電鍍是在表面添加一層金屬保護(hù)層。陽極氧化是把表面一層人為按要求用電化學(xué)進(jìn)行氧化,用這層氧化層作保護(hù)層。鋁不好電鍍,但氧化鋁很硬(可作磨料),化學(xué)性能又特好(不會(huì)再氧化,不受酸腐蝕),比一般金屬還好,還可以染成各種顏色。所以鋁件一般用陽極氧化。
電鍍就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程,是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止金屬氧化(如銹蝕),提高耐磨性、導(dǎo)電性、反光性、抗腐蝕性(硫酸銅等)及增進(jìn)美觀等作用。不少硬幣的外層亦為電鍍。
電鍍時(shí),鍍層金屬或其他不溶性材料做陽極,電鍍待鍍的工件做陰極,鍍層金屬的陽離子在待鍍工件表面被還原形成鍍層。為排除其它陽離子的干擾,且使鍍層均勻、牢固,需用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液,以保持鍍層金屬陽離子的濃度不變。
電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層,改變基材表面性質(zhì)或尺寸。電鍍能增強(qiáng)金屬的抗腐蝕性(鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬)、增加硬度、防止磨耗、提高導(dǎo)電性、光滑性、耐熱性和表面美觀。
電鍍需要一個(gè)向電鍍槽供電的低壓大電流電源以及由電鍍液、待鍍零件(陰極)和陽極構(gòu)成的電解裝置。其中電鍍液成分視鍍層不同而不同,但均含有提供金屬離子的主鹽,能絡(luò)合主鹽中金屬離子形成絡(luò)合物的絡(luò)合劑,用于穩(wěn)定溶液酸堿度的緩沖劑,陽極活化劑和特殊添加物(如光亮劑、晶粒細(xì)化劑、整平劑、潤(rùn)濕劑、應(yīng)力消除劑和抑霧劑等)。
電鍍過程是鍍液中的金屬離子在外電場(chǎng)的作用下,經(jīng)電極反應(yīng)還原成金屬原子,并在陰極上進(jìn)行金屬沉積的過程。因此,這是一個(gè)包括液相傳質(zhì)、電化學(xué)反應(yīng)和電結(jié)晶等步驟的金屬電沉積過程。
在盛有電鍍液的鍍槽中,經(jīng)過清理和特殊預(yù)處理的待鍍件作為陰極,用鍍覆金屬制成陽極,兩極分別與直流電源的正極和負(fù)極聯(lián)接。電鍍液由含有鍍覆金屬的化合物、導(dǎo)電的鹽類、緩沖劑、pH調(diào)節(jié)劑和添加劑等的水溶液組成。通電后,電鍍液中的金屬離子,在電位差的作用下移動(dòng)到陰極上形成鍍層。陽極的金屬形成金屬離子進(jìn)入電鍍液,以保持被鍍覆的金屬離子的濃度。
在有些情況下,如鍍鉻,是采用鉛、鉛銻合金制成的不溶性陽極,它只起傳遞電子、導(dǎo)通電流的作用。電解液中的鉻離子濃度,需依靠定期地向鍍液中加入鉻化合物來維持。電鍍時(shí),陽極材料的質(zhì)量、電鍍液的成分、溫度、電流密度、通電時(shí)間、攪拌強(qiáng)度、析出的雜質(zhì)、電源波形等都會(huì)影響鍍層的質(zhì)量,需要適時(shí)進(jìn)行控制。
首先電鍍液有六個(gè)要素:主鹽、附加鹽、絡(luò)合劑、緩沖劑、陽極活化劑和添加劑。
電鍍?cè)戆膫€(gè)方面:電鍍液、電鍍反應(yīng)、電極與反應(yīng)原理、金屬的電沉積過程。
陽極氧化(anodic oxidation),金屬或合金的 電化學(xué)氧化。鋁及其合金在相應(yīng)的電解液和特定的工藝條件下,由于外加電流的作用下,在鋁制品( 陽極)上形成一層 氧化膜的過程。陽極氧化如果沒有特別指明,通常是指硫酸陽極氧化。
為了克服鋁合金 表面硬度、耐磨損性等方面的缺陷,擴(kuò)大應(yīng)用范圍,延長(zhǎng)使用壽命, 表面處理技術(shù)成為鋁合金使用中不可缺少的一環(huán),而陽極氧化技術(shù)是目前應(yīng)用最廣且最成功的。
所謂鋁的陽極氧化是一種 電解氧化過程,在該過程中,鋁和鋁合金的表面通常轉(zhuǎn)化為一層氧化膜,這層氧化膜具有保護(hù)性、裝飾性以及一些其他的功能特性。從這個(gè)定義出發(fā)的鋁的陽極氧化,只包括生成陽極氧化膜這一部分工藝過程。
將金屬或合金的制件作為陽極,采用電解的方法使其表面形成氧化物薄膜。 金屬氧化物薄膜改變了表面狀態(tài)和性能,如表面著色,提高 耐腐蝕性、增強(qiáng)耐磨性及硬度,保護(hù)金屬表面等。例如 鋁陽極氧化,將鋁及其合金置于相應(yīng)電解液(如硫酸、 鉻酸、 草酸等)中作為陽極,在特定條件和外加電流作用下,進(jìn)行電解。
陽極的鋁或其合金氧化 ,表面上形成 氧化鋁薄層 ,其厚度為5~30微米 ,硬質(zhì)陽極氧化膜可達(dá)25~150微米 。
陽極氧化后的鋁或其合金,提高了其硬度和耐磨性,可達(dá)250~500千克/平方毫米,良好的耐熱性 ,硬質(zhì)陽極氧化膜熔點(diǎn)高達(dá)2320K ,優(yōu)良的絕緣性 ,耐擊穿電壓高達(dá)2000V ,增強(qiáng)了抗腐蝕性能 ,在ω=0.03NaCl鹽霧中經(jīng)幾千小時(shí)不腐蝕。
氧化膜薄層中具有大量的微孔,可吸附各種潤(rùn)滑劑,適合制造發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸或其他耐磨零件;膜微孔吸附能力強(qiáng)可著色成各種美觀艷麗的色彩。有色金屬或其合金(如鋁、鎂及其合金等)都可進(jìn)行陽極氧化處理,這種方法廣泛用于機(jī)械零件,飛機(jī)汽車部件,精密儀器及無線電器材,日用品和建筑裝飾等方面。
一般來講陽極都是用鋁或者鋁合金當(dāng)作陽極,陰極則選取鉛板,把鋁和鉛板一起放在水溶液,這里面有硫酸、草酸、鉻酸等,進(jìn)行電解,讓鋁和鉛板的表面形成一種氧化膜。在這些酸中,最為廣泛的是用硫酸進(jìn)行的陽極氧化。
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