铝合金表面处理技术大全(3)
铝合金氧化膜生成过程
1. 阳极氧化的第一阶段
无孔层的形成阶段，ab段，通电开始断时间（几秒到几十秒）内电压剧增，达到临界电压，（电压的最大值）表明这时阳极表面形成了连续、无孔的薄膜层。无孔层电阻较大，阻碍了膜的继续增厚，无孔层的厚度与形成电压成正比，氧化膜在电解液中溶解速度成反比。厚度约0.01～0.1微米 。
2. 阳极氧化的第二阶段
多孔层形成阶段，bc段，在膜最薄的地方将首先被溶解出空穴来，电解液就可以通过这些空穴到达铝的新鲜表面，电化学反应得以继续进行，电阻减小，电压随之下降（下降幅度为最高值的10～15%），膜上出现多孔层。
3. 阳极氧化的第三阶段
多孔层增厚，cd段，这时电压平稳而缓慢的上升，这时无孔层不断被溶解成多孔层，新的无孔层友在生长，这样多孔层就在不断增厚，当生成速度与溶解速度达到动态平衡时，膜的厚度就不再增加，这时反应就应该停止了。
铝合金阳极氧化的工艺
1. 阳极氧化的常用工艺
铝合金阳极氧化的常用工艺有：硫酸阳极氧化工艺、铬酸阳极氧化工艺、草酸阳极氧化工艺和磷酸阳极氧化工艺。最常用的是硫酸阳极氧化。
2. 硫酸阳极氧化
目前国内外广泛使用的阳极氧化工艺就是硫酸阳极氧化，和其他方法相比他在生产成本、氧化膜特点和性能上都具有很大优势，它成本低、膜的透明性好、耐腐蚀耐摩擦性好、着色容易等优点。它是以稀硫酸作电解液，对产品进行阳极氧化，膜的厚度可达5um—20um，膜的吸附性好，无色透明，工艺简单，操作方便。
3. 铬酸阳极氧化
铬酸阳极氧化得到的膜较薄，只有2－5um，能保持工件原有的精度和表面粗糙度；孔隙率低难染色，不做封孔也可使用；膜层软，耐磨性较差但弹性好；耐腐蚀力较强，铬对铝的溶解度小，使针孔和缝隙内残留液对部件的腐蚀较小，适于铸件等结构件，该工艺在军事上用得较多。同时可以对部件质量进行检验，在裂纹处褐色电解液就会流出，很明显。
4. 草酸阳极氧化
草酸对铝的氧化膜溶解性小，所以氧化膜孔隙率低，膜层耐磨性和电绝缘性比硫酸膜好；但草酸氧化成本高是硫酸的3~5倍；同时草酸在阴极和阳极都会被反应，导致电解液稳定性差；草酸氧化膜的色泽易随工艺条件变化，导致产品产生色差，所以该工艺应用受到一定限制。但草酸可做硫酸氧化添加剂使用较常见。
5.磷酸阳极氧化
氧化膜在磷酸电解液中溶解比硫酸大，因此氧化膜薄（只有3um），同时孔径大。因磷酸膜有较强的防水性，可阻止胶黏剂因水合而老化使胶接剂的结合力比较好，所以主要用于印刷金属板的表面处理和铝工件胶接的预处理。
铝合金硬质阳极氧化
1. 硬质氧化膜的特点
铝合金硬质阳极氧化和普通氧化膜相比具有以下特点：氧化膜比较厚（一般厚度不小于25um）、硬度比较高（大于350HV）、耐磨性较好、空隙率较低、耐击穿电压较高，而表面平整性可能显得稍差一点。
2. 硬质阳极氧化的工艺特点
硬质阳极氧化和普通氧化的原理、设备、工艺和检测等各方面没有本质的区别。硬质氧化设法降低氧化膜的溶解性，主要特点为：
a.槽液温度较低（普通20度左右，硬质5度以下），一般情况下温度低生成的氧化膜硬度高
b.槽液浓度低（普通硫酸浓度20%，硬质15%以下），浓度低对膜溶解性小
c.槽液里添加有有机酸，硫酸里面加草酸或者酒石酸等
d.外加电压、电流较高（普通电流1.5A/dm2,电压18V以下，硬质电流2~5A/dm2，电压25V以上。最高可达100V）
e.外加电压宜采用逐步递增电压的方法。因其电压高电流大，处理时间长因此能耗大。同时硬质氧化常采用脉冲电源或者特殊波形电源
3. 铸造铝合金硬质阳极氧化
铸造铝合金通常需要硬质阳极氧化来提高其性能，铸造铝合金常用铝/硅系合金和铝/铜系合金，铝硅系具有良好的铸造性能和耐磨性能而用量最大，广泛应用于结构件和零部件，有时添加铜和镁改善力学性能和耐热性。铝铜系也是常用的铸造合金，主要用于承受大的动静载荷和形状不复杂的砂型铸件。铸造铝合金因含有非金属等元素需要对电解液和电源波形进行改进，电解液一般可在硫酸中加某些金属盐或有机酸，硫酸-草酸-酒石酸溶液、硫酸-干油溶液；电源形式一般改为交直流叠加、不对称电流、脉冲电流等，其中脉冲效果较好。电铸件氧化前应对菱角导园和去除毛刺等，防止电流集中。
铝合金微弧氧化（MAO）
1. 微弧氧化技术的原理：
微弧氧化也称微等离子体表面陶瓷化技术,是指在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法，是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。
2 .微弧氧化的特点
a.大幅度地提高了材料的表面硬度(HV＞1200)，超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度；
b.良好的耐磨损性能；
c.良好的耐热性及抗腐蚀性(CASS盐雾试验＞480h)，这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点，因此该技术有广阔的应用前景；
d.有良好的绝缘性能，绝缘电阻可达100MΩ。
e. 工艺稳定可靠,设备简单.反应在常温下进行，操作方便，易于掌握。
f.基体原位生长陶瓷膜，结合牢固,陶瓷膜致密均匀。
3. 微弧氧化的应用
微弧氧化是一项新的铝合金表面处理技术，他把氧化铝的陶瓷性和铝合金的金属性结合起来，使铝合金表面具有更优良的物理化学性能。但由于技术、经济等原因目前在我国应用不广泛。但由于氧化膜的特殊性能可以在许多领域应用，包括航空汽车发动机、石化工业、纺织工业和电子工业等。
4. 微弧氧化的不足
微弧氧化会造成火花放电、火花腐蚀，使产品表面比较粗糙，使用时要磨掉粗糙层，造成浪费。能耗比较高 是普通氧化的五倍。