江苏阿尔泰铝材科技有限公司

电解液温度、浓度和电流密度对铝合金型材硬质阳较氧化工艺的影响

电解液温度是影响硬质阳较氧化的重要因素，随着电解液温度的升高，硬质阳较氧化幕墙铝型材截面膜的溶解速度加快，这固然对氧化膜厚度有一定的影响，不过在一定温度范围内不十分明显，但对硬度的影响非常明显，随温度的降低，硬度迅速加大.

　　电流密度是影响铝合金型材硬质阳较氧化另一重要因素。一般硬质阳较氧化膜的厚度与通过电量成正比。要在短时间内得到必要的膜厚，工业铝型材应在高电流密度和低电解液温度等条件下处理。提高电流密度，不仅可以加快硬质阳较氧化膜的成膜速度，而且能够增加氧化膜的厚度与硬度。但电流密度过大，因氧化过程中会产生大量的热量，使工件产生局部过热现象，氧化膜因而发生局部溶解，使生成的膜不均匀，疏松多孔，甚至烧伤试件。为了防止烧蚀，生成性能优良的膜，要根据不同材质选择适当的电流密度，通常电流为2～5 A/dm²。

　　电解液温度和电流密度对氧化膜的耐磨性也有一定影响。1960年代Elze研究了电解液温度和电流密度对硬质阳较氧化的影响，并通过喷磨试验对温度和电流密度的影响进行了评价，试验表明，阳较氧化膜的耐磨性随着电解液温度的降低和电流密度的增加而呈增加的趋势。Koizumi利用泰(Taber)氏试验获得了大致相同的结论，研究表明氧化膜耐磨性非常大值出现在0~5℃。因此降低槽液温度，增加搅拌等方式可以获得具有更好耐磨性的硬质阳较氧化膜。

　　铝及铝合金型材在硬质阳较氧化过程中，氧化膜的生成和氧化膜在电解液中的化学溶解同时存在，其中影响氧化膜生长速度的主要因素是电流密度，影响氧化膜化学溶解的主要因素是电解液的类型、温度和浓度。与普通阳较氧化相比，硬质阳较氧化所需的电解液浓度和温度较低，电流密度非常大。另外硬质阳较氧化所用的外加电压一般高于普通阳较氧化的，这就会导致工件附近局部区域温度高，为此硬质阳较氧化设备对于冷却能力的要求更高。

　　在一般情况下阳较氧化膜的较限膜厚随电解液浓度的提高而下降，降低电解液的浓度有利于膜厚的增长。Tyukina等在早期就对硫酸浓度对硬质阳较氧化膜厚度的影响进行了研究，在0℃的含98 g/L、196 g/L、294 g/L硫酸的电解液中进行阳较氧化处理，结果表明随着硫酸浓度的提高所获得的非常大较限膜厚呈下降趋势。

　　铝合金型材硬质阳较氧化膜的成膜效率随着电解液浓度的提高而下降，这是因为电解液浓度提高，氧化膜的溶解作用也随之提高。另外提高电解液浓度，氧化膜的孔隙率随之升高，透明度更好、吸附性增强（对于染色比较有利）。降低电解液浓度所得氧化膜的密度加大、孔隙率降低、硬度加大、耐磨性提高。若电解液中含有农业生产体系酸，如草酸等，此时电解液对氧化膜的溶解作用就会减弱，但是随着草酸浓度的提高，氧化膜的颜色则逐步加深。

　　Tioffipsori比较了10%（体积分数）与20%（体积分数）硫酸DC硬质阳较氧化膜的性能，结果表明10%硫酸的膜硬度很高，可以达到400~500HV，膜厚可达100μm；而20%硫酸的氧化膜，低铜铝合金型材的硬度稍高而高铜铝合金型材的较低，膜厚大约为70μm。进一步研究表明，低铜含量铝合金型材在1%～5%（体积分数）H2SO4溶液中，0℃直流硬质阳较氧化所获断桥铝材设备得的氧化膜不均匀，但是硬度很高；在浓度约为7.5%（体积分数）H2SO4溶液中，在低铜2XXX系及6XXX系合金表面可获得正常的膜，但对于高铜合金在直流电压下也只能获得壁垒膜；硫酸浓度在7.5%~21%（体积分数）时，对于大多数铝合金型材均可以获得较满意的硬质阳较氧化膜；但当硫酸的浓度超过21%（体积分数）时，由于电解液对膜的溶解能力加强，氧化膜的硬度和耐磨性均呈下降趋势，并且非常大较限膜厚也变小。