铝的阳极氧化和着色华南师范大学物化实验
铝的阳极氧化实验报告

铝的阳极氧化实验报告铝的阳极氧化及表面着色——甘油添加剂对氧化膜性能的影响摘要:本实验探讨了在铝的阳极氧化实验中,不同浓度的甘油添加剂下铝形成的氧化膜的性能,包括着色、耐腐蚀性、绝缘性以及氧化膜的厚度。
得出了随着甘油添加剂浓度的增大,铝表面的氧化膜厚度增加以及在添加剂浓度为5mL/L时着色效果最好等的结论。
关键词:铝的阳极氧化氧化膜甘油添加剂Abstract:This study investigated the anodic oxidation of aluminum experiments, at different concentrations of glycerol additive of aluminum oxide film formation properties, including color, corrosion resistance, insulation and the thickness of oxide film. Obtained with the concentration of glycerol additive increases, the aluminum surface of the oxide film thickness and concentration of glycerol additive of 5mL/L and so when the conclusions of the best coloring.Keywords : the Anodic of Aluminum; Oxide film; the Glycerol Additive1研究进展近十年来,我国的铝氧化着色工艺技术发展较快,很多工厂已采用了新的工艺技术,并且在实际生产中积累了丰富的经验。
已经成熟和正在发展的铝及其合金阳极氧化工艺方法很多,可以根据实际生产需要,从中选取合适的工艺。
铝合金阳极氧化膜与着色技术-实验二

表面技术概论实验指导书之一实验一铝阳极氧化膜与着色技术实验一、实验目的1.了解转化膜与着色技术的实际意义。
2.了解铝的阳极氧化和着色的原理。
3.掌握铝阳极氧化膜与着色技术工艺方法。
二、实验原理表面转化膜与着色技术是材料表面工程技术中的重要分支之一,应用非常广泛。
转化膜技术是通过化学或电化学方法,使金属表面形成稳定的化合物膜层而不改变其金属外观的一类技术,其形成方法是:将金属工件浸渍于处理溶液中,通过化学或电化学反应,使被处理金属表面发生溶解并与处理溶液发生反应,在金属表面上形成一层难溶的化合物膜层。
转化膜以“基体金属发生溶解、参与反应”,形成的是“难溶的化合物膜层”及“不改变金属外观”区别于电镀层、化学镀层或有机涂层等其它表面处理层。
(一)铝的阳极氧化轻金属材料的阳极氧化属于表面转化膜技术中的分支之一。
轻金属材料重量轻、导电导热性好,但这些材料耐腐蚀性差,容易产生晶间腐蚀,耐磨性比较低。
通过阳极氧化处理,可在其表面生成一层厚度达几十到数百微米的氧化膜。
根据不同用途,阳极氧化膜可赋予表面防护、装饰性、耐磨性、绝缘、隔热、光学性能等。
铝在大气中会自然形成非晶态的氧化铝膜,厚度为4~5μm。
这层膜不致密,耐腐蚀性差。
人工形成阳极氧化膜是在一定的电解池中进行的。
将铝制件作为阳极,其它材料(如铅、铝等)作为阴极置于电解池(如以硫酸溶液作为电解液)中,通上直流电,这时可以观察到在阳极上和阴极上都有气体析出。
阳极析出氧气,阴极析出氢气。
而阳极上析出的氧大部分与铝作用生成了Al203(氧化膜) (见图1)。
氧化膜的生成是两个不同过程同时进行的结果:一个是电化学过程,它产生氧并与铝作用生成从Al203,另一个是化学过程,生成的Al203膜被电解液溶解成为多孔层。
没有溶解过程,Al203膜就不能导电,反应不能继续。
其次,氧化膜的生成速度必须大于溶解速度,否则膜层不能增厚。
铝阳极氧化过程的电极反应可简单地描述如下:硫酸对金属铝和氧化膜的溶解作用为阳极氧化一开始,铝表面立即生成一层致密的氧化膜。
实验八铝的阳极氧化法表面修饰

铝的阳极氧化法表面修饰与着色一实验目的1.了解铝阳极氧化法表面修饰的基本原理及方法。
2.了解铝阳极氧化后氧化膜的质量检验方法,以及着色技术。
二实验原理铝及其合金在空气中都会在其表面自然生成一层极薄的氧化膜(0.01~0.5μm)。
这层氧化膜是无定形的,因此使表面失去原有的光泽,而且因氧化膜疏松多孔不均匀,它虽有一定的抗腐蚀作用,但不可能有效地防止铝及其合金遭受进一步的氧化、腐蚀。
用电化学方法在铝或铝合金表面生成较厚的致密氧化膜,该过程称为阳极氧化。
这种人工氧化膜经过适当处理(封闭)后,无定形氧化膜转化为晶形氧化膜,孔隙被消除,膜层硬度增高,耐磨性、抗腐蚀性、电绝缘性也大大提高,光泽度增强,能经久不变,还可经适当染色处理而得到理想的外观。
因此,铝的表面氧化处理在许多工程技术中得到广泛的应用。
工业上,铝阳极氧化采用的电解液主要有三种:硫酸、草酸和铬酸。
采用不同的电解液,可以获得不同厚度的具有不同机械性能和物理化学性能的氧化膜。
以铅(或石墨)为阴极、铝为阳极,在H2SO4溶液中进行电解,两极反应如下:阴极:6H++6e一= 3 H2↑阳极:2Al -6e-= 2Al3+2A13++ 6H2O = 2Al(OH)3+ 6H+2Al(OH)3= A12O3+3H2O电解过程中,H2SO4又可以使形成的A12O3膜部分溶解,所以氧化膜的生长依赖于金属氧化速度和A12O3膜溶解的速度。
要得到一定厚度的氧化膜,必须控制适当的氧化条件,使氧化膜形成速度大于溶解速度。
阳极氧化所得的膜是整片玻璃状的无水氧化铝(Al2O3),其厚度一般在0.01~0.1μm之间。
膜的外层较软,是由水合氧化铝(Al2O3·H2O)组成的,膜层空隙率高,吸附能力强,容易染色。
因此,把氧化后的铝制件用有机染料或无机染料的水溶液来染色,可得到各种鲜艳的颜色,提高表面的美观度。
因氧化膜呈正电性,故应选用负电性而且易溶于水的阴离子染料。
实验7铝的阳极氧化和着色实验资料

乔. 铝及铝合金的阳极氧化研究综述. 全面腐蚀控制[J].2002(16).
.铝及其合金阳极氧化技术研究的进展.材料保护.2001(9)B22.
. 铝材阳极氧化中电流密度与铝膜质量间的关系[J]. 苏州大学学报. 1998(14).
.物理化学实验[M].北京:化学工业出版社,2007.12(150-155).
2)绝缘性:三组都不分彼此,电阻均为无穷大。
5 mA/cm2条件下电解
3)耐腐蚀性:第一组耐腐蚀性最差,第二完全不被腐蚀,效果很好,第三组虽然在三十分
原因是:第一组电流密度太低形成的膜很薄,容易被腐蚀,第三组提高电流密度有利于
4)氧化膜的膜厚度:由图二可知氧化膜厚度随着电流密度的增加而增加。
O3+3 H2O =Al2O3.3H2O
Al
O3水化结果,使氧化物体积增大,将孔隙封闭。
实验方案设计
探讨因素
探讨某一因素对阳极氧化膜的影响,给出所探讨的
。
20%、通电时间为20min、室温条件、无添加剂的情况下,探讨
10mA/cm2、15mA/cm2、20mA/cm2三个电流密度。
表征手段
δ,列表如下:
10mA/cm2 15mA/cm2 20mA/cm2
/μm 0.8715 6.0458 8.8235
成品展示
讨论
文献值参考
1)较高的电流密度虽有利于膜厚度的增加,但是容易造成铝片表面过热而使氧化膜疏松。
15~20A/dm2。5
2)电流密度的影响:阳极氧化与电流密度关系很大。电流密度高,氧化膜生成较快,微孔
5 mA/cm2以下,电解
后处理
、浸泡着色
1)取一小片铝片,,放入翠绿着色液中着色10min;
铝的阳极氧化实验报告

物理化学实验报告学生姓名:学号:专业:化学年级,班级:课程名称:中级物化实验组员:实验项目:铝的阳极氧化与表面着色——电解液浓度对氧化膜性能的影响指导老师:孙艳辉一、研究进展近年来,铝的阳极氧化由于其氧化膜多孔的特性及良好的应用前景受到广泛的关注和深入研究。
目前,国内外广泛应用的阳极氧化技术主要有硫酸阳极氧化,铬酸阳极氧化,草酸阳极氧化, 瓷质阳极氧化和硬质阳极氧化等,这些方法都有成熟的工艺规范[1]。
而且,大都采用二次氧化的方法[2]。
在电解液浓度的影响方面,张莹[2]等认为对于酸性电解液来说,随着其浓度的不断增大,氧化膜的极限厚度先增大而后减小,因此电解液的浓度应控制在一定的范围内。
张勇[3]等用磷酸做电解液时发现当磷酸的浓度为0. 4 mol/ L 时,生成的氧化膜厚度最大。
巩运兰[4]等用铬酸做电解液时发现随着铬酸浓度的增加,铝的氧化膜阻挡层厚度变薄。
二、实验部分1.实验原理1.1铝的阳极氧化将铝制品作阳极,以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液进行阳极氧化,可形成较厚的氧化膜,膜的主要成分是Al2O3,其反应历程比较复杂。
以Al为阳极,Pb为阴极,H2SO4溶液为电解质为例,电解时的电极反应为:阴极:阳极:阳极上的Al被氧化,且在表面上形成一层氧化铝薄膜的同时,由于阳极反应生成的H+和电解质H2SO4 中的H+都能使所形成的氧化膜发生溶解:在硫酸电解液中阳极氧化,作为阳极的铝制品,在阳极化初始的短暂时间内,其表面受到均匀氧化,生成极薄而又非常致密的膜,由于硫酸溶液的作用,膜的最弱点(如晶界,杂质密集点,晶格缺陷或结构变形处)发生局部溶解,而出现大量孔隙,即原生氧化中心,使基体金属能与进入孔隙的电解液接触,电流也因此得以继续传导,新生成的氧离子则用来氧化新的金属,并以孔底为中心而展开,最后汇合,在旧膜与金属之间形成一层新膜,使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”似的。
随着氧化时间的延长,膜的不断溶解或修补,氧化反应得以向纵深发展,从而使制品表面生成又薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。
华南师大物化报告铝的阳极氧化

华南师范大学实验报告学生姓名__________ 螯蚯_________ 学号114专业一化学(师范) 年级、班级2015级化师(4)班课程名称理化学实验实验类型■验证□设计□综合实验时间2018年3月15日实验指导老师. 李国良老小组成员黎昕114 朱海燕110铝的阳极氧化与表而着色一一草酸添加剂的影响一、前言1.实验背景铝作为自然界中比较活泼的金属,在空气中能形成一层厚度为一的氧化膜,这层天然的氧化膜为非晶态,薄而多孔,机械强度低⑷。
它虽然对铝具有一左的防护能力,但远远满足不了人们对铝及英合金在装饰,防护与功能性应用等方而的要求。
因此,铝在电解液中的阳极氧化处理工艺得到了不断的发展。
自从Keller匕:通过电镜得到氧化铝多孔膜结构模型开始,铝的阳极氧化膜的使用价值越来越髙。
最近,由于其良好的结构特性,在很多领域又有了新的用途。
阳极氧化是利用电解作用使金属制件表而形成氧化物薄膜的过程。
金属表面形成的致密的氧化物具有阻I匕金属与空气的接触,达到保护金属的目的。
近几十年来,铝阳极氧化技术有了很多新的突破,在硬质阳极氧化方而,通过在电解液中添加有机酸或多元醇川或利用脉冲电流与直流叠加⑸等方法,提高氧化膜的耐蚀性和耐磨性。
进入70年代后期,人们由最初追求胜及电绝缘性的氧化膜而转向以多孔膜为基础的各类功能性膜材料的应用研究。
铝在酸性条件下阳极氧化,形成具有特殊结构的氧化膜。
这种膜孔径均一,孔径范围窄,孔隙率高,孔道严格垂直于表而,具有大的表而积,其良好的排列方向性,表现出不同寻常的物理,化学特性,兼具深层膜和筛网膜的特点。
这种特殊的孔结构能够满足过滤的要求,使其成为一种新的制膜方法。
该膜属于无机膜,较目前普遍使用的有机膜具有较高的耐热性,耐有机溶剂,机械强度高等特点,具有良好的应用前景。
目前,国外己经生产出性能优良的阳极氧化铝膜,Alca可Anotec公司生产的Anopore膜就是利用该法生产岀来的,但其具体工艺过程仍属商业机密,且价格昂贵。
铝的阳极氧化与表面着色打印(叶秋耀)分析

铝的阳极氧化与表面着色通电时间对氧化膜性能的影响姓名:叶秋耀学号:20092401073班别:09级化学4班实验时间:2012年4月11日指导老师:马国正【摘要】本实验中主要介绍了在固定铝的阳极氧化的其他最佳工艺条件下,探讨通电时间对氧化膜性能的影响。
并对氧化膜进行着色、氧化膜厚度测定、绝缘性和耐腐蚀性测定的表征。
【关键词】铝的阳极氧化氧化膜通电时间Abstract:This experiment explores the Energized time on the properties of oxide film in a fixed optimum condition of the anodized aluminum. And coloring oxide,oxide film thickness measurement,the insulativity measurement and characterization of corrosion resistance measurement.Keywords:the Anodic of Aluminum,Anodic Film,the Energized time1.研究进展铝由于其比重小,加工性能好,导电、热性能优良,塑性好,抗大气腐蚀能力强,易于成形,价格便宜等优点在轻工,建材,航天等领域广泛应用。
铝在空气中可自然形成一层氧化膜,起到一定的防护作用,但这种在空气中自然形成的膜性能并不足以真正地保护铝基体。
因而人们研究了各类方法以制得性能优良的氧化膜,阳极氧化法是其中最为常用的一种。
阳极氧化膜不仅具有良好的力学性能、很高的耐蚀性,同时还具有较强的吸附性,可对其进行着色处理获得诱人的装饰外观。
铝的阳极氧化,是指在一定的电解液中,以铝为阳极进行电解,从而使其表面形成氧化物薄膜的过秳。
通过铝阳极氧化法可以在铝表面上获得足够厚的氧化膜,且膜层具有硬度高、绝缘性好、耐蚀性强、吸附能力强等特点。
铝的阳极氧化染色实验报告

铝的阳极氧化染色实验报告【实验名称】铝的阳极氧化染色。
【实验目的】对铝进行阳极氧化,并进行染色处理。
【实验原理】以铝或铝合金制品为阳极,置于电解质溶液中进行通电处理,使其表面形成氧化膜,这样形成的氧化膜比在空气中自然形成的氧化膜耐蚀能力更好。
氧化膜具有较强的吸附性,利于进行染色处理。
经过阳极氧化后,铝制品的耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。
(1)阳极氧化原理以铝或铝合金制品为阳极,硫酸为电解质溶液进行通电处理,铝被氧化形成无水的氧化膜。
阴极:2H+ + 2e- = H2↑阳极:2Al + 3H2O – 6e- = Al2O3 + 6H+氧化膜在生成的同时,又伴随着氧化膜被溶解的过程。
Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O溶解出现的孔隙使铝与电解液接触,又重新氧化生成氧化膜,循环往复。
控制一定的工艺条件(硫酸浓度和温度等)可使氧化膜形成的速率大于氧化膜溶解的速率,利于氧化膜的生成。
(2)着色原理铝的阳极氧化膜多孔隙,对染料有良好的物理吸附和化学吸附性能,在铝阳极氧化膜上进行浸渍着色或电解着色,可达到耐蚀和装饰目的。
无机盐着色:将制品依次浸入两种无机盐溶液中,两种无机盐在氧化膜孔隙内反应生成有颜色的无机盐并沉积在孔隙中。
有机染料着色:阳极氧化膜对染料有物理吸附作用,有机染料官能团与氧化膜也会发生络合反应。
有机染色色种多且色泽艳丽,但耐磨、耐晒、耐光性能差。
(3)封闭原理铝阳极氧化膜必须进行封闭处理。
沸水法是常用的封闭方法。
在沸水中,氧化膜表面及孔壁的无水氧化膜水化,形成非常稳定的水合结晶膜,从而达到封闭孔隙的目的。
Al2O3 + H2O = Al2O3·H2O此外还有蒸汽封闭法、盐溶液封闭法和填充有机物封闭法等。
本实验将铝以硫酸为电解质溶液进行阳极氧化,用硫代硫酸钠溶液和高锰酸钾溶液进行浸渍着色,用沸水法封闭。
【实验用品】铝片、铜片、氢氧化钠、硫酸、高锰酸钾、硫代硫酸钠、水、天平、量筒、烧杯、玻璃棒、水槽、直流电源、电流表、鳄鱼夹、导线、砂纸。
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铝的阳极氧化和着色(华南师范大学物化实验)————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:ﻩ华南师范大学实验报告铝的阳极氧化和着色——添加柠檬酸对氧化膜性能的影响摘要铝及铝合金具有密度小、比强度高、导电和导热性好、成型容易等优点,是一种综合性能优良的轻金属材料。
目前,铝材在航空航天工业及建筑材料、交通工具、电子产品等领域中得到广泛使用。
另外由于铝所形成的氧化膜存在均匀的孔隙,可用于有机染料进行染色处理,孔径大小不同的氧化铝膜可应用于不同的领域。
使铝表面氧化的电化学工艺称为铝的阳极氧化,因此对改善阳极氧化膜性能的因素研究显得非常重要。
而在电解液中添加添加剂,可明显改善氧化膜性质,如硬度、厚度和耐蚀性能等。
本次探究以柠檬酸添加剂作为研究对象,探究其对阳极氧化铝绝缘性能、耐腐蚀性能以及着色能力的影响。
实验探究发现,往电解液中添加柠檬酸,可有效增加氧化膜厚度,并提高阳极氧化铝的绝缘性能和耐腐蚀性,但着色效果很差,几乎不能着色。
关键词:阳极氧化;柠檬酸;添加剂;绝缘性能;耐腐蚀性;着色;AbstractAluminumand aluminumalloy, whichhave strong advantages in low density, high strength and excellent quality in conduc ting electricityandheat,is a kind of integratedlight metal mat erialwith excellent performance.Currently, thealuminum m aterial are widelyused in the aerospace industry,construction materials, transport,electronicsand other fields.Thefilm of the Alumina formed bythe presence ofporosityapertures so that itcan beusedfortheorganic dye. Alumina filmwith different sizes of aperture can be applied to different areas.Thecr afts to oxideofthe aluminum surface inelectricity way iscalledaluminum anodic oxide and it is verysignificant forresea rchers to studydeeper. Based on the formerstudy, when adding the additivein the electrolyte, thefilmproperties can besignificantly improve, such as hardness, thickness and corrosion resistance.The inquiry took citric acidas theadditive, exploreits impactonanodized aluminum insulation properties,corrosion resistance and coloringcapabilities.It found thatthe additionof citricacid totheelectrolyte solutioncaneffectivelyincreasethe thickness,theinsulatingproperties and corrosion resistance of the oxidefilm, but thecoloring propertyis poor,hardlycolored.Keywords:anodizing;Citric acid;Additive;insulation function;Corrosionresistance;Colorationfunction一、研究进展1.1阳极氧化膜研究进展综述影响阳极氧化膜性能参数的主要因素包括有电解液种类、阳极氧化电压、电流密度、氧化温度、氧化时间和铝合金成分等。
1.1.1电解液的影响在酸性电解液中得到的是阻挡层和多孔层两层的氧化膜,而在接近中性或碱性电解液中生成的是阻挡型氧化膜。
此外,氧化膜的溶解速度与电解液的浓度也有关系,浓度高时,氧化膜的溶解速度加快,膜的溶解速度大于生长速度,影响了膜的厚度;浓度低时,形成的氧化膜很薄,耐蚀性很差。
1.1.2阳极氧化电压影响低压时,阳极氧化反应比较缓慢,氧化膜在电解液中的溶解速率小于生长速率,形成的纳米孔直径较小、孔数多。
随着氧化电压的升高,阳极氧化电流密度增大,氧化铝膜的生成速率加快,多孔氧化铝膜的厚度增加,孔径也随之增大,孔数减少,孔的排列趋于整齐。
1.1.3电流密度的影响在相同的电解液浓度和温度的条件下,提高阳极电流密度,氧化膜的生成速率增加,氧化膜的孔隙率下降,氧化膜较硬,耐磨性和耐蚀性增加;反之减小电流密度,膜的生成速度缓慢,但是膜相当致密。
当电流密度过高时,容易导致氧化膜表面的局部温度上升,氧化膜的溶解速度也大大增大,氧化膜变得疏松,甚至粉化,局部烧蚀。
一般情况下,电压以15~20V为宜,而电流密度最好控制在1.0~1.5 A/dm。
1.1.4氧化温度的影响在阳极氧化过程中,部分电能会转化为热量,加之铝的阳极氧化是放热反应,导致电解液温度升高,超过一定范围会增加氧化膜的溶解速率,使氧化膜阻挡层厚度减少,氧化膜的孔隙率增加,氧化膜的耐蚀性和耐磨性下降。
因此,氧化温度愈低,氧化膜就愈厚,并且氧化膜的致密度也愈大,耐蚀性也愈大。
氧化温度一般控制在10℃~30℃。
1.1.5氧化时间的影响阳极氧化时间的选择,须根据电解液浓度、电流密度、溶液温度等条件来确定。
当电流密度恒定时,氧化膜的生长与氧化时间成正比。
在开始氧化的1h 内成膜较快,随着时间的继续膜的生长速率逐渐减慢,氧化膜的厚度不断增加,耐蚀性能提高。
但当氧化膜的生长速度在氧化膜达到一定厚度后会减小。
这是因为膜层变厚,电阻增加,导电能力下降。
此外,氧化时间过长,由于氧化膜的表面被电解液溶解,氧化膜的孔径变大,膜层光滑程度下降,变得粗糙,出现起粉现象。
3Al 3e Al -+-→3232Al(OH)Al O 3H O→+1.1.6铝合金成分的影响铝合金的成分不仅影响氧化膜的厚度,还影响的氧化膜的耐蚀性。
在相同的 条件下,纯铝要比铝合金容易阳极氧化,而且氧化膜的厚度比铝合金要厚,耐蚀 性也要高。
1.2添加剂对氧化铝膜性能的影响研究进展电解液中的添加剂为无机或有机添加剂,可明显改善氧化膜性质,如硬度、厚度和耐蚀性能等。
其中,无机添加剂的主要作用是增强电解液的导电性,参与成膜反应,从而加快成膜速度。
而有机物的作用是在参与膜的形成和吸附过程中减缓溶膜速度,使高温时膜的溶解得以减缓,从而在较高温度下形成较厚和较硬的氧化膜。
若往电解液中添加草单一添加剂,如草酸就可以制备多孔氧化铝膜, 纳米孔直径在40~ 100 nm,并且膜层较厚。
若加入稀土盐(如铈(+4)盐比镧(+3)盐)后,使膜的结构发生了变化,加快了氧化膜多孔层的生长速率,阻挡层厚度增加,多孔部分变得更加致密,提高了氧化膜的耐蚀性,而且效果更好。
如果加入复合添加剂,例如在硫酸电解液中分别加入硫酸铈+柠檬酸、硫酸铈+葡萄糖酸钠、硫酸铈+十二烷基苯磺酸钠的复合添加剂后,通过电化学阻抗谱实验发现阳极氧化铝膜的阻抗值与不含添加剂以及含单一添加剂相比,阻抗值明显增加,当中以硫酸铈+柠檬酸复合添加效果最明显。
二、实验部分2.1实验原理2.1.1铝的阳极氧化原理实际生产中,可以将铝制品作阳极,以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液进行阳极氧化,形成较厚的氧化膜,膜的主要成分是Al 2O 3。
其反应历程比较复杂,若以 Al 为阳极, P b为阴极, H2SO 4 溶液为电解质介绍其反应原理。
电解时的电极反应为:阴极: 阳极: (氧化膜形成 ) 阳极上的Al 被氧化,且在表面上形成一层氧化铝薄膜的同时,由于阳极反应生成的 H + 和电解质H 2S O4 中的H + 都能使所形成的氧化膜发生溶解:3232Al O 6H Al 3H O +++→+(氧化膜溶解)在硫酸电解液中阳极氧化,作为阳极的铝制品,在阳极化初始的短暂时间内,其表面受到均匀氧化,生成极薄而又非常致密的膜,由于硫酸溶液的作用,膜的最弱点(如晶界、杂质密集点,晶格缺陷或结构变形处)发生局部溶解,而出现大量孔隙,即原生氧化中心,使基体金属能与进入孔隙的电解液接触,电流也因此得以323Al3H O Al(OH)3H +++→+继续传导,新生成的氧离子则用来氧化新的金属,并以孔底为中心而展开,最后汇合,在旧膜与金属之间形成一层新膜,使得溶解的旧膜如同得到修补。
随着氧化时间的延长,膜的不断溶解修补,氧化反应得以向纵深发展,从而使制品表面生成又薄而致密的内层,和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。
其内层(阻挡层、介电层、活性层)厚度至氧化结束基本都不变,位置却不断向深处推移;在一定的氧化时间内随时间而增厚。
阳极氧化膜的生长是在膜的生长和溶解这一矛盾过程中发生和发展的。
要使Al2O3氧化膜顺利形成,并达到一定的厚度,必须使电极上氧化膜形成的速率大于氧化膜溶解的速率,这要通过控制一定的氧化条件来实现,如果是在强酸电解液中,阳极上的金属离子不断地从金属本体溶解,根本不能形成氧化膜;若在弱酸中,阳极产物在电解液中不溶解,则氧化膜很快形成并覆盖金属,电阻增大,使电化学反应不能形成所需厚度的氧化膜,所以要严格控制硫酸的浓度。
在氧化膜生长过程中,电渗现象是膜生长的必要条件之一。
它使电解液在膜孔内不断循环更新,使多孔层不断增厚。
铝的阳极氧化和着色工艺要求形成的膜既有一定的厚度,又要在膜上有均匀的孔隙,以保证电流的通过及下一步着色。
这是一个既有膜的生长又伴随有膜的溶解的电极过程。
由于膜的不断生长与加厚,致使电阻不断增加,从而使膜的生长速率渐缓,此时膜的形成速率与膜的溶解速率达到动态平衡,膜的厚度就不会变化了。
2.1.2氧化膜着色原理氧化膜的表面是由多孔层构成的,其比表面积大,具有很高的化学活性。
利用这一特点,在阳极氧化膜表面可进行各种着色处理。
着色的目的在于提高产品的装饰性和耐蚀性,同时给铝制品表面以各种功能性。