autumn 文章目录：
1、铝及铝合金的电化学氧化工艺知识，有必要收藏2、梳头、开门、脱衣服总被「电」，教你4招摆脱静电困扰3、揭秘工业铝型材表面为何会产生静电
铝及铝合金的电化学氧化工艺知识，有必要收藏
铝及铝合金的电化学氧化
将铝及铝合金置于适当的电解液中作为阳极电解处理，称为阳极氧化。铝及铝合金阳极氧化膜层厚度可达几十至几百微米，其耐蚀性、耐磨性及装饰性等比原金属或合金有明显的提高。采用不同的电解液和工艺条件，可获得不同性能的氧化膜层。
表1铝及铝合金的化学氧化工艺
注：配方l适用于纯铝及铝锰、铝镁等合金，但不适合含铜量高于4%的铝合金，膜0.5～1μm;
配方2适用于含铜的铝合金，但不适合含镁量高于5%的铝合金;
配方3适用于大多数铝合金，也适用于硬铝合金;
配方4膜呈无色至带黄绿的灰蓝色，厚0.5～5μm，致密，硬度及耐蚀性高，需封闭处理，适于各种铝及铝合金;
配方5膜薄，呈无色至彩虹色，适用于处理后需变形的零件，也适合铝铸件，不需封闭处理;
配方6制取铬酸盐膜转化工艺，适用于转化膜后需涂装处理的铝薄板卷材。
铝及铝合金阳极氧化膜形成机理
铝及铝合金阳极氧化的电解液一般为具有中等溶解能力的酸性溶液，如硫酸、草酸等。将铝件作为阳极，铅板作为阴极，通以直流电，电极反应为水的放电，生成初生态原子氧[O]。由于[O]具有很强的氧化能力，在强大的外电场力作用下，会从电解液/金属界面上向内扩散，与铝作用形成氧化物并放出大量的热。反应多余的氧则在阳极以气体状态析出。由于在酸性溶液中氧化膜的生成和溶解是同时进行的，只有当膜的生成速度大于膜的溶解速度时，膜才不断增厚。其形成过程可利用阳极氧化测得的电压一时间曲线进行分析，如图1所示。整个阳极氧化的电压一时间曲线大致可以分为三段。
①第一段：无孔层形成通电开始的几至十几秒时间内，电压随时间急剧上升至最大值，该值称为临界电压(或形成电压)。说明在阳极上形成了连续的、无孔的薄膜层(阻挡层)。
图1阳极氧化特征曲线
此膜具有较高的电阻，因此随着膜层的加厚，电阻加大，槽电压急剧直线上升。无孔层的出现阻碍了膜层的继续加厚，其厚度与形成电压成正比，与氧化膜在电解液中的溶解速度成反比。在普通硫酸阳极氧化时，采用13～18V槽电压，则无孔层厚度约为0.01～0.015μm。该段的特点是氧化膜的生成速度远大于溶解速度。临界电压受电解液温度的影响很大，温度高，电解液对膜层的溶解作用强，无孔层薄，临界电压较低。
②第二段：膜孔的出现阳极电位达到最高值以后，开始下降，其下降幅度为最大值的10%～l5%。这是由于电解液对膜层的溶解作用，使氧化膜最薄的局部产生孔穴，电阻下降，电压也随之下降。氧化膜有了孔隙之后，电化学反应可继续进行，氧化膜继续生长。
③第三段：多孔层的增厚此段的特征是氧化时间大约20s后，电压开始趋于平稳。此时，阻挡层生成速度与溶解速度达到平衡，其厚度保持不变，但氧化反应并未停止，氧化膜的生成与溶解仍在每个孔穴的底部继续进行，使孔穴底部向金属内部移动，随着时间的延长，孔穴加深形成孔隙和孔壁。由于孔隙内电解液的存在，导电离子便可在此畅通无阻，因此在多孔层的建立过程中，电阻值的变化并不大，电压也就无明显的变化，反映在特性曲线上是平稳段。多孔层的厚度取决于工艺条件，主要因素为温度。在阳极氧化过程中，由于各种因素的影响，使溶液温度不断提高，对膜层的腐蚀作用也随之加大，不仅孔底，也使孔口处膜层及外表面膜层的腐蚀速度加大，因此多孔层厚度增长变慢。当孔口膜层的腐蚀速度与孔底处的成膜速度相等时，多孔层的厚度就不会再继续增加，该平衡到来的时间越长，则氧化膜越厚。在氧化膜的生长过程中，电渗起着重要的作用，使电解液在膜孔内不断循环更新。
图2电渗流过程示意
电渗产生的原因可解释为：在电解液中水化了的氧化膜表面带负电荷，而在其周围的溶液中紧贴着带正电荷的离子(如由于氧化膜的溶解而存在大量的Al3+，因电位差的影响，带电质点相对于固体壁发生电渗作用，即贴近孔壁带正电荷的液层向孔外部流动，而外部新鲜的电解液沿孔的中心轴流入孔内，促使孔内的电解液不断更新，从而使孔加深扩大，如图2所示，沉积不同。
铝及铝合金阳极氧化工艺
铝及铝合金的阳极氧化工艺过程可分为：表面前处理、阳极氧化、着色处理(非装饰性制品可不进行着色)及封闭处理。
(1)硫酸阳极氧化工艺
普通硫酸阳极氧化可获得厚度为5～20μm、吸附性较好的膜层，该法的槽电压低、维护方便，节约能源、成本较低，允许杂质含量范围较宽。它主要用于铝件的防护和装饰，但不适用于孔大的铸铝件、点焊和铆接组合件。常用的有直流电解和交流电解两种工艺，直流法采用硫酸100～200gL，阳极电流密度为0.8～1.5A/dm2，温度为l5～25℃，电压l0～25V，时间20～40min;交流法采用硫酸l0%～20%，阳极电流密度为1～3A/dm2，温度为20℃，电压20～50V，时间20～40min。
(2)硬质阳极氧化
硬质阳极氧化又称厚层阳极氧化，氧化膜的厚度可达250μm。膜层具有硬度大、耐磨、绝缘、耐热、耐蚀等特点。表2列出硬质氧化膜与普通氧化膜特征比较。获得硬质阳极氧化膜可采用的电解液很多，常用的有硫酸、草酸、丙二酸、苹果酸、磺基水杨酸等。常用直流电源，还可采用交流、直流叠加及各种脉冲电流。为了得到硬度高、膜层厚的氧化膜，在氧化过程中采用压缩空气搅拌及较低的温度，一般保持在一5～+10℃范围内。表3列出硬质阳极氧化工艺规范。
表2硬质氧化膜与普通氧化膜特征比较
对于硫酸硬质氧化工艺来说，硫酸的浓度对氧化过程影响极大，当硫酸的浓度较高时，氧化膜的生长速度慢，氧化膜硬度有所降低，孔隙度大。但浓度较低时，槽液寿命短，零件易被烧坏。为了增加氧化膜的厚度，添加一定量的草酸效果较好，且溶液中不应有氯离子和钨盐、镁盐。温度和电流密度是影响氧化膜质量的重要因素。温度上升，膜的厚度下降，温度还应根据不同的合金来定。若电流密度太小，氧化膜生成速度缓慢，但过高时温度升高快，使零件产生“腐蚀”而“烧损”。硬质氧化的始末电压与时间对氧化膜质量也有很大影响，应根据铝合金成分来确定。对于含铜小于2.5%的铝合金，开始电压为5～7V，不应大于10V;对于含铜大于2.5%又含锰的合金，开始电压为20～24V，终了电压根据所需电流密度而定。
(3)铬酸阳极氧化
铬酸阳极氧化膜层较薄，大致在2～5μm，膜层较软有弹性，抗蚀性不如硫酸阳极氧化膜，不透明，颜色由灰白至深灰色，不易着色。孔隙少，不用封闭处理。此种氧化膜适用于精密零件，很少作装饰用。膜层与有机材料结合力好，可作为良好的涂装底层，并广泛用于橡胶粘接件与蜂窝结构的面板，多用于航空与航天工业。电解液组成及工艺条件为铬酐50～100gL，温度35℃±2℃，槽电压0～50V，时间30～60min，阳极电流密度(平均)0.3～0.5A/m2，对于含铜高的铝合金，温度可降至25～30℃，电压0～40V。
(4)草酸阳极氧化
草酸阳极氧化工艺能得到硬度较高和较厚的黄色氧化膜层，厚度可达60μm。不用染色就能得到不同的色彩。当铝合金成分不同时，膜层色彩可由银白至棕色。但膜层着色困难，耐蚀性不强，成本较高，电解液有毒，并且不够稳定。目前，此种工艺主要用于电气绝缘层和日用表面装饰，常用电解液及工艺为草酸3%～l0%，温度20～35℃，电压40～60V，阳极电流密度1.0～2.0A/dm2，时间40～60min。
(5)磷酸阳极氧化
铝及铝合金在稀酸溶液中进行阳极氧化处理，能得到大孔径的膜层，并可以作为金属电沉积的底层。铝合金成分的变化对氧化膜质量有很大的影响。常用电解液及工艺为磷酸3%～20%，温度30～35℃，电压50～60V，时间15～30min。如果零件是为电镀做准备，应注意阳极氧化膜在电镀前不要干燥，磷酸处理后，要清洗干净，否则会影响结合力，并需采用适当的冷却和搅拌方法，使电解液温度不能超过40℃。
(6)其他阳极氧化
经磷酸溶液阳极氧化的铝合金，与电镀层的结合力良好;铝合金在含少量硼砂或氨水的硼酸溶液中阳极氧化，可获得电绝缘性优异的氧化膜;在铬酸、草酸、硼酸的混合液或草酸、柠檬酸的混合液，硼酸和草酸钛盐的混合液中阳极氧化后，铝合金可获得仿釉效果的所谓瓷质阳极氧化膜。靠稀有金属(如钛、钍、锫等)盐类的水解作用沉积在氧化膜孔隙中的氧化膜质量好，硬度高，可保持零件的高精度和表面低粗糙度，但价格较贵，使用周期较短。混酸的瓷质阳极氧化工艺，适用于纯铝或含铜、镁较低的铝合金，膜层为银灰色、半透明，可以染色，类似聚氯乙烯塑料的外观。
梳头、开门、脱衣服总被「电」，教你4招摆脱静电困扰
天气渐冷，空气里开始变得“电量十足”。梳头时，头发越梳越乱，甚至立起来;脱衣服时噼啪作响，甚至伴有蓝光;摸门把手、拉铝合金窗户，甚至开水龙头时，手都会感到触电似的刺痛，这些都是静电导致的。
为什么会产生静电，如何避免，有什么消除的办法吗?
受访专家
陆军军医大学西南医院皮肤科主任医师 杨希川
中华科普学会常委 董晓秋
本期编辑：王家璇
静电是如何产生的
生活中，静电多以接触性静电为主，即不带电的物体接触带有静电的物体时，电荷从高电势处移动到低电势处，像水往低处流一样，于是不带电的物体就产生了电。
干燥的室内往往是“电荷纷飞”的高危地带，由于空气湿度小，再加上人们常与化学纤维质地的内衣、地毯、坐垫、墙纸等受到摩擦，都会产生静电。
如果静电聚集达到一定的电压，人接触时，就会产生“触电”现象。用手触摸带电的水管、电器、金属门把、电视荧屏甚至开关等，会感觉被“电”一样，有麻麻痛痛的感觉。
这些电虽然没有“摸电门”那么可怕，电力也不容小觑。例如屁股在椅子上一蹭就可能产生1800伏以上的电压，而听到噼啪声时已有上万伏的电压了。
电量太大能伤脏器
静电虽然电压大，但人体的电阻也非常大，其电流小，所具有的能量较小，所以不会危及人的生命。
而当电压大于7000伏特的静电，便可改变人体内固有的电位差，影响脏器功能。
对于心脏功能比较弱的人，静电产生的磁场作用轻者可导致胸闷、头晕、气促、焦躁不安，重者可引起心律失常和早搏，加重病情。
静电还能改变脑电位，引起脑神经细胞膜电流传导异常，使人感到疲劳、烦躁、失眠、头痛。
静电在人体周围可以产生大量的阳离子，使皮肤水分减少，进而使皮屑增多，更容易诱发皮肤瘙痒。此外，静电吸附的大量灰尘中含有多种病毒、细菌等有害物质，可能落在人体皮肤上，导致斑疹、痤疮等皮肤病。
4招教你不再被“电”
如何避免静电给生活带来麻烦呢?
1.从源头上减少静电产生
尽量选择不易起静电的衣物面料，如棉、麻、丝等天然纺织物做成的内衣、床单、被罩等，少穿化纤质地(如聚酯纤维、涤纶、腈纶等)的服装。洗衣服时还可以加一些衣物柔顺剂，不仅能让衣服柔软顺滑，也能减少静电。
卧室内尽量不放或少放家用电器，避免人体与电器在近距离产生电场而碰触起电;看电视最好距离电视机2米以上，使用电脑时尽量离远些。
2.减少静电积聚
平时注意身体保湿。冬季气温、湿度都低，皮肤变得干燥，摩擦后容易产生静电。可以通过每天及时涂抹身体乳、护手霜来加强保湿、滋润皮肤，防止静电聚集。
增加室内湿度，可以在室内放置加湿器，在地上洒点水、放一盆水或者防静电喷雾，打开加湿器都是好办法;使用电气设备前，简单地用清水洗手、擦干，也可防止静电吸附在人体上。
3.提前释放静电
用钥匙等小金属器件或绝缘的抹布先碰触一下可能会引起静电的物品，可以提前“放掉”身上的电，再用手触碰，就不会被电到了。
平时用指尖触摸东西和人时，产生静电的瞬间会有明显的刺痛感，这是因为接触面积小，所以痛感较明显。对此，可以增加接触面积，如伸出整个手掌去触摸，这样会减少一些痛感。
4.长发用含硅洗发水
有很多长发人士也常被静电困扰，可以试试这几招。
用含硅油的洗发水。干燥季节如果用无硅油洗发水(尤其是干性发质)，不仅可能“炸毛”，还容易让头发更加干枯毛糙。含硅油的洗发水可以填补毛发表面毛鳞片的缝隙，降低头发之间的摩擦，不容易产生静电，且使得头发更加柔软顺滑有光泽，相对不易干枯分叉。
使用护发素、精油等。用洗发水后，可以在发尾涂抹护发素、精油、发膜等，能减少静电，使头发不毛糙。涂完护发素和发膜后需要清洗干净，护发精油可以在洗完头半干时涂抹。
不用塑料梳子。塑料梳子容易和头发摩擦产生静电，冬天梳头可以用宽齿的木梳、角梳等，或者直接在梳子和头发上撒点水，都能减少头发静电和打结。▲
揭秘工业铝型材表面为何会产生静电
静电是我们在日常生活中经常会碰到的一种物理现象，大家为此可能产生过各种各样的苦恼，比如冬天头发容易炸毛、手在接触门把时瞬间被电会产生疼痛等等。在铝型材的表面也会存在静电，以下的内容我们一起来探讨下关于这种静电的产生。
静电产生的原理
从宏观意义上讲，静电并不是静止的电，只是短时间内停留在某个地方的电荷，一般情况下正常运转的电子正负电荷是相等的，在平稳的状态下就不会产生带电的现象，一旦在某一个地方的电子受到外力的影响而偏离运转转道，就会使正负电荷失去平衡，得到电荷的电子形成阴离子，而失去电荷的电子则形成阳离子。物质都在由原子、分子和离子组成，空气中有各种各样的离子，每种离子所带的电荷都不尽相同，受到的外力作用也不同，于是就产生了不同的静电。
铝型材表面静电的形成
我们都知道，铝是一种非常活泼的金属元素，极易与空气中的氧、水和二氧化碳结合，生成三氧化二铝、氢氧化铝和碳酸铝等产物，这些物质会形成一层致密的氧化膜覆盖在铝型材的表面，使铝型材的表面失去光泽，为了改善这种状况，所以需要在铝型材表面进行电镀，形成一层隔绝空气，防止铝型材表面氧化的电镀膜。铝型材本身具有导电性能，表面被覆盖电镀膜后便成为了绝缘体，具备与其它物质形成静电场的条件，当更多的电荷聚集道一定的程度就形成了静电。
熟悉铝型材生产加工流程的朋友应该都了解，铝型材在生产加工的过程中需要经过多道工序，每道工序中都会带有不同种类的正负电荷，加上空气中的其它带电体，根据摩擦起电的原理，物体受到摩擦后，聚集的电量并不像电线里的电荷一样可以流动，而是停留在了铝型材的表面。许多物体本身就带有一定的电荷，再加上摩擦产生的电荷，就会有越来越多的静电聚集在铝型材的表面，这也就是铝型材表面会产生静电的原因。
