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氧化温度是影响膜层性能的一个主要参数。温度升高,溶液黏度降低,槽电压降低,同样的阳极面积、阴极面积和槽电压下的电流密度要提高,但是电解液中OH-的热运动加剧,OH-对膜层溶解加剧,氧化膜孔隙率增加,造成膜厚度减小和硬度降低,膜层生成速度慢,膜层耐磨性、耐蚀性下降;若温度高的同时采用的电流密度小,则会出现粉状氧化膜层,膜层透明度低,染色性能差,着色不均匀。
常规的铝硫酸阳极氧化工艺,最佳温度控制在21°C左右,通常生产中使用的温度范围是13~26°C。硬质阳极氧化溶液温度必须低于15°C,若低于13°C氧化膜脆性增大,容易出现裂纹,当溶液温度太低时,如0~3°C,虽然可以制得硬质氧化膜,但氧化膜太脆,当铝件受力变形或弯曲时,氧化膜易发生裂开现象,氧化膜的亮度降低且变成灰黑色;高于26°C时,膜层质量明显降低,氧化膜容易疏松掉粉末。当温度为22~30°C时,所得到的氧化膜是柔软的,吸附能力好,但耐磨性相当差:当温度再高时,氧化膜不均匀甚至不连续,因而失去使用价值。
硬质阳极氧化膜性能优异,但常用的硬质阳极氧化方法存在许多不足。采用硫酸和草酸的混合液作为电解液对硬铝合金硬质阳极氧化时,随着电解液温度的增加,硬质阳极氧化膜的厚度、硬度均先增加后减小;电解液温度为15°C时氧化膜的厚度、硬度最大:硬质阳极氧化膜经重铬酸钾封孔后耐蚀性提高,同时电解液温度也影响封孔后氧化膜的耐蚀性。
对硬质阳极氧化工艺而言,电解液温度低有利于提高氧化膜的硬度和耐磨性,但所获得的氧化膜脆性大,导致制件的尖棱部位质量变差。早在1984年,云南马雄林就介绍过:在低温法阳极氧化时会出现“边角效应”或“边角胀裂”现象,2005年大连理工大学赵宏娜等人再次发现了在试样的外棱、外角和内角处,存在“边缘效应”而致裂纹,通过电子探针清晰地观察到棱角部位氧化膜的形貌。这是因为在低温法阳极氧化时,试样的外棱、外角和内角处的阳极氧化电流比较大,远大于其他部位,电流的热效应是随电流的增大而增大的,使得试样的外棱、外角和内角处的热量很大,该处的氧化膜被溶解,从而出现膜层不连续或裂纹。边角部的膜不可能三维生长,膜层越厚越严重。为避免此现象,厚层阳极氧化膜的角部半径应该取大一些。如膜层较薄时,R值可在1mm左右,膜层厚度达80µm以上时,R值不应小于3 mm。
不仅电流太大时会出现氧化膜不连续或裂纹,即使太阳暴晒也会产生裂纹,马月辉研究了6063铝合金型材阳极氧化膜在暴晒时产生裂纹的特征、规律及机理。充足的日光暴晒导致产生无方向性的细小龟裂纹,在封孔质量好、氧化膜较厚时容易产生裂纹。
郭加林对6060铝合金阳极氧化膜受热开裂行为的影响进行研究,结果表明:在H2SO4浓度为200g/L左右,氧化温度为19°C左右,电流密度为1.3~1.6A/dm2的阳极氧化工艺参数下,所得到的氧化膜热裂性能较好,氧化膜的抗热裂点温度为62°C;氧化后存放时间及封孔时间对氧化膜的热裂性影响不明显;氧化膜在60°C左右下长时间保温,随后升温不影响氧化膜的热裂性,然而,在短时间内高温加热,氧化膜较容易出现开裂。
正因为在低温阳极氧化时,试样的外棱、外角和内角处的阳极氧化电流比较大,在短时间内形成高温加热,所以试样的外棱、外角和内角处的氧化膜较容易出现开裂。改用常温法基本可以避免开裂现象。
杨克涛、傅仁利对铝基板草酸阳极氧化成膜温度进行研究,发现膜层的起始破坏温度为32.5°C,与草酸的浓度关系不大。温度不超过32.5°C能得到均匀致密的膜层。