建筑行業(yè)所使用的鋁材電化學(xué)氧化專題

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建筑行業(yè)的鋁材是需要經(jīng)過氧化表面處理的，通過陽極和陰極的化學(xué)氧化反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)；將鋁材的陽極置于電解質(zhì)溶液中，利用電解作用，使其表面形成氧化鋁薄膜的過程，稱為鋁及鋁合金的陽極氧化處理。鋁陽極氧化的原理實(shí)質(zhì)上就是水電解的原理。當(dāng)電流通過時(shí)，將發(fā)生以下的反應(yīng)：

　　在陰極上，按下列反應(yīng)放出 H2：2H + +2e → H2

　　在陽極上，4OH – 4e→ 2H2O + O2，析出的氧不僅是分子態(tài)的氧 (O2)，還包括原子氧(O)，以及離子氧(O-2)，通常在反應(yīng)中以分子氧表示。作為陽極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無水的12O3膜：4A1 + 3O2 = 2A12O3 + 3351J 應(yīng)指出，生成的氧并不是全部與鋁作用。

　　一部分以氣態(tài)的形式析出。陽極氧化的種類陽極氧化早就在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。冠以不同名稱的方法繁多，歸納起來有以下幾種分類方法：

　　按電流型式分有：直流電陽極氧化；交流電陽極氧化；以及可縮短達(dá)到要求厚度的生產(chǎn)時(shí)間，膜層既厚又均勻致密，且抗蝕性顯著提高的脈沖電流陽極氧化。按電解液分有：硫酸、草酸、鉻酸、混合酸和以磺基有機(jī)酸為主溶液的自然著色陽極氧化。型材散熱器按膜層性質(zhì)分有：普通膜、硬質(zhì)膜(厚膜)、瓷質(zhì)膜、光亮修飾層、半導(dǎo)體作用的阻擋層等陽極氧化。直流電硫酸陽極氧化法的應(yīng)用最為普遍，這是因?yàn)樗哂羞m用于鋁及大部分鋁合金的陽極氧化處理；膜層較厚、硬而耐磨、封孔后可獲得更好的抗蝕性；膜層無色透明、吸附能力強(qiáng)極易著色；處理電壓較低，耗電少；處理過程不必改變電壓周期，有利于連續(xù)生產(chǎn)和實(shí)踐操作自動(dòng)化；硫酸對(duì)人身的危害較鉻酸小，貨源廣，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。近十年來，我國的建筑業(yè)逐步使用鋁門窗及其它裝飾鋁材，它們的表面處理生產(chǎn)線都是采用這種方法。

　　陽極氧化膜結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用

　　1) 陽極氧化膜的結(jié)構(gòu) 陽極氧化膜由兩層組成，多孔的厚的外層是在具有介電性質(zhì)的致密的內(nèi)層上成長起來的，后者稱為阻擋層(亦稱活性層)。

　　　(1) 阻擋層阻擋層是由無水的A12O3所組成，薄而致密，具有高的硬度和阻止電流通過的作用。

　　　(2) 多孔的外層氧化膜多孔的外層主要是由非晶型的A12O3及少量的r-A12O3.H2O還含有電解液的陰離子。氧化膜的絕大部分優(yōu)良特性，如抗蝕、耐磨、吸附、絕緣等性能都是由多孔外層的厚度及孔隙率所決定的，然而這兩者卻與陽極氧化條件密切相關(guān)，

　　因此可通過改變陽極化條件來獲得滿足不同使用要求的膜層。膜厚是陽極氧化制品一個(gè)很主要的性能指針，其值的大小直接影響著膜層耐蝕、耐磨、絕緣及化學(xué)著色能力。在常規(guī)的陽極氧化過程中，膜層隨著時(shí)間的增加而增厚。在逹到最大厚度之后，則隨著處理時(shí)間的延長而逐漸變薄，有些合金如A1-Mg、A1-Mg-Zn合金表現(xiàn)得特別明顯。因此，氧化的時(shí)間一般控制在逹最大膜厚時(shí)間之內(nèi)。

　　2) 陽極氧化膜的性質(zhì)與應(yīng)用

　　陽極氧化膜具有較高的硬度和耐磨性、極強(qiáng)的附著能力、較強(qiáng)的吸附能力、良好的抗蝕性和電絕緣性及高的熱絕緣性。由于這些特異的性能，使之在各方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。以鋁或鋁合金制品為陽極置于電解質(zhì)溶液中，利用電解作用，使其表面形成氧化鋁薄膜的過程，稱為鋁及鋁合金的陽極氧化處理。鋁陽極氧化的原理實(shí)質(zhì)上就是水電解的原理。當(dāng)電流通過時(shí)，將發(fā)生以下的反應(yīng)：在陰極上，按下列反應(yīng)放出H2：2H ++2e → H2 在陽極上，4OH – 4e→ 2H2O + O2，析出的氧不僅是分子態(tài)的氧 (O2)，還包括原子氧(O)，以及離子氧(O-2)，通常在反應(yīng)中以分子氧表示。作為陽極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無水的A12O3膜：

　　4A1 + 3O2 = 2A12O3 + 3351J 應(yīng)指出，生成的氧并不是全部與鋁作用，一部分以氣態(tài)的形式析出。

　　陽極氧化的種類陽極氧化早就在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。冠以不同名稱的方法繁多，歸納起來有以下幾種分類方法：

　　按電流型式分有：直流電陽極氧化；交流電陽極氧化；以及可縮短達(dá)到要求厚度的生產(chǎn)時(shí)間，膜層既厚又均勻致密，

　　且抗蝕性顯著提高的脈沖電流陽極氧化。

　　按電解液分有：硫酸、草酸、鉻酸、混合酸和以磺基有機(jī)酸為主溶液的自然著色陽極氧化。

　　按膜層性質(zhì)分有：普通膜、硬質(zhì)膜(厚膜)、瓷質(zhì)膜、光亮修飾層、半導(dǎo)體作用的阻擋層等陽極氧化。

　　直流電硫酸陽極氧化法的應(yīng)用最為普遍，

　　這是0因?yàn)樗哂羞m用于鋁及大部分鋁合金的陽極氧化處理；膜層較厚、硬而耐磨、封孔后可獲得更好的抗蝕性；膜層無色透明、吸附能力強(qiáng)極易著色；處理電壓較低，耗電少；處理過程不必改變電壓周期，

　　有利于連續(xù)生產(chǎn)和實(shí)踐操作自動(dòng)化；硫酸對(duì)人身的危害較鉻酸小，貨源廣，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。近十年來，

　　今后，各種優(yōu)質(zhì)的鋁材將更多的應(yīng)用到建筑領(lǐng)域，本專題提供一定的參考價(jià)值，希望能使閱讀者能受益。

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