鋁作為陽(yáng)極氧化在電解溶液中通過(guò)電流，帶負(fù)電的陰離子遷移到陽(yáng)極表面失去電子放電，金屬鋁失去電子成為三價(jià)鋁離子，從而都使得價(jià)態(tài)升高，用電化學(xué)語(yǔ)言稱(chēng)之為氧化反應(yīng)。在水溶液中由于陰離子含有氧，則氧可能與鋁化學(xué)結(jié)合生成氧化物，此時(shí)鋁離于可能不再溶解在電解溶液中.這個(gè)反應(yīng)的最終結(jié)果取決子許多因素，特別是電解質(zhì)的本質(zhì)、最終反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)、工藝操作條件(例如電流、電壓、槽液溫度和處理時(shí)間)等因素。

 

  在生成多孔型陽(yáng)極氧化膜的情形下，陽(yáng)極鋁上首先生成附著性良好的非導(dǎo)電薄膜(阻擋層)，氧化物薄膜繼續(xù)生長(zhǎng)必定伴隨著膜的局部溶解，這種溶解作用包括化學(xué)溶解和電化學(xué)溶解兩部分，化學(xué)溶解發(fā)生在多孔型膜的所有面上，而電化學(xué)溶解取決于電場(chǎng)的方向，溶解電流基本上使得孔底的氧化膜溶解。隨著陽(yáng)極氧化膜原“壁壘膜”上微孔的加深，即氧化膜的厚度增加，使得氧化膜的生長(zhǎng)速度逐漸受到阻滯。當(dāng)氧化膜的生長(zhǎng)速度降低到膜在電解溶液中的溶解速度時(shí)，則陽(yáng)極氧化膜的厚度不再增長(zhǎng)。電解溶液對(duì)于氧化膜的溶解能力和陽(yáng)極氧化的工藝操作條件等因素控制著陽(yáng)極氧化膜的結(jié)構(gòu)，從而也制約著陽(yáng)極氧化膜的性能，因此理解和掌握陽(yáng)極氧化膜生長(zhǎng)速度與氧化膜的溶解速度之間的平衡，是陽(yáng)極氧化工藝的關(guān)鍵所在。在電解溶液中.陽(yáng)極電流密度高、溶液溫度低和酸濃度低有利于陽(yáng)極氧化膜的生成，而陽(yáng)極電流密度低、酸濃度高和溫度高會(huì)加快和促進(jìn)膜的溶解，不利于氧化膜的生長(zhǎng)。

  鋁的陽(yáng)極氧化反應(yīng)不像電鍍層那樣建立在金屬的外表面(即金屬/電解液界面)上，而是在氧化膜/鋁界面向鋁的內(nèi)部生長(zhǎng)。在陽(yáng)極氧化過(guò)程中氧化膜的外表面與電解溶液相接觸，這樣氧化膜更加容易溶解在電解溶液中，陽(yáng)極氧化的結(jié)果使氧化膜外表面受到電解溶液相當(dāng)程度的腐蝕。氧化鋁膜的溶解似乎使得鋁部件的原厚度應(yīng)該有所下降，但是生成的氧化物又補(bǔ)償了這種下降.一般說(shuō)來(lái)陽(yáng)極氧化的結(jié)果使得鋁部件的尺寸稍為增加，但是又與電鍍層厚度的凈增加完全不同。如圖1-1和圖1-2所示，可以直觀形象地觀察到這種厚度變化的彼此消長(zhǎng)關(guān)系。

 

  在生成多孔型陽(yáng)極氧化膜的情況，鋁陽(yáng)極氧化的過(guò)程仍然取決于鋁合金與電解溶液的體系特征，即使在表1-1所列的第Ⅱ類(lèi)電解溶液中，（導(dǎo)讀：陽(yáng)極氧化過(guò)程_鋁陽(yáng)極氧化按照電解溶液性質(zhì)的分類(lèi) http://szyt-hosp.cn/Article/yangjiyanghuaguochen_1.html）它們生成的雖然都是多孔型膜，但是陽(yáng)極氧化的具體規(guī)律也不完全相同。圖1-2所示為鋁在硫酸和草酸溶液中，以電流密度1.6A/dm^2，陽(yáng)極氧化，基體金屬鋁和陽(yáng)極氧化膜厚度隨時(shí)間的變化。曲線T表示理論效率下的陽(yáng)極氧化膜的增長(zhǎng)。草酸溶液中在研究時(shí)間210min之內(nèi)，陽(yáng)極氧化膜厚度隨著時(shí)間一直呈線性增加(見(jiàn)圖1-2中曲線F。有繼續(xù)線性增加的趨勢(shì))，陽(yáng)極氧化膜的厚度以F。和K之差值表示。但是由于氧化膜的溶解作用，曲線F。的斜率低于理論曲線丁的斜率.這正好說(shuō)明即使草酸溶液對(duì)于氧化膜的溶解作用很低，陽(yáng)極氧化效率總不可能達(dá)到理論效率的。而在硫酸溶液中曲線F、開(kāi)始時(shí)也呈線性增長(zhǎng)，只是斜率低于草酸溶液的曲線，氧化時(shí)間到大約120min時(shí)氧化膜的生長(zhǎng)受到抑制，陽(yáng)極氧化膜已經(jīng)達(dá)到了極限厚度(見(jiàn)圖中曲線F.)，以后氧化膜厚度不再增加，但是試樣厚度卻在不斷下降，在點(diǎn)S時(shí)試樣的厚度已經(jīng)下降到原

 

  始試樣的厚度。圖中符號(hào)X的區(qū)域表示在硫酸溶液中形成陽(yáng)極氧化膜的工藝區(qū)間，在X區(qū)域之外不可能有效生成陽(yáng)極氧化膜。

  為了更清楚和直觀地反映陽(yáng)極氧化過(guò)程中硫酸陽(yáng)極氧化膜的生長(zhǎng)與基體金屬鋁試樣的關(guān)系，可參見(jiàn)圖1-2所示在陽(yáng)極氧化過(guò)程中陽(yáng)極氧化時(shí)間對(duì)于陽(yáng)極氧化膜形成的影響，從中可以看出陽(yáng)極氧化膜的厚度和基體金屬鋁的厚度隨時(shí)間的變化。對(duì)照?qǐng)D6-2中的曲線F，在硫酸溶液中陽(yáng)極氧化，大約到180min，試樣厚度達(dá)到相當(dāng)于原始試樣的厚度，以后中間金屬鋁的厚度繼續(xù)減薄，直到大約300min以后，整片0.12mm厚的金屬鋁全部氧化成陽(yáng)極氧化膜。此時(shí)試樣內(nèi)部已經(jīng)不存在金屬，由于鋁陽(yáng)極氧化膜是透明的，因此試樣從鋁箱變成過(guò)氧化狀態(tài)的氧化鋁透明箱。

  上述情形可以看出在陽(yáng)極氧化過(guò)程中，陽(yáng)極氧化膜的生成不僅受到硫酸溶液溶解能力較大的影響，而且受到其他一些因素的影響，如氧化物水解能力和氧化物生成過(guò)程中釋放大量熱量等。當(dāng)氧化膜厚度超過(guò)一定值之后，鋁陽(yáng)極的過(guò)熱現(xiàn)象比較突出，從而加速了氧化膜的化學(xué)溶解。由于膜溶解速度的加快，氧化膜生成速度與溶解速度之間發(fā)生新的平衡，阻止了陽(yáng)極氧化膜的繼續(xù)生長(zhǎng)。

  鋁在硫酸溶液中陽(yáng)極氧化，金屬鋁的氧化膜形成過(guò)程和氧化膜溶解過(guò)程是相互對(duì)立而又密切關(guān)聯(lián)的。金屬鋁作為陽(yáng)極，陰極材料在工業(yè)上可以用A1,Pb等金屬，實(shí)驗(yàn)室常采用Pt。鋁陽(yáng)極同時(shí)發(fā)生形成氧化鋁膜和氧化鋁溶解兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程如下。

           成膜過(guò)程： 2Al+3H20→A1203+6H^+6e

           膜溶解過(guò)程： Al203+6H^-→2Al^3^++3H20

           陰極上發(fā)生水的分解析出氫氣：

                  6H20+6e→3H2↑+60H^-

  在硫酸溶液中，實(shí)際上并不是單純的氧化物形成和溶解反應(yīng)，陰離子so^24-參與了鋁的陽(yáng)極氧化反應(yīng)過(guò)程，最終生成含硫酸根的陽(yáng)極氧化膜，大致成為AI2O3·AI(OH)2(SO)3

  在溶液陰離子參與的情況下，陽(yáng)極氧化反應(yīng)可能是下面這樣的情況，即開(kāi)始是鋁的溶解：

  2AI+6H^2→2AP^2+3H2↑


  更多文章鏈接：《陽(yáng)極氧化膜的封孔技術(shù)的分類(lèi)》《陽(yáng)極氧化_陽(yáng)極氧化膜的特點(diǎn)》


  相關(guān)標(biāo)簽：陽(yáng)極氧化，陽(yáng)極氧化膜，陽(yáng)極氧化處理