铝合金硬质氧化主要目的是提高铝及铝合金的各种性能,包括耐蚀性、耐磨性、耐候性、绝缘性及吸附性等。它既适用于变形铝合金,也可能用于压铸造铝合金零部件。
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硬质氧化与普通氧化的区别
1、厚度不同
硬质氧化比普通氧化厚度厚,一般普通氧化膜厚8-12um,硬质氧化膜厚一般50-100um。
2、硬度不同
硬度:普通氧化一般HV250-350,硬质氧化一般HV350-550。
3、温度不同
普通18-22℃左右,有添加剂的可以到30℃,温度过高易出现粉末或裂纹;硬质氧化一般在5℃及以下,相对来说温度越低硬质越高。
氧化膜生成过程
在酸性溶液中,铝阳极在外电流作用下氧化时,同时发生两个过程:氧化膜的生成和氧化膜的溶解。只有当成膜的速度超过膜溶解的速度时,铝表面才有氧化膜的实际存在。
槽液通电后,水首先被电解,因而在阳极上生成新生态氧。由于氧原子具有很强的活性,极易与铝发生反应,在铝件表面上生成三氧化二铝膜层,在氧化膜形成的同时,由于溶液中酸(如硫酸)的作用,膜又不断地被溶解。
三氧化二铝是不导电的,氧化膜的形成后本会使铝表面与溶液绝缘,导致电化学反应停止,但由于化学溶解作用,使氧化膜具有许多微孔,电解液可以渗入到铝基体表面,因而,使氧化膜的形成与溶解反应不断地进行。
但当氧化膜达到一定厚度时,表面不再生成氧化膜(原因:这层氧化膜不导电,但生成氧化膜必须要有电流,当氧化膜的厚度逐渐增加,其导电性越来越差,此时氧化膜的生成速度小于溶解速度,便不再继续生成。
想要氧化膜继续增加,有两个核心因素:
1、增加电压。硬质阳极氧化的初始电压和时间对氧化膜质量也有很大影响。如果初始电压过大,则会导致电流增加,焦耳热和生成热急剧增加,溶解速率急剧增加。氧化膜柔软、无光泽、呈粉末状且不耐磨。对于氧化处理时间,一般来说,氧化膜厚度随氧化处理时间的延长而增加,但在一定时间后,如果施加的电压不增加,氧化膜实际上不会增加。如果时间继续延长,氧化膜硬度低,粉末疏松。相反,氧化处理时间太短,氧化膜厚度薄且不耐磨。
2、控制温度。常规氧化一般在常温下(20-25°C)进行。而硬质氧化的氧化温度在≤5°C。冷却设备使电解液强行降温,搅拌是为了使整槽电解液温度均匀,以利于获得较高质量的硬质氧化膜。
硬质氧化特点:
1、成本高。由于其氧化需要更长的时间和更长的电压,需要有一个单独的氧化槽。硬质氧化的槽液有区别于普通氧化槽液,前者温度更低、硫酸浓度更低。对于铜含量大于5%或硅含量大于8%的变形铝合金,或者高硅的压铸造铝合金,应考虑增加一些阳极氧化的特殊措施。例如:对于2XXX系铝合金,为了避免铝合金在阳极氧化过程中被烧损,可采用385g/L的硫酸加上15g/L草酸作为电解槽液,电流密度也应该提高到2.5A/dm以上。
2、温度要求低。硬质氧化的氧化温度要求≤5°C,因此进行硬质氧化需要配备一台除冷机,以专门去降低它的温度。如果温度过高,溶液和电极会因焦耳效应而过热。氧化膜溶解速度加快,硬度降低,表面粗糙、疏松、呈粉末状。