纯铝材在硫酸中恒流阳极氧化机理初探.pdfVIP

z ， 移 ， 纯铝材在硫酸中恒流阳极氧化机理初探 张胜涛。曹阿林 (重庆大学化学化工学院，重庆 400030) [摘 要] 为研究铝阳极氧化膜氧化生成机理，采用恒流电解法，对铝试样在硫酸中的阳极氧化过程进 行了研究。通过对铝阳极氧化时的阳极氧化 电位一时间关系分析发现，阳极氧化电位出现规则的阶跃现象，其 阶跃电位为0．0390V，根据其氧化电流密度．时间曲线计算出阳极氧化膜的孔隙率为0．1。结果分析表明，氧 化 电位阶跃与阻挡层厚度的增加密切相关，氧化电位的阶跃主要是 由于阻挡层的增厚引起的，阻挡层首先在 孔隙面积上生成，当厚度每增加 1．530×10 cm时，发生铺展作用。 [关键词] 纯铝材；阳极氧化；硫酸；恒电流；阻挡层；电位阶跃；机理 [中图分类号]TG174．451 [文献标识码]A [文章编号]1001—1560(2009)03—0012—03 O 前 言 制)，参比电极为饱和甘汞 电极 (SCE)，反应在室温，无 搅拌条件下进行。 金属铝及其合金具有一系列的优 良性能，被广泛 应用于航空航天、造船、仪器仪表、电子、建筑装饰、化 2 结果与讨论 工等领域，不足之处是其耐腐蚀性差。虽然金属铝表 2．1 氧化电位-时间关系 面能在空气中自发形成一层 自然氧化膜，但此氧化膜 铝试样在 10％HSO +5g／L铝离子的电解液 中 机械强度低，防护能力远不能满足应用要求，因而常利 用阳极氧化法对铝材进行阳极氧化以提高其耐腐蚀性 进行恒电流(，=0．002A)阳极氧化时电位 (VSSCE)与 能…。对于铝阳极氧化过程机理，迄今国内外已有大 时间的关系曲线见图1。从图1可以看出氧化膜的生 量研究 ，并极大地促进了铝阳极氧化理论的发展， 成规律和生长特点：在进行阳极氧化的前44s左右(ab 但铝阳极氧化过程反应 比较复杂，至今仍有很多问题 段)，电位急剧上升，这时铝表面已生成一层致密无孔 未弄清楚，需要进一步深入研究。 的氧化膜(即阻挡层)，氧化电位达到最大值 (b点，E 为此，本工作利用低 电流对铝试样在硫酸中进行 = 2．2696V)之后开始下降，这是铝在阳极氧化过程中 恒电流阳极氧化，发现在氧化过程 中出现规则的电位 生成的氧化膜与所消耗铝的体积不同而引起的体积膨 阶跃现象，并对此作了进一步探讨 。 胀发生内应力作用，在阻挡层上形成微孔，阻挡层电阻 减小，造成氧化电位下降(bc段)；氧化电位降低到最 l 试 验 小值 (e点，E =0．5540V)之后，随着氧化时间的推 纯铝棒(99．7％)裸露工作面0．8cm ，其余部分用 移，氧化电位呈现有规律的阶跃现象，并且每次阶跃电 位相等，其阶跃 电位 AE=0．0390V(见图1)。 环氧树脂密封。工作面分别用600，1200号砂纸打磨， 蒸馏水清洗，50g／LNaOH碱蚀 30S，蒸馏水清洗，200 2．5 2．0 昏／L硝酸化学抛光2min，蒸馏水清洗后，在 10％HSO 1．5 +5