Bevezetés
Az anódos oxidáció fémek vagy ötvözetek elektrokémiai oxidációs folyamata, amelyben általában egy fémet vagy ötvözetet használnak anódként elektrolitoldatban, hogy oxidfilmet képezzenek, ezáltal megváltoztassák a fém felületi állapotát és tulajdonságait. Ezt a technikát elsősorban alumínium, magnézium, titán és ötvözeteik felületkezelésére alkalmazzák, javítva a korrózióállóságot, a kopásállóságot és az esztétikát. Emellett többek között elektródaanyagok, félvezető eszközök és napelemek készítésére is használható.
Osztályozás
Az anódos oxidációt, egy elterjedt fémfelület-kezelési technikát gyakran alkalmazzák alumíniumötvözetek és magnéziumötvözetek védelmére és díszítésére. A különböző osztályozási kritériumok alapján az anódos oxidáció több kategóriába sorolható:
- Áramtípus szerint: Egyenáramú anódos oxidáció, váltóáramú anódos oxidáció, impulzusáramú anódos oxidáció.
- Elektrolittal: Kénsav, oxálsav, krómsav, vegyes sav és szulfonsav alapú természetes színező anódos oxidáció.
- A filmréteg tulajdonságai szerint: normál film, kemény film (vastag film), kerámia fólia, fényes dekoratív réteg, félvezető hatású stb. Ezek közül a leggyakrabban alkalmazott egyenáramú anódos oxidáció, amely egységes és sűrű oxidfilmet képezhet az alumínium felületén, ezáltal javítva a korrózióállóságot és a kopásállóságot.
Az oxidfilm képződési mechanizmusa
Az oxidfilm kialakulásának mechanizmusa főként a következő lépésekből áll:
1. Anódos reakció: Alumínium- vagy ötvözettermékeket használnak anódként az elektrolitoldatban, ahol az elektrolízis oxidfilmet hoz létre a felületen, és az anód oxigént szabadít fel (beleértve a molekuláris oxigént, az atomi oxigént és az ionos oxigént), amelyet általában a következőképpen jelölnek. O₂. Az anódként szolgáló alumíniumot a felszabaduló oxigén oxidálja, hidratált filmréteget képezve.
2. Oxidfilm képződése és feloldódása: Az oxidfilm kialakulása és feloldódása egyszerre történik. A korai szakaszban a filmképződés sebessége nagyobb, mint az oldódás sebessége, ami a film folyamatos vastagodásához vezet. A vastagság növekedésével az ellenállás növekszik, lelassítva a filmképződés sebességét, amíg az egyenlő lesz az oldódási sebességgel, ekkor a film elér egy bizonyos vastagságot.
3. Az elektrolit szerepe: Az elektrolit oldatban lévő sav (például kénsav) az oxidfilm feloldására szolgál. A film képződési és oldódási reakciói a kiegyensúlyozott állapot eléréséig korlátlanul folytatódnak.
4. Egyéb tényezők: A film vastagságát és minőségét olyan tényezők befolyásolják, mint az áramsűrűség, feszültség, hőmérséklet és idő. A különböző folyamatok az oxidfilm vastagságában, szerkezetében és tulajdonságaiban eltéréseket okozhatnak. Fontos megjegyezni, hogy az oxidfilm képződési folyamata összetett kémiai folyamat, és folyamatban van a konkrét mechanizmusainak kutatása.
Folyamatábra
1. Zsírtalanítás: Eltávolítja a zsírt és a szennyeződést a felületről, biztosítva az oxidfilm minőségét.
2. Lúgos maratás: Tovább távolítja el a felületről a szennyeződéseket, mikroszkóposan érdessé teszi, ami fokozza az oxidfilm tapadását.
3. Polírozás: Eltávolítja a felületi foltokat, így az aljzat felülete simább lesz.
4. Anódos oxidáció: Oxid filmet képez az aljzaton, védelmet és dekorációt biztosítva.
5. Tömítés: Lezárja az oxidfilm pórusait, javítva annak korrózióállóságát és kopásállóságát.
Befolyásoló tényezők
A következő tényezők befolyásolják az anódos oxidáció kimenetelét:
1. Elektrolit:
- Típus: A különböző elektrolitok eltérő oxidfilm-tulajdonságokat eredményeznek, például kénsav elektrolit esetén nagyobb keménységet.
- Koncentráció: Befolyásolja az oxidfilm növekedési sebességét és minőségét.
2. Feszültség:
- Magnitude: Meghatározza az oxidfilm növekedési sebességét és vastagságát; túlzott vagy túl alacsony feszültség egyenetlen vagy rossz minőségű filmeket eredményezhet.
3. Idő:
- Időtartam: Befolyásolja az oxidfilm vastagságát; hosszabb idő vastagabb filmekhez vezethet, de a túlzott idő csökkentheti a film teljesítményét. Ezek a tényezők egymással összefüggenek, és gondos ellenőrzést igényelnek a kívánt anódos oxidációs hatás eléréséhez.
Az anódoxid film színe
Az anódoxid film színét a következők befolyásolhatják:
1. Természetes színezés: Meghatározott elektrolit- és folyamatkörülmények között maga az oxidfilm bizonyos színt mutathat.
Elektrolitikus színezés: Az anódos oxidációt követően a terméket egy fémsókat tartalmazó elektrolitba helyezik az elektrolízishez, lehetővé téve a fémionok bejutását az oxidfilm mikropórusaiba, és ennek hatására megváltozik a színe.
Kémiai színezés: Szerves vagy szervetlen színezékeket használnak az oxidfilm színezésére, így specifikus színt adnak neki.
Interferencia színezés: Ez a fény interferencia elvét használja fel az oxidfilm színének létrehozására.
Általában természetes öregedést és kémiai színezést használnak bizonyos színek eléréséhez.
Az anódoxid film vastagsága
Az anódoxidok vastagsága általában a következő kategóriákba sorolható:
1. Vékony oxidfilm: jellemzően 5 mikrométernél kisebb vastagságú.
2. Közepes vastagságú oxidfilm: 5-25 mikrométer vastagságú.
3. Vastag oxidfilm: Több mint 25 mikrométer vastag.
A gyakorlati alkalmazásokban az oxidfilm vastagságát egyedi követelmények és termékigények alapján választják meg.
Különböző vastagságú anódoxid filmek előállításához a következő módszerek használhatók a beállításhoz:
1. Állítsa be az oxidációs időt: Az oxidációs idő meghosszabbítása lehetővé teszi az oxidfilm fokozatos vastagodását.
2. Az áramsűrűség módosítása: Az áramsűrűség megfelelő növelése vagy csökkentése befolyásolja az oxidfilm növekedési sebességét és vastagságát.
3. Az elektrolit hőmérsékletének szabályozása: A hőmérséklet-változások befolyásolják a reakciósebességet és így az oxidfilm vastagságát.
4. Módosítsa az elektrolit képletet: A különböző elektrolit formulák eltérő oxidfilm növekedési sebességet eredményezhetnek.
Anódoxid film vastagsági vizsgálata
A vizsgálati módszerek a következők:
1. Szemrevételezés: a film színének, egyenletességének és hibáinak vizuális megfigyelése.
2. Vastagságmérés: Vastagságmérővel mérjük a film vastagságát.
3. Mikrokeménységi vizsgálat: A film keménységének meghatározása.
4. Korrózióállósági vizsgálat: A fólia korrózióállóságának felmérése merítési tesztekkel, sópermet tesztekkel stb.
Szabványok:
1. GB/T 5237.{2}} „Alumínium és alumíniumötvözet építési profilok – 2. rész: Eloxált profilok”: Ez a szabvány követelményeket és vizsgálati módszereket határoz meg az eloxált profilokra.
2. ISO 520854 „Alumínium és alumíniumötvözetek anódoxid fólia”: A nemzetközi szabványok az anódoxid filmek teljesítményére vonatkoznak.
Az anódoxidáció jövőbeli kilátásai
1. Széles alkalmazási kör: Az anódos oxidációs technológiát széles körben alkalmazzák számos területen, például a repülőgépiparban, az autóiparban, az elektronikában, az építőiparban stb. Ezen iparágak fejlődésével az anódos oxidációs termékek iránti kereslet tovább fog növekedni.
2. A teljesítmény előnyei: Az anódoxid filmek kiváló korrózióállósággal, kopásállósággal és dekoratív tulajdonságokkal rendelkeznek, megfelelnek a különböző termékek teljesítménykövetelményeinek.
3. Technológiai fejlődés: A technológia folyamatos innovációjával és fejlesztésével az anódos oxidációs folyamatok hatékonyabbá és környezetbarátabbá válnak, tovább bővítve alkalmazási körüket.
4. Zöld környezetvédelmi trend: A környezetbarát felületkezelési technológiákat egyre jobban értékelik, és mint környezetbarát folyamat, az anódos oxidáció jobban megfelel a piaci igényeknek.