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直流阳极氧化时间与电压对膜层性能的影响

一、直流阳极氧化时间对膜层性能的影响

　　 特定时间范围内，随氧化时间的延长，膜厚度增加很快，氧化时间>50min后，膜厚度几乎不再增长。氧化前，实验用工业纯铝L2基体的显微硬度约4615HV。经阳极氧化的试样表面显微硬度极度提高，但随氧化时间的增加，尤其是氧化时间20min后，膜硬度迅速下降。其原因是(i)氧化膜分为阻挡层和多孔层，阻挡层硬度很高，而多孔膜层硬度较低。在氧化初期，阻挡层硬度对膜层的硬度影响占优势，随着氧化时间的延长，多孔层增厚，阻挡层的影响减小，黑色阳极氧化，从而导致表面的显微硬度降低。(ii)在氧化膜的生长过程中，成膜反应和溶膜反应同时进行。当成膜速度大于溶膜速度时，一定时间内膜层厚度不断增加，随着氧化膜膜层向基体不断延伸的同时，多孔层的孔壁逐渐变薄，孔径逐渐增大，导致显微硬度随氧化时间的增加呈下降趋势。值得注意的是，封孔后，随氧化时间的延长，氧化膜的硬度下降趋势减缓。氧化时间为40min，能同时获得相对较好的膜厚度和膜硬度。

　　二、直流阳极氧化电压对膜层性能的影响

　　氧化膜厚度随着氧化电压的升高几乎呈线性增加。这是因为一定电压范围内，氧化电压越大，氧化膜的阻挡层越厚，而多孔层的产生和增长是建立在阻挡层不断向铝基体延伸的基础上的，阻挡层越厚，则产生的多孔层越厚膜层表面显微硬度亦随氧化电压的增加而增加。这是因为提高氧化电压，氧化膜的生长速度加快，成膜时间缩短。膜层发生化学溶解的时间减少，其厚度和硬度相应提高。值得注意的是氧化电压超过10V后，膜硬度增长趋势相对减缓。

铝阳极氧化处理是怎么一回事?

随着近代工业的发展，轻金属材料的应用日益广泛。铝及铝合金具有密度小、导电导热能力强、力学性能优异、可加工性好等一系列优点，在国民经济的各个部门获得了广泛的应用。在建筑领域，如日本的高层建筑98%采用铝合金作门窗及墙面装饰。铝合金门窗与普通木门窗、钢门窗相比，具有质量轻、用材省、美观、耐腐蚀、维修方便等特点，虽然造价比普通木门窗高3~4倍，但由于长期维修费用低，所以有着广阔的发展前景。在大气中铝及铝合金表面与氧作用能形成一层氧化膜，但膜薄(3×10-3 ~5×10-3μm)而疏松多孔，为非晶态的、不均匀也不连续的膜层，不能作为可靠的防护-装饰性膜层。目前，在工业上广泛地采用铝阳极氧化或化学氧化的铝氧化处理方法，在铝及铝合金制件表面生成一层氧化膜，以达到防护-装饰的目的。

经化学彩色氧化处理获得的氧化膜，厚度一般为0.3~4μm，质软、耐磨和抗蚀性能均低于阳极氧化膜。而经阳极氧化处理获得的氧化膜，厚度一般在5~20μm，硬质阳极氧化膜厚度可达60~250μm，其膜层与基体金属结合牢固，具有较高的耐蚀性、耐磨性和硬度。多孔的氧化膜具有很强的吸附能力，易于用有机染料着色，同时还具有绝缘性能好、绝热抗热性能强等特点。

　　综上所述，经过铝合金和铝阳极氧化处理后，在其表面形成的氧化膜具有良好的防护-装饰等特性。因此，被广泛用于航空、电器、电子、机械制造和轻工工业等方面。

采用并联同时阳极氧化处理

两种铝材并列装配在一个挂具上处理时，这些铝材被并联排布，阳极氧化处理时用相同的外加电压，不能分别控制每种铝材中通过的电流。也就是说，两种铝材都分别用相同电压阳极氧化。

在采用恒电压阳极氧化处理中，阳极氧化，只能基于每种合金用多大电压、处理几分钟后得到多少微米厚度的阳极氧化膜的数据来控制膜厚，不能根据所使用的外加电压计算确定膜厚。电压值和膜厚之间理论上没有关系，因为膜厚是由通过的电量(即电流X时间)所决定的。

现在考虑异种铝合金同时处理的情况。在不同铝合金中，即便阳极氧化电压相同，阳极氧化，通过每种合金的电流也是不一样的。由于大电流在更低的阳极氧化电压(槽电压)合金上通过，从而生成厚的阳极氧化膜。这就是阳极氧化膜厚度因合金种类的不同而不同的原因。

例如，硬质阳极氧化，有报道称，把1dm2的5052和6061铝材并联排布挂在阳极溶液中，通30min的2A电流时，在5052铝材上生成8.9μm厚的阳极氧化膜，在6061铝材上生成6.8μm厚的阳极氧化膜。

在同一氧化槽中，即使是连续(串联)悬挂铝材的情况，阳极氧化电压处理的方法不变，在不同铝合金同时处理中，每种铝合金的膜厚也是不同的。

再者，槽电压大致相同的铝合金之间，只要没有实用性方面的问题，就可以同时进行阳极氧化处理。

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