学溶解是同时发生的，只有当氧化膜的生生成和化学溶解

9、是同时发生的，只有当氧化膜的生成速度大于氧化膜的化学溶解速度时，氧化膜才能成速度大于氧化膜的化学溶解速度时，氧化膜才能生长和加厚。生长和加厚。2 阳极氧化膜的生长过程阳极氧化膜的生长过程图261 铝阳极氧化时间电位曲线氧化膜的生长过程可以用阳极氧化测得的电压氧化膜的生长过程可以用阳极氧化测得的电压时间特性曲线来说明，如图时间特性曲线来说明，如图261所示。图中曲所示。图中曲线大致可分为三段：线大致可分为三段： AB段段 阻挡层阻挡层形成形成 通电开始的几秒至十几秒时通电开始的几秒至十几秒时间内，电压随时间急剧增加到最大值，称为临界电间内，电压随时间急剧增加到最大值，称为临界电压或形成电压。说明

10、在阳极上形成了连续的、无孔压或形成电压。说明在阳极上形成了连续的、无孔的薄膜层，的薄膜层，具有较高的电阻，称为阻挡层具有较高的电阻，称为阻挡层。随着膜。随着膜层加厚，电阻增大，引起槽电压急剧地呈直线上升，层加厚，电阻增大，引起槽电压急剧地呈直线上升，阻挡层的出现阻碍了膜层的继续加厚。阻挡层的出现阻碍了膜层的继续加厚。阻挡层的厚阻挡层的厚度与形成电压成正比，形成电压越高，阻挡层越厚；度与形成电压成正比，形成电压越高，阻挡层越厚；而与氧化膜在溶液中的溶解速度成反比。而与氧化膜在溶液中的溶解速度成反比。在普通硫酸阳极氧化时采用在普通硫酸阳极氧化时采用13V18V槽电压，则阻槽电压，则阻挡层厚度约为挡

11、层厚度约为0.01m0.015m。温度对形成电压。温度对形成电压的影响很大，温度高，溶液对膜的溶解作用强，阻的影响很大，温度高，溶液对膜的溶解作用强，阻挡层薄，形成电压低。这一段的特点是挡层薄，形成电压低。这一段的特点是氧化膜的生氧化膜的生成速度远大于溶解速度成速度远大于溶解速度。 BC段段 膜孔的出现膜孔的出现 阳极电压达到最大值后开始阳极电压达到最大值后开始有所下降，这时由于阻挡层膨胀而变得凹凸不平，有所下降，这时由于阻挡层膨胀而变得凹凸不平，凹处电阻较小而电流较大，在电场作用下发生电凹处电阻较小而电流较大，在电场作用下发生电化学溶解，以及溶液侵蚀的化学溶解，凹处不断化学溶解，以及溶液侵蚀