铝的硬质阳极氧化最常用的槽液是硫酸溶液,硫酸溶液虽然成本低,但对铝阳极氧化膜的腐蚀性较大,考虑到硬质阳极氧化膜特殊性能的要求和扩大铝合金硬质阳极氧化膜的品种,寻找腐蚀性较小的非硫酸电解溶液是当务之急。以下几种是非硫酸电解溶液:
(1)有机酸和硫酸盐溶液 早期硬质阳极氧化膜的开发从草酸开始,但由于外加电压高,并未得到推广使用。后来开发出两种非硫酸溶液配方,分别是:(A)80g/L草酸与55g/L甲酸,电流密度为6A/dm2,电压从25V升到60V,得到灰色或黑色膜;(B)240g/L硫酸氢钠与100g/L柠檬酸,电压升到50V~100V,得到褐色或黑色膜。上述两种溶液配方可制备出厚度达200μm的硬质阳极氧化膜。
(2)磺酸溶液 早期在德国基于获得较致密的硬质阳极氧化膜的目标,用磺酸部分替代硫酸减轻硫酸对膜的腐蚀作用,已经在室温得到耐磨的硬质氧化膜。之后这类槽液用到阳极氧化膜的整体着色上,磺酸溶液在整体着色方面的应用远超过硬质阳极氧化膜,磺酸溶液可以得到比较致密的硬质阳极氧化膜。
(3)草酸和二羟基乙酸溶液 硬质阳极氧化也可以在下列二元酸的溶液中进行:(A)浓度为1~100g/L的草酸或二羟基乙酸;(B)浓度从10g/L至饱和的各种浓度的二元酸和多元酸溶液,这类酸的品种很多,如二羟基乙酸、丙二酸、酒石酸、柠檬酸、羟基丁二酸(苹果酸)和二羟基乙酸等。(www.daowen.com)
(4)以酒石酸为基础的溶液 以1mol/L酒石酸、羟基丁二酸(苹果酸)或丙二酸为基础,加入0.15~0.2mol/L草酸。这种槽液可在温度40~50℃下反应,外加电压40~60V,维持电流密度在5A/dm2不至于粉化,维氏显微硬度可达300~470HV。由于冷却达到低温需要消耗大量电能,这个工艺可以在高于室温很多时实现,因此可以明显降低成本。
(5)雷诺电解液 雷诺多用途电解溶液已经在光亮阳极氧化和建筑阳极氧化方面采用,该溶液的第三个用途是硬质阳极氧化。该溶液成分是在14%~24%(质量分数)硫酸中加入2%~4%(体积分数)MAE(2份甘油加3份70%羟基乙酸),硬质阳极氧化的温度是15~21℃,电流密度为2.4~6A/dm2,铝含量为4~8g/L,膜厚可达到100μm以上。
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