铝及其合金的氧化

第十八章　铝及其合金的氧化

铝及其合金是一种优良的轻金属材料，具有小密度、高比强度、良好的导热和导电性，易于成形、无低温脆性等优点，广泛应用于航空航天工业及建筑材料、交通工具、电子产品等领域，尤其是新近发展起来的铝的复合材料，更具有广泛的应用前景。

铝对氧亲和力很强，在大气中表面形成一层透明的氧化薄膜，氧化膜的主要化学成分为非晶的Al₂O₃，具有很好的抗氧化性，但自然界形成的氧化铝薄膜非常薄，只有几个纳米，其抗蚀性和耐磨性都满足不了要求，通过电解方法和化学氧化方法，可以获得较厚的氧化膜，膜厚可达几十到几百微米。在氧化溶液介质中进行化学处理的方法称为化学氧化。化学氧化得到的氧化膜较薄。阳极氧化是在电解溶液中，以工件作为阳极，在一定的电流密度下进行电解处理，而获得较厚氧化膜的方法。阳极氧化是目前工业上应用最广泛的一种氧化方法。根据氧化膜的用途，大体可分为如下几种类型。

(1)防护性氧化膜:主要用于提高铝制品的表面耐蚀性。通过阳极氧化和化学方法都可以获得。

(2)防护装饰性氧化膜:除了提高耐蚀性外，还能使工件表面获得不同的鲜艳的色彩，这类氧化膜大多通过阳极氧化方法获得。

(3)功能性氧化膜:在特定的电解溶液中，在氧化膜表面沉积所需要的物质，从而达到特殊的功能。通过阳极氧化和化学方法都可以获得。按氧化膜的用途，大体可分为如下几种。

①硬质氧化膜:主要目的是提高铝表面氧化膜的耐磨性，通常也称为硬质氧化处理，获得的表面氧化膜的硬度可达300HV以上。

②自润滑氧化膜:先进行硬质氧化处理，在此基础上，通过沉积的方法，在硬质膜的多孔层中沉积MoS₂、(CF)_n等固体润滑剂，以降低铝材的表面摩擦系数。

③导电性氧化膜:通过化学氧化法可以获得具有导电性的氧化膜，主要用于电器元件的处理，但这类氧化膜一般都很薄。

④磁性氧化膜:在多孔层中阳极氧化，沉积上一些金属离子，如Fe、Co和Ni等，主要用在各种记忆材料中。

⑤绝缘氧化膜:一般的阳极氧化膜都有较好的绝缘效果。

⑥光吸收氧化膜:在多孔层中沉积铁系金属，可以获得黑色金属氧化膜，主要用于黑色系列的集热板等。