铝合金表面阳极氧化处理及膜层的散热性能

通过阳极氧化在铝合金表面制备氧化铝薄膜,可提高铝基板绝缘及散热性能,是一种理想的发光二级管(LED)封装基板。在平行对电板模式下,采用直流电源,分别在硫酸和草酸体系中在1A90铝板表面制备了均匀、有序、纳米级孔洞结构的氧化铝薄膜。通过扫描电镜观察氧化膜的形貌并测量膜厚,采用高压电源测试了氧化膜的击穿电压。通过定值电阻通电模拟了LED放热,测试了氧化膜铝基板的散热能力。研究了电流密度、电解液类型及浓度、电极间距对氧化膜表面形貌、电绝缘及散热性的影响。结果表明:硫酸和草酸溶液中,随电流密度增加,氧化膜孔洞逐渐变大,孔壁变薄,当电流密度过大时,氧化膜表面杂乱无章;随电流密度增加,膜厚先增后减,电解液浓度对氧化膜形貌影响较小;硫酸溶液中所得氧化膜更致密、更厚;采用0.8 mol/L硫酸溶液,电极间距为7.5cm,电流密度为5.3 A/dm2时,可制备厚24μm,孔径约25 nm的氧化膜,其击穿电压达2.46 kV,散热性能良好。     

电解液组成及工艺条件对镁合金微弧氧化过程的影响

在含有NaAlO2的电解液中以恒电流方式对镁合金进行微弧氧化。研究了电解液中NaAlO2、甘油、NaF的浓度以及电流密度和氧化时间对镁合金微弧氧化过程中电压-时间曲线和氧化膜厚度的影响。结果表明:电解液中只含有NaAlO2时即可产生火花放电现象,但得到的氧化膜较薄;甘油的加入可明显抑制尖端放电现象,NaF的加入可以显著增加氧化膜厚度,随着电流密度的增大,微弧氧化所需起火时间迅速缩短,而击穿电压并无明显变化,氧化膜厚度明显增加。采用扫描电子显微镜观察了镁合金微弧氧化陶瓷膜的微观形貌,在微弧氧化膜的表面存在明显的孔洞和放电通道,这些通道呈熔融状态结合在一起。     

电参数对Mg-7Gd-5Y-1.5Nd-0.5Zr镁合金微弧氧化膜的影响

针对Mg-7Gd-5Y-1.5Nd-0.5Zr高强耐热镁合金,采用微弧氧化工艺制备了表面防护层,研究了电流密度、电压、频率以及占空比等电参数对膜层厚度及形态的影响规律.研究表明,电压对氧化膜厚度影响显著,电流密度对氧化膜厚度有影响但不显著,占空比和频率对氧化膜厚度影响较小.随着电流及电压的增加,膜层表面微孔的尺寸逐渐增大;随频率和占空比的增加,膜层表面微孔的尺寸先增大后减小.     

3003铝合金阳极氧化、封闭工艺对其绝缘性能的影响

为了获得绝缘性良好的铝合金电池外壳,采用硫酸体系,在3003铝合金表面制备了阳极氧化膜并进行了封闭处理。研究了硫酸浓度、温度和时间对氧化膜外观及绝缘性的影响;考察了常温封闭、中温封闭、高温热水封闭对击穿电压及封闭质量的影响。结果显示:氧化膜耐直流击穿电压为1 000 V的最佳工艺:150~170 g/L H2SO4(ρ=1.84 g/cm3),1.0~5.0 g/L Al3+,温度20~25℃,时间50 min,电流密度为1.5 A/dm2;3种封闭均能较大地提高氧化膜的击穿电压,但提高幅度差别不大,高温热水封闭效果低于常温封闭和中温封闭。     

铝合金阳极氧化对氧化膜显微硬度和粘接性能的影响

为了获得膜层显微硬度和粘接强度都较高的铝合金阳极氧化工艺,通过阳极氧化在2024铝合金表面制备氧化膜,根据正交试验来确定氧化工艺参数对铝合金阳极氧化膜显微硬度和粘接性能的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)等分析氧化膜的相组成、化学组成和表面形貌,并研究电流密度对氧化膜厚度的影响以及氧化膜厚度对膜层显微硬度和粘接强度的影响。结果表明:氧化工艺参数对氧化膜显微硬度的影响程度为电流密度电解液中H_2SO_4浓度氧化时间;采用2种胶粘剂粘接后,氧化工艺参数对氧化膜粘接强度的影响程度有所不同,然而电流密度均为最主要的影响因素;经过阳极氧化处理,铝合金表面的显微硬度和粘接强度均有很大提高,快固结构胶的粘接强度比改性丙烯酸酯胶的高;铝阳极氧化膜的厚度随电流密度增加而增大,在适宜的电流密度范围内氧化膜厚度的增加会导致膜层显微硬度和粘接强度的增大;氧化膜的相组成为非晶结构,主要元素为Al和O,均不因电流密度的变化而变化;铝合金阳极氧化膜表面形貌的优劣、孔隙率与氧化膜显微硬度及粘接强度的大小密切相关。     

不同电流密度对锌表面含铈氧化膜耐蚀性的影响

采用电化学阳极氧化方法在锌表面制备了氧化膜,并研究了氧化膜的表面形貌、元素组成和耐蚀性。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究制得的氧化膜表面形貌及元素组成;采用X射线光电子能谱仪(XPS)分析氧化膜表面元素价态;通过Tafel曲线和交流阻抗谱(EIS)研究氧化膜的耐蚀性并探讨其耐蚀机理。结果表明:氧化膜中主要成分为ZnO和CeO2;电流密度能够影响氧化膜的表面形貌和元素组成,进而影响到氧化膜的耐蚀性。在一定范围内,膜层中铈含量随电流密度的增加而增加,当电流密度为12mA/cm2时,膜层中铈含量达到最高,耐蚀性最好;锌表面含铈氧化膜主要抑制了锌腐蚀的阴极过程。     

影响铝微弧氧化陶瓷层电绝缘性的工艺因素探讨

研究了工艺参数对铝微弧氧化陶瓷层电绝缘性能的影响规律。结果表明 ,在一定临界值内 ,电流密度增大和氧化时间延长均使微弧氧化层的绝缘性能提高。分析认为 ,绝缘性能提高的根本原因是陶瓷层厚度和致密性的增加 ;超过临界参数后 ,陶瓷层厚度和致密性有所下降 ,故击穿电压也随之下降。     

工艺条件对镁合金微弧氧化的影响

在含有Na2SiO3、NaF、甘油及KOH的电解液中以恒电流方式对AZ31B镁合金进行微弧氧化处理，研究了电解液组分、浓度、电流密度及氧化处理时间等对微弧氧化过程及膜层性能的影响．研究表明：随着电解质浓度的增加，起火时间、起火电压基本呈下降趋势，氧化膜厚度呈增长趋势；过量的NaF会抑制放电；甘油的存在可稳定电解液，抑制尖端放电，使膜层的厚度降低；电流密度的增加可以降低起火时间，增加氧化膜的厚度，对放电电压没有明显影响；随着氧化处理时间的延长，氧化膜的厚度不断增长．     

6063铝材微弧氧化最佳电流密度和槽液温度的探讨

目前的铝合金微弧氧化工艺存在电流密度高、槽液温度范围窄等不足,使其应用受到了限制.为此,从铝材低电流密度和宽槽液温度方面研究了6063铝材的微弧氧化工艺,探讨了微弧氧化工艺中电流密度及槽液温度对起弧电压、起弧时间及膜层厚度等的影响.结果表明,同等条件下,电流密度越大,则起弧电压越低,起弧时间越短,膜层越厚;槽液温度越高,则起弧电压越低,起弧时间越短,膜层越厚;在10 min内,得到12μm厚度的膜层,同等时间内比普通阳极氧化膜厚提高4倍;微弧氧化膜的表面显微硬度相对6063铝材高7倍以上.     

微弧氧化陶瓷膜层的性能及其应用

采用脉冲电源,对发动机活塞用铝合金（ＺＬ１０８）基体进行了微弧氧化处理,测定了陶瓷氧化物膜的表面粗糙度和膜层硬度,研究了电流密度和强化时间对陶瓷膜的硬度和耐磨性的影响,分析了影响表面粗糙度的因素,实验结果表明,随着电流密度和强化时间增加,膜层的表面度增大,而膜层硬度则在电流密度超过８Ａ／dm^2后趋于稳定,基机 归固于陶瓷氧化膜在强电流密度下烧结,实验条件下对磨损结果表明,铝合金活塞的耐磨性,经微弧氧化后提高３－４倍。     

Effects of anodizing conditions on anodic alumina structure

In this paper, two-step anodization was used to obtain porous anodic alumina (PAA) films, which are widely used as the temples to fabricate nanomaterials. Effects of anodizing conditions such as anodizing voltage and the concentration of electrolyte on steady current density (I _s) and anodic alumina structure were investigated for oxalic acid as an electrolyte. The result shows that I _s is dependent on anodizing voltage exponentially. The relationship between the concentration of electrolyte and the pore diameter is almost linear, while there is no effect on inner-pore distance. At different anodizing voltage, the effect degree of the concentration of oxalic acid on the pore diameter is various. In oxalic acid electrolyte with given concentration matching with a specifically anodizing voltage, optimal nano-pores arrangements can be obtained. The higher voltage induces the collapse of thin inner wall and disordered alumina nanowires (ANWs) were formed.     

Prozess zur Anodisierung von Aluminiumbändern mit hoher elektrischer Durchschlagsspannung

Process for anodizing of aluminum stripes with high electrical breakdown voltage The Aim of the research was to develop an anodizing process for generating a high breakdown voltage on aluminum stripes in the shortest processing time possible. In order to vary process parameters in a wide range, a flexible discontinuous anodizing laboratory device was designed in cooperation with Steinert Elektromagnetbau GmbH Köln. By means of the liquid contact method, conditions equal to non‐solid contact anodizing of aluminum stripes in continuous laboratory devices were simulated. The research was focused on the development of the current pulse shape. The results show that the highest possible breakdown voltages can be achieved in a short processing time using suitable electrical parameters (current pulse shape) and the appropriate post‐treatment. The films generated by the new technology (current pulse shape referred to as “TUCAL”) reveal a higher pore density than conventional layers. This results in a higher ductility (less tendency for cracking).     

钛阳极氧化膜的半导体特性及腐蚀行为

目前,国内外还鲜见有关金属钛阳极氧化膜半导体特性与腐蚀行为的报道。采用极化曲线、交流阻抗和Mott-Schottky曲线研究了TA2硫酸和磷酸阳极氧化膜的腐蚀性能和半导体特性。结果表明：在1％NaCl溶液中,钛阳极氧化膜的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度降低,耐蚀性能提高;氧化电压对氧化膜的厚度有较大影响;磷酸阳极氧化膜...     

包铝层和氧化时间对2E12铝合金硫酸阳极氧化及膜层性能的影响

对保留表面包铝和去除包铝的2E12-T3铝合金采用硫酸阳极氧化处理工艺,研究了包铝层和氧化时间对铝合金阳极氧化行为及膜层耐蚀性的影响。采用扫描电子显微镜观察氧化膜的表面以及截面形貌,应用动电位扫描极化曲线和电化学阻抗谱对膜层的电化学性能进行分析。结果表明:两种铝合金表面均能形成具有防护性能的阳极氧化膜,膜层随氧化时间延长而增厚。富铜的第二相颗粒会使得不带包铝的2E12铝合金氧化膜具有更多孔洞缺陷,甚至出现微裂纹。保留包铝的2E12铝合金表面氧化膜更厚,孔洞缺陷少,耐蚀性更好。阳极氧化30min和45min的2E12铝合金阳极氧化膜具有较低的腐蚀电流和较高的多孔层阻抗,耐蚀性好。     

两步阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝膜

直流恒压下,在酸性溶液中对铝实施两步阳极氧化制备了多孔氧化铝膜。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对制备的多孔氧化铝膜进行形貌分析,孔径在纳米级且孔分布具有高度均匀性。采用SEM对试样进行观察,分析了工艺对多孔氧化铝膜形貌的影响。利用阳极氧化初期电流密度的变化并结合阳极氧化过程中的试样的SEM照片,分析了多孔氧化铝膜的形成机理。     

LED绝缘铝基板的制备与散热性能研究

采用硬质阳极氧化工艺制备LED封装用铝基板绝缘层,通过实验分析了制备铝基板过程中氧化时间、草酸浓度、硫酸浓度和电流密度等因素对其氧化膜厚度、击穿电压的影响,得到了制备低热阻铝基板的最佳工艺参数:电流密度3A/dm2,草酸浓度为10g/L,H2SO4浓度150g/L,氧化时间45min。利用原子力显微镜(AFM)观察热冲击后裂纹萌生的情况,结果表明铝基板有微小裂纹,但仍满足绝缘要求,通过对氧化铝膜热阻的测试发现,铝基板与氧化膜的复合热阻在1～3℃/W之间。结果表明用阳极氧化法制备的铝氧化膜满足LED基板对散热及绝缘性的要求。     

Effect of Heat Treatment on the Structure and Optical Properties of Porous Anodic Titanium Oxide Films

Inorganic Materials - We have studied the effect of anodizing voltage on the optical properties and structure of anodic titanium oxide films before and after annealing. Annealing at temperatures in...     

5A06铝合金阳极氧化和微弧氧化膜绝缘性能研究

采用阳极氧化和微弧氧化方法对5A06铝合金进行表面绝缘化处理,并对试样膜层的形貌、物相、绝缘电阻、漏电流、击穿电压和抗液氮冲击等性能进行了研究.结果表明,5A06阳极氧化膜为非晶相,而微弧氧化膜主要为晶相γ-Al2O3.无论是阳极氧化膜还是微弧氧化膜,干燥条件下的交流和直流击穿电压均较潮湿条件下的高;相同电流模式下,氧...     

Anodic oxidation of tantalum in water and biological solutions using current limiting constant voltage method

A reliable method is developed for preparing tantalum pentoxide film targets in natural water and biological fluids (urine, blood plasma and serum) by the anodization of tantalum metal using a current limiting constant voltage method. Tantalum pentoxide film targets are successfully prepared at a current density of 10 mA cm⁻² at an anodic voltage ranging from 20 V to 100 V without any oxide breakdown. The results show that for the same applied voltage, more ionic concentration in biological solutions leads to a higher rate of oxide growth than in water and a darker interference color. The analysis shows that anodic oxidation is more likely to breakdown in a biological environment than in pure water for the same oxidation time and applied voltage. The oxide film capacitance is found to be only slightly dependent on pH and anodic voltage with higher capacitive films in biological solutions than for water.     

The electrical breakdown during anodizing of high purity aluminium in borate solutions

High resolution scanning electron microscopy of the surfaces of aluminium specimens supporting barrier-type anodic films and transmission electron microscopy of the stripped films have been employed to gain further insight into the mechanism of the electrical breakdown during anodizing of aluminium in borate solutions. Particular attention has been paid to the following aspects of the phenomenon: (1) the sites at which breakdown initiates, (2) the development of breakdown and (3) the structure and morphology of the films after the breakdown events. The observations indicate that the breakdown is possibly of a thermal nature and is triggered by local heating effects caused by highly localized processes taking place at flaws during anodizing, including the possibility of initial electron avalanching.