⑶铝及铝合金阳极氧化膜的特点
①功能性：可以通过封孔处理以提高其保护性，也可在孔隙 中沉积特殊性能的物质而获得某些特殊功能，从而形成多 种多样的功能性膜层。
②吸附性：由于氧化膜呈现多孔结构，且微孔的活性较高， 有很好的吸附性。氧化膜对各种染料、盐类、润滑剂、石 蜡、干性油、树脂等均表现出很高的吸附能力。
4.1.4 表面转化膜用途
⑴提高材料的耐蚀性 ；氧化或磷化 ⑵提高材料的减摩耐磨性；磷化 ⑶提高材料的装饰性 ；钝化 ；着色 ⑷用作涂装底层；磷化膜 ⑸绝缘；磷化膜 ⑹防爆；瓦斯，粉尘，铝及铝合金与不锈钢
碰撞易通过铝热反应发生火花引爆。
• 4.2 阳极氧化
• 4.2.1 铝及铝合金的阳极氧化 • 4.2.2 铝阳极氧化膜的着色和封闭 • 4.2.3 镁合金阳极氧化
• 铝及铝合金进行阳极氧化时，由于电解质 是强酸性的，阳极电位较高，因此阳极反 应首先是水的电解，产生初生态的[O]，氧 原子立即对铝发生氧化反应，生成氧化铝， 即薄而致密的阳极氧化膜。阳极发生的反 应如下：
H2O-2e-→[O]+2H+
2Al+3[O]→A12O3
阴极只是起导电作用和析氢反应：
4.1 转化膜技术简介
• 转化膜是指由金属的外层原子和选配的介质的阴 离ne
镁合金摩托车端盖磷酸盐转化膜
它的生成必须有基底金属的 直接参与，也就是说，它是 处在表层的基底金属直接同 选定介质中的阴离子反应， 使之达成自身转化的产物 （MmAn）。
易实现机械化或自动化作业，生产效 率高，转化处理周期短、成本低，但 设备投资大
无需专用处理设备，投资最省、工艺 灵活简便。但生产效率低、转化膜性 能差、膜层质量不易保证
适用范围
可处理各类零件，尤其适用 于几何形状复杂的零件。常用 于铝合金的化学氧化、钢铁氧 化或磷化、锌材钝化等
适用于铝、镁、钛及其合金阳 极氧化处理。可获得各种性能 的化学转化膜
• 由此可见，化学转化膜的形成实际上 可以看作是受控的金属腐蚀的过程。
• 电子是视为反应产物来表征的。化学 转化膜的形成既可是金属/介质界面间 的纯化学反应，也可以是在施加外电 源的条件下所进行的电化学反应。
4.1.1 转化膜的分类
• 按是否存在外加电流分类：化学转化膜与电化学转化膜 • 按膜的主要组成物分类：氧化物膜；铬酸盐膜、磷酸盐膜
第四章 转化膜技术
目录
• 4.1 转化膜技术简介 • 4.2 阳极氧化 • 4.3 微弧氧化 • 4.4 化学氧化 • 4.5 金属的磷化 • 4.6 金属的铬酸盐钝化 • 4.7 着色处理技术 • 思考题
• 4.1 转化膜技术简介
• 4.1.1 转化膜的分类
• 4.1.2 化学转化膜常用处理方法 • 4.1.3 防护性能 • 4.1.4 表面转化膜用途
及草酸盐膜等 • 按界面反应类型：转化膜与伪转化膜两类 • 按基体金属种类：钢铁转化膜、铝材转化膜、锌材转化膜、
铜材转化膜及镁材转化膜 • 按用途分：涂装底层转化膜、塑性加工用转化膜、除锈用
转化膜、装饰性转化膜、减摩或耐磨性转化膜及绝缘性转 化膜等 • 按形成膜层时所采用的介质分：氧化物膜 －氧化 ；磷酸 盐膜 －磷化 ；铬酸盐膜 －钝化
4.2.1 铝及铝合金的阳极氧化
• 铝阳极氧化是将铝及其合金置于相应电解液（如硫酸、铬 酸、草酸等）中作为阳极，在特定条件和外加电流作用下， 进行电解。
⑴ 原理
铝是两性金属，铝表面氧化物膜的生成既与点位有关，也与 溶液的pH值有关。
一般认为，铝和铝合金在碱性和酸性两种电 解液里都能进行阳极氧化，最常用的是酸性电解 液， 工业上铝及铝合金的进行阳极氧化时，所用 的电解液一般为中等溶解能力的酸性溶液，如硫 酸、铬酸、草酸等，铅作为阴极，仅起导电作用。
4.2 阳极氧化
阳极氧化的主要用途包括以下几点：
⑴ 作为防护层：阳极氧化膜在空气中有足够的稳 定性，能够大大提高铝制品表面的耐蚀性能。
⑵ 作为防护-装饰层：在硫酸溶液中进行阳极氧 化得到的膜具有较高的透明度，经着色处理后能 得到各种鲜艳的色彩，在特殊工艺条件下还可以 得到具有瓷质外观的氧化层。
⑶ 作为耐磨层：阳极氧化膜具有很高的硬度，可 以提高制品表面的耐磨性。
4.1.2 化学转化膜常用处理方法
化学转化膜常用方法、特点及适用范围
方法 浸渍法 阳极化法 喷淋法 刷涂法
特点
工艺简单易控制，由预处理、转化处 理、后处理等多种工序组合而成。投 资与生产成本较低、生产效率较低、 不易自动化
阳极氧化膜比一般化学氧化膜性能更 优越。需外加电源设备，电解磷化可 加速成膜过程
2H++2e-→H2↑ 同时酸对铝和生成的氧化膜进行化学溶解：
2Al+6H+→2Al3++3H2↑
A12O3+6H+→2A13++3H2O 因此,氧化膜的生长与溶解同时进行，只是在 氧化的不同阶段两者的速度不同，当膜的 生长速度和溶解速度相等时，膜的厚度才 达到定值。
⑵铝阳极氧化膜的结构
铝及铝合金的氧化膜具有蜂窝状结构，如下图所示。其规 则的微孔垂直于表面．其结构单元尺寸、孔径、壁厚和阻 挡层厚等参数均可由电解液成分和工艺参数控制。一般来 说，孔的长度(膜厚)为孔径的1000倍以上。孔隙率通常在 10％左右，硬质膜的孔隙率可以降至2％～4％，建筑用氧 化膜的孔隙率约为11％。
⑷ 作为绝缘层：阳极氧化膜具有很高的绝缘电阻和 击穿电压，可以用作电解电容器的电介质或电器 制品的绝缘层。
⑸ 作为喷漆底层：阳极氧化膜具有多孔性和良好的 吸附特性，作为喷漆或其他有机覆盖层的底层， 可以提高漆或其他有机物膜与基体的结合力。
⑹ 作为电镀底层：利用阳极氧化膜的多孔性，可以 提高金属镀层与基体的结合力。
适用于几何形状简单、表面腐 蚀程度较轻的大批量零件
适用于大尺寸工件局部处理或 小批零件以及转化膜局部修理
4.1.3 防护性能
• 主要是依靠将化学性质活泼的金属单质转化为化 学性质不活泼的金属化合物，如氧化物、铬酸盐、 磷酸盐等，提高金属在环境中的热力学稳定性。
一般来说，化学转化膜的防护效果取决于下列几个因素。 ①被处理基体金属的本质。 ②转化膜的类型、组成和结构。 ③膜层的处理质量，如与基体金属的结合力、孔隙率等。 ④使用的环境。