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铝及铝合金硬质阳极氧化膜的形成机理

2021-04-14 18:13:33

铝及其合金硬质阳极氧化使用的电解液通常是中等溶解度的酸性溶液。铅只作为阴极导电硬质阳极氧化阳极发生以下反应:
同时,酸与铝发生反应硬质阳极氧化膜的化学溶解反应如下:
阳极氧化膜的形成和溶解同时进行。阳极氧化初期,氧化膜的形成速度快于溶解速率,膜厚不断增加。随着厚度的增加,电阻也增大。因此,薄膜的生长速度减慢。直到溶解速率等于薄膜时,薄膜的厚度才是一定的值。
此外,阳极氧化的电压-时间曲线可以解释氧化膜的形成规律。
整个阳极氧化电压-时间曲线大致可分为三段:
首段A:非多孔层的形成。化学氧化膜厚度约0.5~4μm,多孔、柔软、吸附性能好。它可以作为有机涂层的底层,但其耐磨性和耐蚀性不如阳极氧化膜。曲线的AB段,电压从零急剧上升到峰值,最初几秒到几十秒,这被称为临界电压。结果表明,阳极表面形成连续的无孔膜。这种薄膜的出现阻碍了薄膜的进一步增厚。无孔层的厚度与形成电压成正比,与电解液中的溶解速率成反比。
第二节:多孔层形成。虽然抛光氧化过程与纯铝抛光氧化过程看起来相似,但它们本质上是不同的,因为后者的亮度远高于前者。此外,原料组成也不同。对于抛光和氧化,抛光的主要目的是提高产品表面的光洁度和手感。曲线的BC段,当电压达到峰值时,电压开始下降,下降幅度为峰值的10%~15%。结果表明,多孔膜开始被电解液溶解,出现多孔层。第三节C:多孔层增厚。曲线的CD段,氧化电压约20s后开始平稳缓慢上升,说明多孔层不断溶解形成多孔层,同时又有新的多孔层生长,即多孔层不断增厚,膜的形成和溶解过程每个膜细胞的底部进行。当氧化膜的形成速率和溶解速率达到动态平衡时,即使延长阳极氧化时间,氧化膜厚度也不会再增加。
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