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2016-10-22
中国设备工程 2016年11期
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铝合金以其重量轻、比强度大等优良特性,广泛应用于航空航天工业及民用工业中。在飞机上有80%以上的结构材料是由铝合金制成。为防止铝合金使用时腐蚀,必须对铝合金进行表面处理以提高其耐蚀性。铬酸阳极化是国内外广泛应用的铝合金表面处理技术之一。铬酸阳极化膜层质软、弹性好、膜层致密、松孔度低。即使不进行封闭处理耐蚀性也相对较好。同时,铬酸阳极化膜薄,只有2~5 um,不会改变零件的尺寸和表面粗糙度,且具有较好的抗疲劳性能。因此,铬酸阳极化常适用于尺寸公差小、精度高的零件。另外,由于铬酸阳极化槽液、工艺参数、封闭成份等各个因素影响,造成铬酸阳极化膜的耐蚀性能达不到用户满意的要求。因此,本文通过论述铬酸阳极氧化膜的形成机理,详细分析影响铬酸阳极氧化膜耐蚀性的诸多因素。
1 阳极氧化膜的生成机理
(1)阳极氧化的电极反应。阳极氧化:在电解液中,铝制件为阳极,铅板为阴极,通电后在铝表面生成氧化膜(Al2O3)。在铬酸电解液中,通电后阴极反应为:
2H++2e→H2↑
因为酸根离子放电电位较高,在阳极上主要是H2O的放电:
H2O→2e[O]+2H+
所生成的新生态原子氧具有很强的氧化能力,在强大的外电场作用下,它从电解液/金属界面上向内扩散,与铝作用形成氧化膜:
2Al+3[O]→Al2O3+热量
反应多余的氧则在阳极成气体状态析出。除以上电化学反应,在铬酸电解液中还存在酸溶液对铝制件和膜层的溶解反应:
2Al+3H2CrO4→Al2(CrO4)3+3H2↑
Al2O3+3H2CrO4→Al2(CrO4)3+3H2↑
(2)膜层的生长过程。为保证阳极氧化正常进行,氧化膜不断加厚,只有在氧化膜的电化学生成过程及酸溶液对铝合金及氧化膜的化学溶解过程这对矛盾的相互作用下才能实现。……
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