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鋁及鋁合金陽極氧化膜形成機理

鋁及鋁合金陽極氧化的電解液一般為具有中等溶解能力的酸性溶液,如硫酸、草酸等。將鋁件作為陽極,鉛板作為陰極,通以直流電,電極反應為水的放電,生成初生態原子氧[O]。由於[O]具有很強的氧化能力,在強大的外電場力作用下,會從電解液/金屬界麵上向內擴散,與鋁作用形成氧化物並放出大量的熱。反應多餘的氧則在陽極以氣體狀態析出。


    由於在酸性溶液中氧化膜的生成和溶解是同時進行的,隻有當膜的生成速度大於膜的溶解速度時,膜才不斷增厚。其形成過程可利用陽極氧化測得的電壓一時間曲線進行分析,如圖7-1所示。


    整個陽極氧化的電壓一時間曲線大致可以分為三段


    ①第一段:無孔層形成通電開始的幾至十幾秒時間內,電壓隨時間急劇上升至最大值,該值稱為臨界電壓(或形成電壓)。說明在陽極上形成了連續的、無孔的薄膜層(阻擋層)。此膜具有較高的電阻,因此隨著膜層的加厚,電阻加大,槽電壓急劇直線上升。無孔層的出現阻礙了膜層的繼續加厚,其厚度與形成電壓成正比,與氧化膜在電解液中的溶解速度成反比。在普通硫酸陽極氧化時,采用13~18V槽電壓,則無孔層厚度約為0.Ol~0.Ol5μm。該段的特點是氧化膜的生成速度遠大於溶解速度。臨界電壓受電解液溫度的影響很大,溫度高,電解液對膜層的溶解作用強,無孔層薄,臨界電壓較低。


    ②第二段:膜孔的出現陽極電位達到最高值以後,開始下降,其下降幅度為最大值的10%~l5%。這是由於電解液對膜層的溶解作用,使氧化膜最薄的局部產生孔穴,電阻下降,電壓也隨之下降。氧化膜有了孔隙之後,電化學反應可繼續進行,氧化膜繼續生長。


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