陽極氧化鋁
陽極氧化鋁是指在鋁及鋁合金表面鍍一層致密氧化鋁為了防止進(jìn)一步氧化,其化學(xué)性質(zhì)與氧化鋁相同。但是與一般的氧化膜不同,陽極氧化鋁可以用電解著色加以染色。
制備原理反應(yīng)機(jī)理
危害
車間生產(chǎn)工藝
鋁合金陽極氧化膜著色的意義和發(fā)展史1. 電解著色的發(fā)明
2.陽極氧化技術(shù)的意義
3.陽極氧化的發(fā)展
展開制備原理 反應(yīng)機(jī)理
危害
車間生產(chǎn)工藝
鋁合金陽極氧化膜著色的意義和發(fā)展史 1. 電解著色的發(fā)明
2.陽極氧化技術(shù)的意義
3.陽極氧化的發(fā)展
展開編輯本段制備原理陽極氧化鋁的制備原理是陽極效應(yīng)(又名陽極化處理)。
反應(yīng)機(jī)理
陽極效應(yīng)是熔鹽電解特有的現(xiàn)象,而以電解鋁生產(chǎn)表現(xiàn)猶為明顯。生產(chǎn)中當(dāng)陽極效應(yīng)發(fā)生時(shí),電解槽電壓急劇升高,達(dá)到20~50V,有時(shí)甚至更高。它的發(fā)生對(duì)整個(gè)電解系列產(chǎn)生很大影響,使電流效率降低,影響電解的各技術(shù)指標(biāo),且使鋁的產(chǎn)量和質(zhì)量降低,破壞了整個(gè)電解系列的平穩(wěn)供電。在處理的方法上,不外 陽極氧化鋁卷板
乎有兩種:用效應(yīng)棒(木棒)熄滅,或降低陽極,增加氧化鋁的下料量,以達(dá)到熄滅陽極效應(yīng)的目的。到目前還未發(fā)現(xiàn)有更好的處理方法。
陽極效應(yīng)的發(fā)生是由于隨著電解過程的進(jìn)行,電解質(zhì)中含氧離子逐漸減少,當(dāng)達(dá)到一定程度后,則有氟析出且與陽極炭作用生成炭的氟化物,炭的氟化物在分解時(shí)又析出細(xì)微的炭粒,這些炭粒附在陽極表面上,阻止了電解質(zhì)與陽極的接觸,使電解質(zhì)不能很好地濕潤(rùn)陽極,就像水不能濕潤(rùn)涂油的表面一樣,使電解質(zhì)-陽極間形成一層導(dǎo)電不良的氣膜,陽極過電壓增大,引起陽極效應(yīng)。當(dāng)加入新的氧化鋁后,在陽極上又析出氧,氧與炭粉反應(yīng),逐漸使陽極表面清靜,電阻減小,電解過程又趨于正常。
危害
在生產(chǎn)方面當(dāng)陽極效應(yīng)發(fā)生時(shí),電解質(zhì)的溫度急劇升高,由正常值的940℃~955℃急速升高到980℃~990℃,爐幫熔化變薄,增加了側(cè)部炭塊被侵蝕的可能性。電壓的急劇升高,使系列電流波動(dòng),影響電解槽的產(chǎn)量。電耗增加。生產(chǎn)中陽極效應(yīng)的熄滅方法是:將效應(yīng)棒即(大約2~3米直徑2~4cm的樹枝)插入鋁液中使木棒燃燒排除陽極底掌的氣體薄膜,清潔陽極底部,實(shí)際是在燃燒鋁液,整個(gè)過程大約持續(xù)3~5分鐘,而此時(shí)電解的電化學(xué)過程是停止的,這也就是電解職工常說的"效應(yīng)時(shí)間不產(chǎn)鋁,而且還要跑電耗的"原因所在。因此造成鋁液的嚴(yán)重?fù)p失。以300KA中間下料預(yù)焙槽為例:效應(yīng)系數(shù)0.3次/槽日,效應(yīng)時(shí)間5min,電流效率93%,一個(gè)陽極效應(yīng)少產(chǎn)原鋁:300×0.3355×5÷60=8.4kg,噸鋁電耗增加158kwh。 這種能量在生產(chǎn)中大多轉(zhuǎn)化為熱能,使電解槽極距間溫度急劇升高,進(jìn)而向陽極四周傳導(dǎo),使的電解槽溫度升高,引起電解質(zhì)中氟化鋁的大量揮發(fā)。因此傳統(tǒng)的陽極效應(yīng)法已不能適應(yīng)當(dāng)今現(xiàn)代電解槽生產(chǎn)。
在環(huán)境方面鋁電解生產(chǎn)中,陽極效應(yīng)還伴隨著對(duì)大氣臭氧層有破壞性的PFCs(CF4?C2F6)氣體的產(chǎn)生。當(dāng)今西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)鋁電解的環(huán)保要求極為嚴(yán)格。
車間生產(chǎn)工藝1. 機(jī)械拋光;
2. 化學(xué)處理去掉某些合金表面的銅成分;
3. 清洗去油(對(duì)于已經(jīng)陽極化的零件,若需要重新陽極化,氏用堿或者專用藥劑去掉原來的陽極化表層);
4. 放入稀硫酸中作為陽極進(jìn)行通電,生成表面氧化層(是多孔性的,為白色半透明薄膜);
5. 染色;
6. 固定(加熱或者用鉻酸鹽溶液使表面氧化層的孔封閉)。
具體參見陽極氧化鋁膜。
鋁合金陽極氧化膜著色的意義和發(fā)展史1. 電解著色的發(fā)明
1936年意大利人Caboni最早提出了陽極氧化膜的電解著色專利技術(shù),德國(guó)人Elssner 進(jìn)一步改進(jìn)了這個(gè)方法,在1940 年申請(qǐng)了專利。這使電解著色工藝成為工藝化的基礎(chǔ)。但是當(dāng)時(shí)正處于第二次世界大戰(zhàn)的紛亂之中,而戰(zhàn)爭(zhēng)后的混亂也使這項(xiàng)工藝發(fā)明被忽略了相當(dāng)一段時(shí)間。 電解著色的工業(yè)化1960 年淺田太平改進(jìn)并注冊(cè)了電解著色專利。該專利的特征是,利用交流電為電源,著色溶液采用Co、Ni、Cu、Ag、Se 的鹽類,以及他們的含氧鹽作為主成分。淺田已經(jīng)明確鑒別出電解著色工藝過程的幾個(gè)階段。包括金屬離子進(jìn)入陽極氧化膜的微孔中,由于電解還原轉(zhuǎn)化成著色的物質(zhì)等。全球技術(shù)轉(zhuǎn)讓權(quán)由ALCAN公司獲得,通過它所屬的鋁實(shí)驗(yàn)室有限公司以高標(biāo)名稱Anolok-1 向全世界很多國(guó)家轉(zhuǎn)讓推廣這個(gè)技術(shù),從此二次電解著色法得到普及。二十世紀(jì)六十年代中期至七十年代中期的10年間掀起了電解著色法的研究高潮,每年有數(shù)百篇的專利文獻(xiàn)被發(fā)表,研究涉及到元素周期表上幾乎所有的可溶性金屬鹽。
2.陽極氧化技術(shù)的意義
陽極氧化可顯著改善鋁合金的耐蝕性能,提高鋁合金的表面硬度和耐磨性,經(jīng)過適當(dāng)?shù)闹幚砗缶哂辛己玫难b飾性能。鋁及其合金陽極氧化膜著色技術(shù)可分為3 種:化學(xué)染色、電解著色及電解整體著色?;瘜W(xué)染色是利用氧化膜層的多孔性與化學(xué)活性吸附各種色素而使氧化膜著色,根據(jù)著色機(jī)理和工藝可分為有機(jī)染料著色、無機(jī)染料著色、色漿印色、套色染色和消色染色等。電解著色是將陽極氧化后的鋁及其合金在含有金屬鹽的水溶液中進(jìn)行交流電解,在氧化膜多孔層的底部沉積金屬、金屬氧化物或金屬化合物,由于電沉積物對(duì)光的散射作用而呈現(xiàn)各種色彩。電解整體著色指鋁及其合金在陽極氧化的同時(shí)被著色,其特點(diǎn)是氧化與著色一步完成,著色膜具有良好的耐光性、耐熱性、耐蝕性及耐磨性。電解整體著色又分為自然發(fā)色、電解發(fā)色和電源發(fā)色法,其中電解發(fā)色占主導(dǎo),自然發(fā)色次之,電源發(fā)色正在開發(fā)中。
3.陽極氧化的發(fā)展
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