Alüminyum Eloksal İlkeleri
Alüminyum, -1.66v standart potansiyele sahip nispeten aktif bir metaldir. Havada yaklaşık 0.01 ila 0.1 mikron kalınlığında doğal olarak bir oksit film oluşturabilir. Bu oksit film amorf, ince ve gözeneklidir ve zayıf korozyon direncine sahiptir. Bununla birlikte, alüminyum ve alaşımları uygun bir elektrolitin içine yerleştirilirse, alüminyum ürün anot olarak kullanılır ve yüzeyde harici bir akımın etkisi altında bir oksit filmi oluşur. Bu yönteme anodik oksidasyon denir.
Farklı konsantrasyonlara sahip farklı elektrolit türlerini seçerek ve oksidasyon sırasında işlem koşullarını kontrol ederek, onlarca ila yüzlerce mikron arasında farklı özellik ve kalınlıklarda anodize filmler elde edilebilir ve bunların korozyon direnci, aşınma direnci ve dekorasyon özellikleri vb. önemli ölçüde iyileştirildi ve iyileştirildi. Alüminyum ve alüminyum alaşımlarının anotlanmasında kullanılan elektrolit genellikle orta çözünme gücüne sahip asidik bir çözelti olup, katot olarak sadece elektrik ileten kurşun veya alüminyum kullanılır. Alüminyum ve alaşımları anodizasyona girdiğinde, anotta aşağıdaki reaksiyonlar meydana gelir:
2Al ---> 6e- + 2Al3+
Katotta aşağıdaki reaksiyonlar meydana gelir:
6H2O -6e- -> 3H2 + 6OH-
Aynı zamanda asit, alüminyumu ve oluşan oksit filmi kimyasal olarak çözer ve reaksiyon şudur:
2Al <6h8 -="">="" 2al3+="">
Al2O3 <6h> -> 2Al3+ + 3H2O
Oksit filmin büyüme süreci, oksit filmin sürekli oluşumu ve sürekli çözünmesi sürecidir.
İlk bölüm a (eğri bölüm ab): gözeneksiz katman oluşumu. Elektrifikasyonun başlangıcında birkaç saniye ila onlarca saniye içinde, alüminyum yüzey üzerinde, sürekli, gözeneksiz bir film tabakası olan yaklaşık 0,01 ila 0,1 mikron kalınlığında yoğun, yüksek yalıtımlı bir oksit filmi oluşur. Gözeneksiz bir katman veya bariyer katmanı olarak bu filmin görünümü, akımın geçişini ve filmin sürekli kalınlaşmasını engeller. Gözeneksiz tabakanın kalınlığı, şekillendirme voltajıyla doğru orantılıdır ve oksit filmin elektrolit içindeki çözünme hızı ile ters orantılıdır. Bu nedenle, eğrinin ab segmentinin voltajı, sıfırdan maksimum değere keskin bir artış gösterir.
İkinci bölüm b (bc eğrisi): Gözenekli tabaka oluşumu. Oksit film oluşumu ile elektrolitin film üzerinde çözünmesi başlar. Oluşan oksit film tekdüze olmadığından, delikler önce filmin en ince kısmında çözülür ve bu deliklerden elektrolit alüminyumun taze yüzeyine ulaşabilir, elektrokimyasal reaksiyon devam edebilir, direnç azalır ve ardından voltaj azalır. azalma (azalma en yüksek değerin% 10-15'i kadardır), membranda gözenekli bir tabaka belirir.
Üçüncü bölüm c (eğri cd bölümü): gözenekli tabakanın kalınlaşması. Yaklaşık 20 saniye anotlandıktan sonra, voltaj nispeten sabit ve yavaş yükselen bir aşamaya girer. Gözeneksiz tabakanın gözenekli bir tabaka oluşturmak için sürekli olarak çözülürken, gözeneksiz yeni bir tabakanın yeniden büyüdüğünü göstermektedir. Yani, oksit filmdeki gözeneksiz tabakanın oluşma ve çözünme hızı temelde dengelidir, bu nedenle gözeneksiz tabaka şu şekildedir: Kalınlık artık artmaz ve voltaj değişimi küçüktür. Ancak bu sırada deliğin dibinde oksit filmin oluşumu ve çözünmesi durmadı, hala devam ediyorlardı, sonuç olarak deliğin tabanı yavaş yavaş metal matrisin içine taşındı. Oksidasyon süresi devam ettikçe, delikler derinleşerek gözenekler oluşturur ve gözenekli film tabakası giderek kalınlaşır. Film oluşum hızı ve çözünme hızı dinamik bir dengeye ulaştığında, oksidasyon süresi uzatılsa bile, oksit filmin kalınlığı artık artmayacaktır ve bu sırada anodik oksidasyon işlemi durdurulmalıdır. Anodik oksidasyon karakteristik eğrisi ve oksit film büyüme süreci aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Alüminyum ve alaşımları, 5-20 mikron kalınlığında ve iyi adsorpsiyona sahip renksiz ve şeffaf bir oksit filmi elde etmek için seyreltik sülfürik asit elektrolitinde doğru akım ve alternatif akım ile anotlanır.
Sülfürik asit eloksal işlemi basittir, çözelti kararlıdır, işlem uygundur, izin verilen safsızlık içeriği aralığı geniştir, güç tüketimi düşüktür, maliyet düşüktür ve neredeyse alüminyumun işlenmesine uygulanabilir ve çeşitli alüminyum alaşımları, bu nedenle Çin'de yaygın olarak kullanılmaktadır.
Aşağıdaki tablo tipik bir anodik oksidasyon sürecini göstermektedir: formül ve işlem koşulları DC yöntemi
Sülfürik asit (g / L) 160 ～ 180
Alüminyum iyonu Al3+ (g / L)<>
Sıcaklık (℃) 18 ～ 22
Anot akım yoğunluğu (A / dm2) 1,2 ～ 1,5
Gerilim (V) 16 ～ 20
Zaman (dk) 20 ～ 40
Karıştırma, basınçlı hava, tank sıvı sirkülasyonu
Katot alanı / anot alanı 1.5: 1 Oksit filmin kalitesini etkileyen ana faktörler şunlardır:
①Sülfürik asit konsantrasyonu: genellikle% 15 ila% 20. Konsantrasyon arttıkça, filmin çözünme hızı artar ve filmin büyüme hızı azalır. Film yüksek gözenekliliğe, güçlü adsorpsiyona, güçlü esnekliğe ve iyi boyanabilirliğe (koyu renkleri boyaması kolaydır) sahiptir, ancak sertlik ve aşınma direnci biraz daha kötüdür; Sülfürik asit konsantrasyonunu azaltın, oksit filmin büyüme hızı hızlanır, film daha az gözenekliliğe, yüksek sertliğe ve iyi aşınma direncine sahiptir.
Bu nedenle, koruma, dekorasyon ve saf dekorasyon işlemi için kullanıldığında, izin verilen konsantrasyonun üst sınırı, yani% 20 sülfürik asit elektrolit olarak kullanılır.
② Elektrolit sıcaklığı: Elektrolit sıcaklığı, oksit filmin kalitesi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Sıcaklık arttıkça filmin çözünme hızı artar ve film kalınlığı azalır. Sıcaklık 22 ～ 30 ℃ olduğunda, elde edilen film yumuşaktır ve iyi adsorpsiyon kapasitesine sahiptir, ancak aşınma direnci oldukça zayıftır; sıcaklık 30 ° C'den yüksek olduğunda, film gevşeyip düzensiz hale gelir, hatta bazen süreksiz hale gelir ve Sertlik düşük olduğu için kullanım değerini kaybeder; sıcaklık 10 ile 20 ° C arasında olduğunda, oluşan oksit film gözeneklidir, güçlü adsorpsiyon kapasitesine sahiptir ve elastiktir, boyama için uygundur, ancak film düşük sertliğe ve zayıf aşınma direncine sahiptir;
Sıcaklık 10 ° C'nin altındadır, oksit filmin kalınlığı artar, sertliği yüksektir, aşınma direnci iyidir, ancak gözeneklilik düşüktür. Bu nedenle, elektrolitin sıcaklığı üretim sırasında sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Kalın ve sert bir oksit film hazırlamak için çalışma sıcaklığı düşürülmelidir. Oksidasyon işleminde, sıkıştırılmış hava karıştırma ve nispeten düşük bir sıcaklık kullanılır ve sert oksidasyon genellikle sıfır civarında gerçekleştirilir.
③ Akım yoğunluğu: Belirli bir sınır içinde, akım yoğunluğu artar, film büyüme hızı artar, oksidasyon süresi kısalır, elde edilen film daha fazla gözeneklidir, renklendirmesi kolaydır, sertlik ve aşınma direnci artar; akım yoğunluğu çok yüksek ise Joule ısısının etkisiyle parçaların yüzeyinin aşırı ısınmasına ve yerel çözeltinin sıcaklığının artmasına, filmin çözünme hızının artmasına ve parçaların yanma olasılığının artmasına neden olacaktır. ; akım yoğunluğu çok düşükse, film büyüme hızı yavaştır, ancak ortaya çıkan film daha yoğun ve daha serttir. Aşınma direnci azalır.
④Oksidasyon süresi: Oksidasyon süresinin seçimi, elektrolit konsantrasyonuna, sıcaklığa, anot akımı yoğunluğuna ve gerekli film kalınlığına bağlıdır. Aynı koşullar altında, akım yoğunluğu sabit olduğunda, filmin büyüme hızı oksidasyon süresi ile orantılıdır; ancak film belirli bir kalınlığa kadar büyüdüğünde film direncinin artması nedeniyle filmin iletkenliği artar ve sıcaklık artışından dolayı filmin çözünme hızı artar, bu nedenle filmin büyüme hızı kademeli olarak azalacaktır. ve sonunda artmayacaktır.
⑤ Karıştırma ve hareket etme: elektrolit konveksiyonunu teşvik edebilir, soğutma etkisini güçlendirebilir, çözelti sıcaklığının homojenliğini sağlayabilir ve metalin yerel ısınması nedeniyle oksit film kalitesinin düşmesine neden olmaz.
⑥ Elektrolitteki safsızlıklar: Alüminyum anodizasyon için kullanılan elektrolitte bulunabilecek safsızlıklar Clˉ, Fˉ, NO3ˉ, Cu2+, Al3+, Fe2+ vb. ve yüzey pürüzlü ve gevşektir. İçeriği sınır değerini aşarsa, parçaların aşınmasına ve delinmesine bile neden olacaktır (Clˉ 0.05g / L'den az, Fˉ 0.01g / L'den az olmalıdır); elektrolit içindeyken
Al3+ içeriği belirli bir değeri aştığında, iş parçasının yüzeyinde genellikle beyaz noktalar veya benekli beyaz bloklar görünür ve filmin adsorpsiyon performansı düşer ve boyanması zordur (Al3+ 20g'den az olmalıdır / L); Cu2+ içeriği 0.02g / L'ye ulaştığında, oksit filmi Yüzeyde koyu çizgiler veya siyah noktalar görünecektir; Si2+ genellikle elektrolit içinde asılı halde bulunur, bu da elektroliti hafifçe bulanık hale getirir ve zar üzerinde kahverengi bir toz olarak emilir.
⑦ Alüminyum alaşım bileşimi: Genel olarak konuşursak, alüminyum metaldeki diğer elementler filmin kalitesini düşürür ve elde edilen oksit film saf alüminyum kadar kalın değildir ve sertliği de düşüktür. Eloksal için farklı bileşimlere sahip alüminyum alaşımları kullanılır. Aynı yuvada yapmamaya dikkat edin.
