1陽極氧化鋁膜的特性

鋁的表面技術中陽極氧化是應用最廣與最成功的技術,也是研究和開發最深入與最全面的技術。鋁的陽極氧化膜具有一系列優越的性能,可以滿足多種多樣的需求,因此被譽為鋁的一種萬能的表面保護膜。
安美特陽極氧化鋁板

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鋁陽極氧化膜的特性:
1)         耐蝕性。鋁陽極氧化膜可以有效保護鋁基體不受腐蝕,陽極氧化膜顯然比自然形成的氧化膜性能更好,膜厚和封孔質量直接影響使用性能。
2)         硬度和耐磨性。鋁陽極氧化膜的硬度比鋁基體高得多,基體的硬度為HV100,普通陽極氧化膜的硬度約HV300,而硬度氧化膜可達到HV500。耐磨性與硬度的關係是一致的。
3)         裝飾性。鋁陽極氧化膜可保護拋光表面的金屬光澤,陽極氧化膜還可以染色和著色,獲得和保持豐富多彩的外觀。
4)         有機塗層和電鍍層附著性。鋁陽極氧化膜是鋁表面接受有機塗層和電鍍層的一種方法,它有效地提高表面層的附著力和耐蝕性。
5)         電絕緣性。鋁是良導體,鋁陽極氧化膜是高電阻的絕緣膜。絕緣擊穿電壓大於30V/mm,特殊製備的高絕緣膜甚至達到大約200V/mm。
6)         透明性。鋁陽極氧化膜本身透明度很高,鋁的純度愈高,則透明度愈高。鋁合金材料的純度和合金成分都對透明性有影響。
7)         功能性。利用陽極氧化膜的多孔性,在微孔中沉積功能性微粒,可以得到各種功能性材料。正在開發中的功能部件功能有電磁功能、催化功能、感測功能和分離功能等。

2陽極氧化鋁膜的應用

在鋁的表面處理技術中,陽極氧化研究最深入,應用最廣泛。鋁合金擠壓型材陽極氧化后廣泛用於建築物的門窗、幕牆和捲簾,新世紀初中國建築用鋁材接近鋁總消費的30%,而建築鋁型材中陽極氧化技術佔據市場60%以上。眾所周知鋁陽極氧化膜有兩大類,一類是壁壘型膜,主要用於電解質電容器等方面;另一類是多孔型膜,使用面更加廣闊。就多孔型陽極氧化膜而言,除了建築和裝飾用鋁材之外,還有PS印刷版、光(熱)反射器、工程用硬質陽極氧化膜等,應用面非常廣泛。直接利用鋁陽極氧化膜的可控制孔徑和孔隙度的十分有規律多孔結構,摻入功能材料,製成一系列功能性陽極氧化膜,譬如電磁膜、分離膜、光電膜、催化膜、感測膜等。在垂直記錄高密度磁碟、超微過濾介質、土壤濕度測量等方面已經得到應用。20世紀80年代,國外曾經對鋁的功能性陽極氧化膜給予極大希望,專門召集過多次國際性學術會議,描繪出極其美好的前景。

3陽極氧化鋁膜的電解著色

電解著色膜,是指以硫酸一次電解的透明陽極氧化膜為基礎,在含金屬鹽的溶液中用直流或交流進行電解著色的氧化膜,在日本也叫二次電解膜。它的意思是陽極氧化叫做一次電解,而電解著色叫做二次電解。近年來在工業上開始得到推廣的多色化技術,可以在一個電解著色槽中得到多種顏色。這是一種新型的利用干涉光效應的電解著色方法,由於在電解著色之前增加電解調整,在日本又稱之為三次電解法。
電解著色膜的耐候性、耐光性和使用壽命比染色膜好得多,其能耗與著色成本又遠低於整體著色膜,目前已經廣泛用於建築鋁型材的著色。在20世紀60年代日本淺田法問世並工業化之後,交流電解著色技術以其氧化膜性能好、工業控制方便、操作成本較低而獨佔鰲頭,成為建築鋁型材陽極氧化膜的首選著色方法。電解著色技術經過工業實踐考驗而不斷發展和改進,著色電源更新,槽液成分穩定,工藝更加成熟,成本不斷下降,規模日益擴大。電解著色技術在理論和實踐方面都有很大進步,尤其表現在陽極氧化電解著色的工程上,今日之產業化工藝與早期文獻專利已不可同日而語,國外已有若干種鋁陽極氧化膜電解著色的總結性的專著出版。

4陽極氧化鋁膜的染色

鋁及其合金製件經陽極氧化、電解著色后,儘管膜層具有耐磨、耐蝕、耐曬、不易褪色的特點,但畢竟色調尚顯單調,只有古銅色、黑色、金黃色、棗紅色等幾種。雖然亦可以通過特殊的方法電解著色其他顏色,但往往工藝複雜、技術難度大、生產成本高、實際操作也不易掌握。而對於那些不需要戶外使用的大量鋁製日用品、室內用鋁製工業品以及裝飾品等則可以通過染色的方法使製品獲得色彩繽紛的外觀,滿足現代社會人們審美的要求,也進一步加強了產品的市場競爭能力,更有效地發揮產品的功能和使用效果。
1923年,英國發表了鋁的鉻酸氧化膜採用有機染料染色的第一個專利。由於陽極氧化膜孔隙率高,吸附能力強,容易染色的特點,各種染色法便應運而生。染色法即是將剛陽極氧化后的鋁工件清洗后立即浸漬在含有染料的溶液中,氧化膜孔隙因吸附染料而染上各種顏色。由於這種方法上色快、色澤鮮艷、操作簡便;染色后經封孔處理,染料能牢固地附著在膜孔中,提高了膜層的防蝕能力、抗污能力以及可以保持美麗的色澤,為此染色法得到了迅速的發展和廣泛的應用。

5陽極氧化鋁膜的封孔

建築、裝飾和保護用鋁合金的陽極氧化基本上是生成多孔型陽極氧化膜,以建築用6063鋁合金的硫酸陽極氧化為例,孔隙率大致達到11%。這種多孔型陽極氧化膜的結構,是由緊貼金屬基體的阻擋層與多孔層兩部分所組成。這種多孔的特性雖然賦予陽極氧化膜著色和其他功能的能力,但是耐腐蝕性、耐候性、耐污染性等都不可能達到使用的要求,因此從實踐應用考慮,鋁陽極氧化膜的微孔必須進行封閉。未封閉的陽極氧化膜,由於大量微孔孔內的面積,使暴露在環境中的工件或試樣有效表面積增加幾十倍到上百倍,為此相應的腐蝕速度也大為增加。因此鋁的陽極氧化膜除個別如耐磨的硬質氧化膜以外,從提高耐腐蝕性和耐污染性考慮,都必須進行封孔處理。
中國新國家標準對封孔的定義為「鋁陽極氧化之後對於陽極氧化膜進行的化學或物理處理過程,以降低陽極氧化膜的孔隙率和吸附能力」。
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