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陽極氧化鋁是指在鋁及鋁合金表面鍍一層緻密氧化鋁為了防止進一步氧化,其化學性質與氧化鋁相同。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。

1製備原理

陽極氧化鋁的製備原理是陽極效應(又名陽極化處理)。
危害
在生產方面當陽極效應發生時,電解質的溫度急劇升高,由正常值的940℃~955℃急速升高到980℃~990℃,爐幫熔化變薄,增加了側部炭塊被侵蝕的可能性。電壓的急劇升高,使系列電流波動,影響電解槽的產量。電耗增加。生產中陽極效應的熄滅方法是:將效應棒即(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,實際是在燃燒鋁液,整個過程大約持續3~5分鐘,而此時電解的電化學過程是停止的,這也就是電解職工常說的"效應時間不產鋁,而且還要跑電耗的"原因所在。因此造成鋁液的嚴重損失。以300KA中間下料預焙槽為例:效應係數0.3次/槽日,效應時間5min,電流效率93%,一個陽極效應少產原鋁:300×0.3355×5÷60=8.4kg,噸鋁電耗增加158kwh。 這種能量在生產中大多轉化為熱能,使電解槽極距間溫度急劇升高,進而向陽極四周傳導,使的電解槽溫度升高,引起電解質中氟化鋁的大量揮發。因此傳統的陽極效應法已不能適應當今現代電解槽生產。
在環境方面鋁電解生產中,陽極效應還伴隨著對大氣臭氧層有破壞性的PFCs(CF4·C2F6)氣體的產生。當今西方發達國家對鋁電解的環保要求極為嚴格。

2車間生產工藝

1. 機械拋光;
2. 化學處理去掉某些合金表面的銅成分;
3. 清洗去油(對於已經陽極化的零件,若需要重新陽極化,氏用鹼或者專用藥劑去掉原來的陽極化表層);
4. 放入稀硫酸中作為陽極進行通電,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。

3鋁合金陽極氧化膜著色的意義和發展史

陽極氧化技術的意義
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,經過適當的著色處理后具有良好的裝飾性能。鋁及其合金陽極氧化膜著色技術可分為3 種:化學染色、電解著色及電解整體著色。化學染色是利用氧化膜層的多孔性與化學活性吸附各種色素而使氧化膜著色,根據著色機理和工藝可分為有機染料著色、無機染料著色、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,由於電沉積物對光的散射作用而呈現各種色彩。電解整體著色指鋁及其合金在陽極氧化的同時被著色,其特點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色、電解發色和電源發色法,其中電解發色佔主導,自然發色次之,電源發色正在開發中。

陽極氧化的發展

經過40 年的開發研究,電解著色不斷向深度和廣度發展。由一般的防護-裝飾用途發展具有特殊物理化學性質的功能膜;由單鹽著色發展到混合鹽著色;由單一均勻色發展到多彩色、多感色等等。當前使多孔氧化鋁膜朝著功能化方向發展的研究主要從兩方面著手,一個是利用它的多孔結構,研製新型的超精密分離
染色后的陽極氧化鋁

  染色后的陽極氧化鋁

膜;另一個是通過在其納米級微孔中沉積各種性質不同的物質,如金屬半導體、高分子材料等,來製備新型的功能材料。
(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。能夠用於數據儲存或其他磁記錄。在微電子工業得到廣泛應用。
(2)電解沉積超硬質和自潤滑的電解著色膜。由於鋁本身相當軟,而陽極氧化提供了一個表面硬化的方法。低剪應力的金屬填充在陽極氧化鋁的微孔中,就是一個提供自潤滑性能的有效方法。在機械工程上有十分重要的使用價值。
(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儘可能地小。例如 :在磷酸溶液製得的氧化鋁膜的納米級微孔中電沉積Ni,製成了對太陽能具有選擇性吸收的功能性膜。通過測定反射率,發現這種膜具有較理想的選擇性吸收特性。實驗結果表明,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製備的選擇性吸收膜明顯的增強。但其耐蝕性還不夠理想,可望通過封孔或在膜表面塗敷耐蝕性塗層以及改變周邊環境條件等方法加以改進。
(4)在光電方面的應用。主要是通過在多孔膜微孔中填充熒光物質來製備光電元件,採用浸泡與熱處理相結合的方法,在多孔膜內引入Tb3+製得的功能化膜,在外加電場的作用發出綠色光。這種功能化多孔膜所能獲得的高的發光強度,表明多孔膜的功能化將成為研製光電元件的又一新途徑。而且由於多孔膜的孔徑極為細小,更可進一步開發出超微細發光元件。電解著真黑色,還可以作光學儀器,相機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並在膜孔中析出,從而使之具有抗菌性作用。人們早就知道,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行封孔處理就能具有抗菌性。最近,備受關注的抗菌物質是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、分解室內揮發性有機化合物(VOC)的作用等,所以又開發了通過在鋁建材表面塗覆塗料,而獲得具有防污性的產品。目前,主要是塗覆含TiO2 塗料的方法,也正在開發在陽極氧化膜孔中析出TiO2 的方法。4,還可以進行一些電化學測試分析,比如極化曲線測測氧化膜的耐蝕性,交流阻抗測測氧化膜的電阻。

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