鋁作為陽極氧化在電解溶液中通過電流，帶負電的陰離子遷移到陽極表面失去電子放電，金屬鋁失去電子成為三價鋁離子，從而都使得價態(tài)升高，用電化學(xué)語言稱之為氧化反應(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，此時鋁離于可能不再溶解在電解溶液中.這個反應(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、槽液溫度和處理時間)等因素。

 

  在生成多孔型陽極氧化膜的情形下，陽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)溶解取決于電場的方向，溶解電流基本上使得孔底的氧化膜溶解。隨著陽極氧化膜原“壁壘膜”上微孔的加深，即氧化膜的厚度增加，使得氧化膜的生長速度逐漸受到阻滯。當氧化膜的生長速度降低到膜在電解溶液中的溶解速度時，則陽極氧化膜的厚度不再增長。電解溶液對于氧化膜的溶解能力和陽極氧化的工藝操作條件等因素控制著陽極氧化膜的結(jié)構(gòu)，從而也制約著陽極氧化膜的性能，因此理解和掌握陽極氧化膜生長速度與氧化膜的溶解速度之間的平衡，是陽極氧化工藝的關(guān)鍵所在。在電解溶液中.陽極電流密度高、溶液溫度低和酸濃度低有利于陽極氧化膜的生成，而陽極電流密度低、酸濃度高和溫度高會加快和促進膜的溶解，不利于氧化膜的生長。

  鋁的陽極氧化反應(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。在陽極氧化過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，陽極氧化的結(jié)果使氧化膜外表面受到電解溶液相當程度的腐蝕。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償了這種下降.一般說來陽極氧化的結(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關(guān)系。

 

  在生成多孔型陽極氧化膜的情況，鋁陽極氧化的過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類電解溶液中，（導(dǎo)讀：陽極氧化過程_鋁陽極氧化按照電解溶液性質(zhì)的分類 http://315488.cn/Article/yangjiyanghuaguochen_1.html）它們生成的雖然都是多孔型膜，但是陽極氧化的具體規(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，陽極氧化，基體金屬鋁和陽極氧化膜厚度隨時間的變化。曲線T表示理論效率下的陽極氧化膜的增長。草酸溶液中在研究時間210min之內(nèi)，陽極氧化膜厚度隨著時間一直呈線性增加(見圖1-2中曲線F。有繼續(xù)線性增加的趨勢)，陽極氧化膜的厚度以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.這正好說明即使草酸溶液對于氧化膜的溶解作用很低，陽極氧化效率總不可能達到理論效率的。而在硫酸溶液中曲線F、開始時也呈線性增長，只是斜率低于草酸溶液的曲線，氧化時間到大約120min時氧化膜的生長受到抑制，陽極氧化膜已經(jīng)達到了極限厚度(見圖中曲線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S時試樣的厚度已經(jīng)下降到原

 

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

  為了更清楚和直觀地反映陽極氧化過程中硫酸陽極氧化膜的生長與基體金屬鋁試樣的關(guān)系，可參見圖1-2所示在陽極氧化過程中陽極氧化時間對于陽極氧化膜形成的影響，從中可以看出陽極氧化膜的厚度和基體金屬鋁的厚度隨時間的變化。對照圖6-2中的曲線F，在硫酸溶液中陽極氧化，大約到180min，試樣厚度達到相當于原始試樣的厚度，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極氧化膜。此時試樣內(nèi)部已經(jīng)不存在金屬，由于鋁陽極氧化膜是透明的，因此試樣從鋁箱變成過氧化狀態(tài)的氧化鋁透明箱。

  上述情形可以看出在陽極氧化過程中，陽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程中釋放大量熱量等。當氧化膜厚度超過一定值之后，鋁陽極的過熱現(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，阻止了陽極氧化膜的繼續(xù)生長。

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

           成膜過程： 2Al+3H20→A1203+6H^+6e

           膜溶解過程： 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^24-參與了鋁的陽極氧化反應(yīng)過程，最終生成含硫酸根的陽極氧化膜，大致成為AI2O3·AI(OH)2(SO)3

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

  2AI+6H^2→2AP^2+3H2↑


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


  相關(guān)標簽：陽極氧化，陽極氧化膜，陽極氧化處理