铝阳极氧化厚膜工艺及主要影响因素控制

黄允芳

(江苏商贸职业学院，江苏 南通 226011)

铝作为第二大工业应用金属，在各行各业上的用途正在变得越来越广泛。因某些铝工件的使用性能要求较高，或使用环境条件相对比较恶劣，使得这类铝工件表面处理的阳极氧化膜厚度要求高达≥25 μm，而普通的铝阳极氧化膜厚度通常约为10±2 μm。对≥25 μm阳极氧化厚膜铝工件的工业化生产，如仍沿用原来普通的阳极氧化工艺，则会容易出现一系列的产品质量问题，主要表现为产品外观出现“起砂”、“起彩”、“严重起粉”、“电解着色颜色封闭后变色”、“耐腐蚀或耐磨等性能试验通不过”等缺陷。

铝阳极氧化膜的生成过程涉及一系列的阴极反应与阳极反应。要获得≥25 μm的阳极氧化膜，不单单需要延长处理时间，还必须对厚膜工艺中的几个主要参数(硫酸溶液浓度、Al3+浓度、硫酸溶液温度和电流密度等)作适当调整，必须对生产这类铝工件产品质量的几个主要影响因素进行严格控制。

1 铝阳极氧化膜的生成过程

按法拉第定律推导，铝工件在硫酸溶液中阳极氧化膜的生成公式为：δ=kIt，即阳极氧化膜厚度与电流密度和时间的乘积成正比例关系[1]。除特殊的硬质阳极氧化外，式中系数k为0.25～0.35 m2/kg，I为1.2～1.6 A/dm2，因此，欲生成≥25 μm铝阳极氧化膜，一般需要50 min以上，比一般阳极氧化膜(10±2 μm)需要延长一倍以上的处理时间。在最常用的硫酸直流阳极氧化过程中，作为阳极的铝工件，在阳极氧化刚开始，表面生成高电阻且无孔的阻挡层，然后随阳极氧化的进行，阻挡层表面发生化学溶解并形成孔穴，生成多孔层阳极氧化膜，此层氧化膜在不断生成与不断溶解情况下不断增厚，膜的溶解速度趋于增加，膜的生成速度趋于减小，当溶解速度增加到与生成速度达到平衡时，膜的厚度就不再增加。……