薄膜技術(shù)電鍍LB技術(shù)

2.4溶液鍍膜法電鍍化學(xué)鍍---化學(xué)反應(yīng)沉積陽(yáng)極氧化---陽(yáng)極反應(yīng)沉積溶膠-凝膠LB技術(shù)一電鍍1.1、電鍍的基本原理電鍍是金屬電沉積技術(shù)之一，是通過(guò)電解方法在固體表面上獲得金屬沉積層的過(guò)程。電鍍是指在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中,在直流電的作用下,以被鍍基體金屬為陰極,以欲鍍金屬或其它惰性導(dǎo)體為陽(yáng)極，通過(guò)電解作用，在基體表面上獲得牢固的金屬膜的表面技術(shù)?！銇?lái)說(shuō)，陰極上金屬電沉積的過(guò)程是由下列步驟組成的：(1)傳質(zhì)步驟在電解液中的預(yù)鍍金屬的離子或它們的絡(luò)離子由于濃度差而向陰極(工件)表面或表面附近遷移；(2)表面轉(zhuǎn)化步驟金屬離子或其絡(luò)離子在電極表面上或表面附近的液層中發(fā)生還原反應(yīng)的步驟，如絡(luò)離子配位體的變換或配位數(shù)的降低；(3)電化學(xué)步驟金屬離子或絡(luò)離子在陰極上得到電子，還原成金屬原子；(4)新相生成步驟即生成新相，如生成金屬或合金.當(dāng)直流電通過(guò)兩電極及兩極間含金屬離子的電解液時(shí)，金屬離子在陰極上還原沉積成鍍層，而陽(yáng)極氧化將金屬轉(zhuǎn)移為離子。如圖所示，在硫酸銅溶液中插人兩個(gè)銅板，并與直流電源相接，當(dāng)施加一定電壓時(shí)，兩極就發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。Cu2+(溶液內(nèi)部)→Cu2+（陰極表面）Cu2+（陰極表面）+2e-→Cu(金屬)濕法電鍍?nèi)廴邴}電鍍?cè)谌廴邴}中進(jìn)行的電鍍?cè)谒芤汉陀袡C(jī)溶液中進(jìn)行的電鍍鍍層按鍍層的性能分為三類：(1)防護(hù)性鍍層鍍鋅及鋅合金，鍍鎘等；(2)防護(hù)裝飾性鍍層多層鎳+鉻，鋼+鎳+鉻，銅+錫+鉻，鎳+銅+鎳+鉻等；(3)功能性鍍層電鍍層必須滿足的三個(gè)條件：1)與基體金屬結(jié)合牢固，附著力好；2)鍍層完整，結(jié)晶細(xì)致，孔隙少；3)鍍層厚度分布均勻。電沉積的基本條件金屬離子以一定的電流密度進(jìn)行陰極還原時(shí)，原則上，只要電極電位足夠負(fù)，任何金屬離子都可能在陰極上還原，實(shí)現(xiàn)電沉積。但由于水溶液中有氫離子、水分子及多種其它離子，使得一些還原電位很負(fù)的金屬離子實(shí)際上不可能實(shí)現(xiàn)沉積過(guò)程。所以金屬離子在水溶液中能否還原，不僅決定于其本身的電化學(xué)性質(zhì)，還決定于金屬的還原電位與氫還原電位的相對(duì)大小。若金屬離子還原電位比氫離子還原電位更負(fù)，則電極上大量析氫，金屬沉積極少。1.2、電鍍?nèi)芤旱幕窘M成析出金屬的易溶于水的鹽類，稱為主鹽；1能與析出的金屬離子形成絡(luò)鹽的成分；2提高鍍液導(dǎo)電性的鹽類；3有利于陽(yáng)極溶解的助溶陰離子；5能保持溶液的PH值在要求范圍內(nèi)的緩沖劑；4影響金屬離子在陰極上析出的成分——添加劑。6考察一個(gè)電鍍?nèi)芤菏欠駶M足生產(chǎn)的需要，一般要了解一些基本的性能參數(shù)：包括電流效率、分散能力、整平能力、覆蓋能力等。電流效率電鍍中把實(shí)際析出的金屬量與理論析出量的比；宏觀上，鍍液使鍍件表面鍍層分布更加均勻的能力；微觀上，鍍液所具有的能使鍍層的輪廓比底層更平滑的能力；指形狀復(fù)雜的零件電鍍時(shí)，鍍層覆蓋基體的程度.分散能力整平能力覆蓋能力1.3、電鍍的工藝過(guò)程電鍍的工藝過(guò)程包括鍍前處理、電鍍、鍍后處理三大步。鍍前處理包括拋光或打磨、脫脂、除銹、活化等多道工序，鍍前處理質(zhì)量直接影響到鍍層與基體間的結(jié)合力和鍍層的完整性。鍍后處理則關(guān)系到鍍層的防護(hù)性和裝飾性效果；鍍后處理包括鈍化和浸膜.鈍化浸膜是在新鍍出的鍍層人為地形成一層致密的氧化物膜，使鍍層金屬與空氣隔絕，以提高鍍層的防護(hù)性和裝飾性。是在鍍后的零件表面浸涂一層有機(jī)或無(wú)機(jī)高分子膜，以提高鍍層的防護(hù)性和裝飾性。1.4、影響鍍層質(zhì)量的因素1.4.1鍍液的影響依據(jù)金屬離子的存在形式可把電鍍?nèi)芤悍譃楹?jiǎn)單鍍液和絡(luò)合物鍍液。主要金屬離子為簡(jiǎn)單離子的鍍液，其陰極極化作用不大，鍍層的結(jié)晶較粗。鍍液的分散能力較差；絡(luò)合物鍍液陰極極化作用較大，所得鍍層結(jié)晶細(xì)致緊密．鍍液的分散能力也較好。鍍液中的主鹽濃度高時(shí)，電沉積過(guò)程中的濃差極化小，晶核形成速度降低，所得鍍層晶粒較粗；這種影響在簡(jiǎn)單鹽鍍液中尤為明顯。主鹽濃度過(guò)低時(shí)，盡管對(duì)提高鍍液的分散能力有利，但鍍液允許的電流密度小。鍍液中的導(dǎo)電鹽可提高其導(dǎo)電性，增加陰極極化，對(duì)獲得結(jié)晶細(xì)致的鍍層有利。在生產(chǎn)過(guò)程中．由于零件的進(jìn)出而帶入水、帶出溶液、陰極和陽(yáng)極上的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致溶液中各主要成分間的比例、鍍液的pH值、添加劑的含量等在不斷變化．陽(yáng)極和陰極非導(dǎo)電區(qū)的溶解造成鍍液中雜質(zhì)離子的不斷積累，這些因素都會(huì)對(duì)鍍層的性能產(chǎn)生不利影響。因而對(duì)電鍍?nèi)芤阂訌?qiáng)維護(hù)與管理；特別是要定期分析和調(diào)整各組分的含量，對(duì)溶液采取連續(xù)過(guò)濾、定期分析和除雜處理。1.4.2電鍍規(guī)范的影響鍍液溫度升高鍍液溫度有利于提高離子的擴(kuò)散速度、加快向放電形式的轉(zhuǎn)化，因而將使鍍層晶粒變粗。提高電流密度、必然增大陰極極化作用．使鍍層致密，沉積速度加快，但過(guò)高的濃差極化會(huì)導(dǎo)致邊角部位鍍層變粗乃致燒焦。電流密度1.4.3析氫的影響在任何—種電解液中，在金屬電沉積的同時(shí)都存在有氫離子的放電并析出氫氣，析出的氫有時(shí)會(huì)進(jìn)入鍍層或基體金屬體內(nèi)。使金屬的晶格歪扭，內(nèi)應(yīng)力增大，從而導(dǎo)致鍍層脫落或使鍍件脆裂；吸附在基體金屬內(nèi)的氫，在鍍件的存放或使用過(guò)程中，由于環(huán)境溫度的升高．會(huì)慢慢從基體中釋放出來(lái)而導(dǎo)致鍍層鼓泡。而氫氣在陰極上析出時(shí)，經(jīng)常呈氣泡狀粘附在陰極的表面，從而阻止金屬在這些地方的沉積，產(chǎn)生針孔。1.4.4基體金屬的影響基體金屬的化學(xué)性質(zhì)與其和鍍層之間結(jié)合力密切相關(guān)。在某些電解液中，如果基體金屬的電位負(fù)于鍍層金屬，若不用其它鍍層過(guò)渡，就不容易獲得結(jié)合力良好的鍍層。鑄造件和粉末冶金件的表面往往是凹凸不平且多孔的，零件內(nèi)孔易積留預(yù)處理的溶液、鍍件表面經(jīng)過(guò)一段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)黑色的斑點(diǎn)。此外、零件在電鍍前的脫脂、除銹是否徹底，也將嚴(yán)重影響鍍層的性能.了解常用單金屬電鍍單金屬電鍍是指鍍液中只含有一種金屬離子，鍍后形成單一金屬鍍層的方法。常用的單金屬電鍍主要有鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍錫和鍍鎘等，不僅可作為鋼鐵機(jī)件等的防腐，還具有裝飾功能和改善可焊性的特性。金屬沉積過(guò)程:1．傳質(zhì)步驟：液相中的反應(yīng)粒子（金屬水化離子或配合離子）向陰極表面?zhèn)鬟f的步驟，有電遷移,擴(kuò)散及對(duì)流三種不同方式。2．前置化學(xué)步驟：研究表明，直接參加陰極電化學(xué)還原反應(yīng)的金屬離子往往不是金屬離子在電解液中的主要存在形式。在還原之前，離子在陰極附近或表面發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化，然后才能放電還原為金屬。3．電荷轉(zhuǎn)移步驟：反應(yīng)粒子在陰極表面得到電子形成吸附原子或吸附離子的過(guò)程稱為電荷轉(zhuǎn)移步驟，又稱為電化學(xué)步驟，這里主要發(fā)生電荷從陰極表面轉(zhuǎn)移到反應(yīng)粒子的過(guò)程，這是電沉積過(guò)程的重要步驟。4．結(jié)晶步驟:吸附原子通過(guò)表面擴(kuò)散到達(dá)生長(zhǎng)點(diǎn)而進(jìn)人晶格，或吸附原子相互碰撞形成新的晶核并長(zhǎng)大成晶體。1、鍍鋅鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.76V，對(duì)鋼鐵基體來(lái)說(shuō)鋅鍍層屬于陽(yáng)極性鍍層、主要用于防止鋼鐵的腐蝕。電鍍鋅工藝分為氰化物鍍鋅和無(wú)氰鍍鋅兩類。氰化物鍍鋅的特點(diǎn)是溶液均鍍能力好，鍍后光滑細(xì)致，應(yīng)用較廣，鍍液分微氰、低氰、中氰和高氰幾種。但由于氰化物屬劇毒物，近年來(lái)已趨向來(lái)用微氰和無(wú)氰鍍液。無(wú)氰鍍液有堿性鋅酸鹽鍍液、銨鹽鍍液、硫酸鹽鍍液及無(wú)銨氯化物鍍液等。1.1堿性氰化物鍍鋅適用于電鍍形狀復(fù)雜和鍍層厚度20μm以上的零件，但鍍液的電流效率較低并且有劇毒。堿性氰化物鍍鋅的鍍層結(jié)晶細(xì)致、光澤好，鍍液的均鍍能力和深鍍能力均好，允許使用的電流密度和溫度范圍較寬，對(duì)設(shè)備腐蝕性小。鍍液配制及電鍍過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：嚴(yán)格控制鍍液中各成分的濃度范圍。注意鍍液中氰化物、氫氧化鈉與空氣有關(guān)成分的反應(yīng)。陽(yáng)極使用鋅板(含鋅量99.97%)時(shí)應(yīng)注意用陽(yáng)極套，防止陽(yáng)極泥渣懸浮在鍍液中，使鍍層粗糙。1.2堿性鋅酸鹽鍍鋅但鍍液的均鍍能力和深鍍能力較氰化物鍍液差，電流效率低(70％一80％)，鍍層超過(guò)一定厚度時(shí)脆件增加。堿性鋅酸鹽鍍鋅的鍍液成分簡(jiǎn)單，使用方便，鍍層細(xì)致光亮，鈍化膜不易變色，對(duì)設(shè)備腐蝕性小，廢水處理也比較容易。鍍液配制及電鍍過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：必須嚴(yán)格控制對(duì)鍍層質(zhì)量影響較大的鉛、鐵、銅等雜質(zhì)含量。定期分析鋅和氫氧化鈉的含量。一般掛鍍應(yīng)控制氫氧化鈉:鋅(重量比)=10:1，滾鍍控制氫氧化鈉:鋅(重量比)=l2:1。該工藝使用的陽(yáng)極板面積應(yīng)比氰化鍍鋅大一些。2、鍍銅鍍銅層是一種重要的預(yù)鍍層，用以提高鍍層的結(jié)合強(qiáng)度．也是一種重要的中間鍍層，可提高鋼鐵件的耐蝕性和塑料的抗熱沖擊性能等。3、鍍鎳鎳是銀白微黃的金屬，具有鐵磁性。鎳的相對(duì)原子質(zhì)量為58.7，密度為8.9g/cm3，標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.25V。在空氣中鎳表面極易形成一層極薄的鈍化膜，因而具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性，常溫下，鎳能很好地防止大氣、水、堿液的侵蝕；在堿、鹽和有機(jī)酸中穩(wěn)定；在硫酸和鹽酸中溶解緩慢，易溶于稀硝酸中。鎳的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比鐵正，且表面鈍化后的電極電位更正。鎳鍍層屬陰極性保護(hù)層，對(duì)底金屬僅能起機(jī)械保護(hù)作用。但鍍層多孔，常常與其它金屬鍍層組成多層組合體系，用作底層或中間層，如Cu／Ni／Cr、Ni／Cu／Ni／Cr4、鍍鉻鉻是最重要的防護(hù)裝飾性鍍層之一，鍍層具有很高的硬度和耐磨件，常用于零件修復(fù)或易磨損件的電鍍。1普通鍍鉻普通鍍鉻鍍層光亮．拋光性能較好．溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕性較小，受鐵雜質(zhì)的影響也較小，溶液易維護(hù)，應(yīng)用最廣。普通鍍鉻主要用于裝飾，鍍層極易鈍化。對(duì)鋼基體而言，鉻鍍層為陰極性鍍層，僅能起機(jī)械保護(hù)作用。普通鍍鉻配方及電鍍工藝規(guī)范見(jiàn)表。2．鍍硬鉻鍍硬鉻是在各種基體材料上鍍較厚的鉻層．鍍層厚度一般在20μm以上。由于鍍層較厚，能發(fā)揮鍍鉻層硬度高、耐磨的特點(diǎn)，沒(méi)有穿透腐蝕的問(wèn)題，但可能遭受應(yīng)力腐蝕。5、其它單金屬電鍍鍍錫食品釬焊裝飾焊接性接觸電阻耐蝕導(dǎo)電抗高溫裝飾鍍銀鍍金二化學(xué)鍍化學(xué)鍍是在金屬表面的催化作用下,經(jīng)控制化學(xué)還原反應(yīng)進(jìn)行的金屬沉積過(guò)程。反應(yīng)必須在具有自催化性的材料表面進(jìn)行，金屬的沉積過(guò)程是純化學(xué)反應(yīng)（催化作用當(dāng)然是重要的,因不用外電源也為稱無(wú)電鍍或不通電鍍。在化學(xué)鍍中，金屬離子是依靠在溶液中得到所需的電子而還原成金屬?；瘜W(xué)鍍?nèi)芤旱慕M成及其相應(yīng)工作條件必須是反應(yīng)只限在具有催化作用的制件表面，而溶液不應(yīng)自己本身發(fā)生氧化還原，以免溶液自然分解，造成溶液過(guò)快地失效?；瘜W(xué)鍍的沉積過(guò)程不是通過(guò)界面上固液兩相間金屬原子和離子的交換，而是液相離子Mn+通過(guò)液相中的還原劑Ｒ在金屬或其它材料表面上的還原沉積?；瘜W(xué)鍍的關(guān)鍵是還原劑的選擇和應(yīng)用，最常用的還原劑是次磷酸鹽和甲醛，近年來(lái)又逐漸采用硼氫化物以及氨基硼烷類和類衍生物等作為還原劑，以便室溫操作和改變鍍層性能。從本質(zhì)上講，化學(xué)鍍是一個(gè)無(wú)外加電場(chǎng)的電化學(xué)過(guò)程。1、化學(xué)鍍的三種方式與電鍍不同的是，在化學(xué)鍍中，溶液內(nèi)的金屬離子是依靠得到由還原劑提供的電子而還原成相應(yīng)的金屬的。完成化學(xué)鍍的過(guò)程有三種方式：置換沉積接觸沉積還原沉積置換沉積利用被鍍金屬(Me1)的電位比沉積金屬負(fù)，將沉積金屬離子(Me2)從溶液中置換在工件表面上。其化學(xué)反應(yīng)式可表述為：Me1+Me2n+→Me2+Me1m+溶液中金屬離子被還原的同時(shí)，伴隨著基體金屬的溶解，當(dāng)基體金屬表面完全覆蓋時(shí)，反應(yīng)即自動(dòng)停止。所以，采用這種方法得到的鍍層非常薄。接觸沉積利用電位比被鍍金屬高的第三金屬與被鍍金屬接觸，讓被鍍金屬表面富積電子，從而將沉積金屬還原在被鍍金屬表面。其化學(xué)反應(yīng)實(shí)際上與上式相同，只是Me1不是基體金屬，而是第三金屬。其缺點(diǎn)是第三金屬離子會(huì)在溶液中積累。還原沉積利用還原劑被氧化時(shí)釋放出的自由電子，把金屬沉積在金屬鍍件表面，其反應(yīng)過(guò)程可表述為：一般意義上的化學(xué)鍍所指即還原沉積化學(xué)鍍，如：鍍鎳鍍銅鍍銀鍍金鍍鈷鍍鈀Me2n++Re→Me+OX2、化學(xué)鍍的條件（1）鍍液中還原劑的還原電位要顯著低于沉積金屬的電位，使金屬有可能在基材上被還原而沉積出來(lái)。（2）配好的鍍液不產(chǎn)生自發(fā)分解，當(dāng)與催化表面接觸時(shí)，才發(fā)生金屬沉積過(guò)程。（3）調(diào)節(jié)溶液的pH值、溫度時(shí)，可以控制金屬的還原速率，從而調(diào)節(jié)鍍覆速率。（4）被還原析出的金屬也具有催化活性，這樣氧化還原沉積過(guò)程才能持續(xù)進(jìn)行，鍍層連續(xù)增厚。（5）反應(yīng)生成物不妨礙鍍覆過(guò)程的正常進(jìn)行，即溶液有足夠的使用壽命。3、化學(xué)鍍的特點(diǎn)與電鍍相比，化學(xué)鍍有如下的特點(diǎn)：鍍覆過(guò)程不需外電源驅(qū)動(dòng)；均鍍能力好，形狀復(fù)雜，有內(nèi)孔、內(nèi)腔的鍍件均可獲得均勻的鍍層；孔隙率低；鍍液通過(guò)維護(hù)、調(diào)整可反復(fù)使用，但使用周期是有限的；可在金屬、非金屬以及有機(jī)物上沉積鍍層。化學(xué)鍍鍍覆的金屬和合金種類較多，諸如:Ni-P，Ni-B，Cu,Ag，Pd，Sn，In，Pt，Cr及多種Co基合金等，但應(yīng)用最廣的是化學(xué)鍍鎳和化學(xué)鍍銅。

電鍍工藝也有其不能為化學(xué)鍍所代替的優(yōu)點(diǎn)，首先是可以沉積的金屬及合金品種遠(yuǎn)多于化學(xué)鍍，其次是價(jià)格比化學(xué)鍍低得多，工藝成熟，鍍液簡(jiǎn)單易于控制。在化學(xué)鍍鎳溶液質(zhì)量提高的基礎(chǔ)上，化學(xué)鍍鎳生產(chǎn)線的裝備和技術(shù)發(fā)展很快，逐漸從小槽到大槽，從手工操作、斷續(xù)過(guò)濾、人工測(cè)定施鍍過(guò)程中各種參數(shù)到自動(dòng)控溫、槽液循環(huán)過(guò)濾和攪拌。4、化學(xué)鍍的應(yīng)用

化學(xué)鍍層一般具有良好的耐蝕性、耐磨性、釬焊性及其它特殊的電學(xué)或磁學(xué)等性能。

不同成分的鍍層，其性能變化很大，因此在電子、石油、化工、航空航天、核能、汽車、印刷、紡織、機(jī)械等工業(yè)中獲得日益廣泛的應(yīng)用。三、陽(yáng)極氧化法1.定義：鋁、鉭、鈦、鈮等金屬或合金，在適當(dāng)?shù)碾娊庖褐凶麝?yáng)極并加上一定直流電源，由于電化學(xué)反應(yīng)金屬陽(yáng)極表面被氧化形成氧化物薄膜。2.原理：遵從法拉第定律。3.注意：在陽(yáng)極氧化過(guò)程中，會(huì)有一定數(shù)量的氧化物又溶解在電解液中，所以實(shí)際形成氧化物的質(zhì)量比理論值偏低，成膜是氧化物形成與溶解的綜合結(jié)果。4.只局限于少量金屬氧化，鋁氧化膜應(yīng)用最廣，可獲得非晶連續(xù)膜，但厚度受限。1.1陽(yáng)極氧化制程1.2陽(yáng)極氧化產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)正面圖側(cè)面圖陽(yáng)極氧化處理簡(jiǎn)介陽(yáng)極工藝流程：脫脂拋光中和活化染色封孔前處理：后處理：陽(yáng)極氧化注：在每個(gè)工序之后都會(huì)有相應(yīng)的水洗，前處理段可以用自來(lái)水，后處理段必須使用純凈水陽(yáng)極工藝概述：1.脫脂脫脂又叫除油，是陽(yáng)極前處理一項(xiàng)重要工序，脫脂常采用堿性溶液做脫脂劑，如NaOH,Na2CO3,Na3PO4等組成的脫脂劑，堿液除油主要是在高溫條件下，將堿咬動(dòng)物油和植物油咬化形成可溶性肥皂而除去油污。2.化學(xué)拋光

在磷酸基溶液浸泡工件，以消除工件表面的機(jī)械缺陷，減小表面粗糙度，并提高其表面光澤。影響因素：a.化拋液成分；b.化拋液濃度；c.化拋溫度；d.化拋時(shí)間；操作方法：a.將工件置于化拋槽中浸泡;b.將工件在化拋槽中輕輕旋轉(zhuǎn);c.將工件從化拋槽中快速取出，并用熱水洗;d.水洗3.中和(堿咬)中和是化學(xué)拋光的另一種預(yù)處理方式，可以調(diào)整工件表面材質(zhì)的粗細(xì)/均勻/亮度的程度。Al2O3+NaOHAl3++other;Al+NaOHNaAlO2+

H2(注：NaAlO2是黑色的可溶性鹽，反應(yīng)過(guò)程中附在工件表面，即黑膜)影響因素：a.堿液濃度；b.鋁離子濃度；c.操作溫度；d.操作時(shí)間；操作方法：a.將待處理的工件置于中和槽上方；b.將工件放入中和槽；c.設(shè)定中和時(shí)間；d.中和時(shí)間到時(shí)迅速將工件移出中和槽并轉(zhuǎn)入水洗槽4.陽(yáng)極氧化硫酸陽(yáng)極氧化工藝獲得的鋁氧化膜外觀無(wú)色透明，厚度為5-20um,硬度高，孔隙多，吸附型強(qiáng)，有利于染色，經(jīng)封閉處理后，具有較高的抗腐蝕能力。陰半極反應(yīng)：2H++2eH2陽(yáng)半極反應(yīng)：4OH–4e2H2O;Al+O2Al2O3;Al2O3+H22Al3++3H2O影響因素：a.電解液濃度;b.電解液溫度;c.電壓;d.電流密度；e：氧化時(shí)間5.活化

陽(yáng)極氧化后，在著色之前，可用酸液處理將氧化膜活化，所有有機(jī)酸/無(wú)機(jī)酸及酸性鹽都可以作為活化劑，由于酸溶液對(duì)氧化鋁的化學(xué)溶解作用，氧化膜孔的孔壁從外向內(nèi)溶解，使孔徑擴(kuò)大，同時(shí)可以通過(guò)控制活化時(shí)間的長(zhǎng)短，得到孔徑大小不同的氧化鋁膜，達(dá)到擴(kuò)孔，增加孔隙率，從而提高吸附染料能力的效果。影響因素：a.活化劑種類；b.活化劑濃度；c.活化溫度；d.活化時(shí)間6.染色---化學(xué)染色法對(duì)氧化膜的要求：a.氧化膜必須有足夠的厚度，具體厚度要依染色的色調(diào)而定，如果暗色要求較厚的膜層；而鮮艷的色澤需要較薄的膜層。------可通過(guò)控制氧化時(shí)間來(lái)控制膜的厚度。b.氧化膜必須要有足夠的孔隙和吸附能力。------可通過(guò)控制電流密度來(lái)控制膜的孔隙，控制活化過(guò)程來(lái)控制膜的孔徑，從而控制膜的吸附能力。c.氧化膜應(yīng)均勻，膜層本身的顏色適應(yīng)于染色處理------選擇合適的電解液7.封孔封孔處理是把陽(yáng)極氧化膜的微孔封閉并將微孔內(nèi)染料固定，是染色工藝整體的一個(gè)部分。封孔處理最簡(jiǎn)單的是在沸水中處理，只要進(jìn)行的適當(dāng)，就能保證染色膜表現(xiàn)出應(yīng)有的色澤牢固度，而且還可使工件具有防止脂印，色斑及油脂所染的能力。陽(yáng)極氧化過(guò)的表面只有經(jīng)過(guò)充分的封孔才能使它失去對(duì)接觸物影響的能力。影響因素：a.封孔液組成；b.封孔液PH值；c.封孔溫度；d.封孔時(shí)間4.溶膠-凝膠溶膠-凝膠（Sol-Gel）技術(shù)是指金屬有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物（稱前驅(qū)物），經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化，在溶膠或凝膠狀態(tài)下成型，再經(jīng)熱處理轉(zhuǎn)化為氧化物或其他化合物固體材料的方法，是應(yīng)用膠體化學(xué)原理制備無(wú)機(jī)材料的一種濕化學(xué)方法。

溶膠與凝膠結(jié)構(gòu)的區(qū)別：溶膠是具液體特征的膠體體系，分散的粒子大小在1～1000nm之間，具有流動(dòng)性，無(wú)固定形狀。凝膠是具有固體特征的膠體體系，被分散的物質(zhì)形成連續(xù)的網(wǎng)狀骨架，骨架空隙充有液體或氣體，無(wú)流動(dòng)性，有固定形狀。溶膠-凝膠合成的工藝方法用Sol-Gel法制備材料的具體技術(shù)和方法很多，歸納起來(lái)，按其溶膠、凝膠的形成方式可分為傳統(tǒng)膠體法、水解聚合法和絡(luò)合物法三種，如圖2-1所示。圖2-1Sol-Gel合成的工藝方法

前驅(qū)物溶液水解溶液凝

膠絡(luò)合物溶膠細(xì)密荷電顆粒溶膠化學(xué)添加劑絡(luò)合劑水催化劑聚合調(diào)節(jié)pH值，

添加電解質(zhì)，

溶劑蒸發(fā)低壓蒸發(fā)

溶膠-凝膠法的基本原理所用的起始原料(前驅(qū)物)一般為金屬醇鹽，也可用某些鹽類、氫氧化物、配合物等，其主要反應(yīng)步驟都是前驅(qū)物溶于溶劑(水或有機(jī)溶劑)中形成均勻的溶液，溶質(zhì)與溶劑產(chǎn)生水解或醇解反應(yīng)，反應(yīng)生成物聚集成1nm左右的粒子并組成溶膠，溶膠經(jīng)蒸發(fā)干燥轉(zhuǎn)變?yōu)槟z。其最基本的反應(yīng)如下。1.溶劑化能電離的前驅(qū)物－金屬鹽的金屬陽(yáng)離子Mz+吸引水分子形成溶劑單元(M(H2O)n)z+(z為M離子的價(jià)數(shù))，為保持它的配位數(shù)而具有強(qiáng)烈的釋放H＋的趨勢(shì)。(M(H2O)n)z+=(M(H2O)n－1(OH))(z-1)++H＋

2.水解反應(yīng)非電離式分子前驅(qū)物，如金屬醇鹽M(OR)n(n為金屬M(fèi)的原子價(jià)，R代表烷基)，與水反應(yīng)，反應(yīng)可延續(xù)進(jìn)行，直至生成M(OH)n。M(OR)n＋xH2O→M(OH)x(OR)n-x+xROH3.縮聚反應(yīng)可分為失水縮聚：-M-OH+HO-M→M-O-M-+HO失醇縮聚：-M-OR+HO-M→-M-O-M+ROH圖2-2Sol-Gel法的基本工藝過(guò)程

金屬醇鹽溶劑水催化劑溶膠濕凝膠干凝膠成品水解、縮聚陳化干燥熱處理氣凝膠超臨界干燥均相溶液的制備Sol-Gel法的第一步是制取包含醇鹽和水的均相溶液，以確保醇鹽的水解反應(yīng)在分子級(jí)水平上進(jìn)行。由于金屬醇鹽在水中的溶解度不大，一般選用既與醇鹽互溶、又與水互溶的醇作為溶劑，其加量既要保證不溶入三元不混溶區(qū)，又不宜過(guò)多，因?yàn)榇际躯}水解產(chǎn)物，對(duì)水解有抑制作用。水的加入量對(duì)溶膠制備及后續(xù)工藝過(guò)程都有重要影響，是Sol-Gel工藝的一項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。對(duì)于一些水解活性的醇鹽，如鈦醇鹽，往往還需控制加水速度，否則極易生成沉淀。溶膠的制備

Sol-Gel法中，最終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)在溶膠形成過(guò)程中即已初步形成，后續(xù)工藝均與溶膠的性質(zhì)直接相關(guān)，因此溶膠制備的質(zhì)量是十分重要的。由均相溶液轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z是由醇鹽的水解反應(yīng)和縮聚反應(yīng)產(chǎn)生的。

凝膠化過(guò)程凝膠是由細(xì)小顆粒聚集而成的由三維結(jié)構(gòu)和連續(xù)分散相介質(zhì)組成的具有固體特征的膠態(tài)體系。按分散相介質(zhì)不同有水凝膠（hydrogel）、醇凝膠（alcogel）和氣凝膠（aerogel）等。溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)變過(guò)程可簡(jiǎn)述為：縮聚反應(yīng)形成的聚合物或粒子聚集體長(zhǎng)大為小粒子簇（cluster），后者逐漸相互連接成為一個(gè)橫跨整體的三維粒子簇連續(xù)固體網(wǎng)絡(luò)。在陳化過(guò)程中，膠體粒子聚集形成凝膠的過(guò)程和粒子團(tuán)聚形成沉淀的過(guò)程完全不同。在形成凝膠時(shí)，由于液相被包裹于固相骨架中，整個(gè)體系失去活動(dòng)性。凝膠的干燥

濕凝膠內(nèi)包裹著大量的溶劑和水，干燥過(guò)程往往伴著很大的體積收縮，因而容易引起開裂。防止凝膠在干燥過(guò)程中開裂是Sol-Gel工藝中至關(guān)重要而較為困難的一環(huán)，特別是對(duì)尺寸較大的塊體材料。導(dǎo)致凝膠收縮、開裂的應(yīng)力主要源于由充填于凝膠骨架隙中的液體的表面張力所產(chǎn)生的毛細(xì)管力，凝膠尺寸越厚越開裂。此外，干燥速率也是重要因素。為了獲得有一定厚度的完整凝膠，往往需要嚴(yán)格控制干燥條件（如溫度、相對(duì)濕度等）使其緩慢干燥，有時(shí)需要數(shù)日乃至數(shù)月的時(shí)間，因此干燥是Sol-Gel工藝中耗時(shí)最長(zhǎng)的工序。干凝膠的熱處理熱處理的目的是消除干凝膠中的氣孔，使制品的相組成和顯微結(jié)構(gòu)滿足產(chǎn)品的性能要求。在加熱過(guò)程中，干凝膠先在低溫下脫去吸附在表面的水和醇。265~300℃，—OR基被氧化。300℃以上則脫去結(jié)構(gòu)中的—OH。由于熱處理伴隨著的較大的體積收縮和各種氣體（如CO2、H2O、ROH）的釋放，所以升溫速率不宜過(guò)快。溶膠-凝膠合成的技術(shù)意義Sol-Gel法實(shí)質(zhì)上是采用介觀層次上性能受到控制的各種源物質(zhì)，取代傳統(tǒng)工藝中那些既未進(jìn)行幾何控制又未實(shí)施化學(xué)控制（如礦物陶瓷原料）或者僅有幾何控制（如普通超微、單分散粉料）的生原料。由于材料的初期結(jié)構(gòu)在溶液-溶膠-凝膠過(guò)程中即已形成，通過(guò)靈活的制備工藝和膠體改性，可在材料制備的初期就對(duì)其化學(xué)狀態(tài)、幾何構(gòu)型、粒級(jí)和均勻性等超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。這種從無(wú)控制狀態(tài)到有控制狀態(tài)的改變不是一個(gè)簡(jiǎn)單的量變遞進(jìn)，已在眾多方面顯示出其獨(dú)特的價(jià)值和新的現(xiàn)象。溶膠-凝膠法的優(yōu)缺點(diǎn)

溶膠-凝膠法具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)起始原料首先被分散在溶劑中而形成低粘度的溶液，因此在很短時(shí)間內(nèi)就可以獲得分子水平上的均勻性，在形成凝膠時(shí)，反應(yīng)物之間很可能是在分子水平上補(bǔ)均勻地混合，從而能制備較均勻的材料