铝的阳极氧化实验报告

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1、铝的阳极氧化实验报告1铝的阳极氧化和着色——电流密度对氧化膜性能的影响09化学五班摘要铝的阳极氧化膜性能受到诸多因素的影响，主要包括电流密度、硫酸浓度、氧化时间、添加剂等。本文主要探讨了其它因素为文献提供的最佳条件的前提下，设计实验探讨电流密度对阳极氧化质量的影响，并通过耐腐蚀性检测，氧化膜厚度检测以及着色效果进行表征。关键词铝阳极氧化氧化膜电流密度AbstractAnodicaluminumoxidefilmpropertiesaffectedbymanyfactors,includingcurrentdensity,sulfuric

2、acidconcentration,oxidationtime,additivesandotherfactors.Thispaperdiscussestheliteratureofotherfactorsthatselecttheoptimalvalueofthecase,thecurrentdensityonanodicoxidationofaluminum.WedotheperformancecharacterizationoftheOxidefilm,includingthecorrosionresistancetesting,t

3、hethicknessOxidefilmtestingandshadingeffecttesting.KeywordAluminumAnodizingOxidefilmcurrentdensity1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。铝及其合金阳极氧化处理后表面可得到多孔氧化膜，其硬度高，抗蚀性好，绝缘性好，耐高温，具有较高的化学稳定性，吸附性，自20世纪20年代开始，铝阳极氧化膜的使用价值越来越高，近10年来，随着研究手段的不断先进化

4、，对铝阳极氧化形成多孔膜的激励及影响因素的认识也在不断深入。1953年Kell等首先报道了用电化学方法制备氧化铝孔洞模板，70年代Thompson通过实验证明，多孔层的形成主要是由于铝表面的显微不平引起电流分布不均，在表面突出的部位生长，出现脊状的结构，脊状骨架之间的区域为氧化膜形成多孔结构创造了条件，1978年Heber提出在电流作用下使电解液产生对流，出现漩涡，漩涡大小为微米级，Serebernnikova等通过循环状伏安法研究了银在多孔阳极氧化膜内的沉积过程，Nathan等采用脉冲和交流沉积的方法在阳极氧化膜沉积得到铜纳米线。80

5、年代徐源等研究了纯铝在铬酸中的恒流阳极氧化过程。1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、硬质阳极氧化等。用硫酸配电解液直流电进行阳极氧化时，铝的阳极氧化膜性能受到诸多因素的影响，主要包括电流密度、硫酸浓度、氧化时间、添加剂等。铝在阳极氧化时，电流密度对氧化膜的生长关系很大：在相同条件下，一定范围内提高电流密度，有利于氧化膜的生长，其膜厚随电流密度的增大而增大；提高电流密度有利于氧化膜的生长，但电流密度增大的同时，电流效率下降，微孔内的热效应加大，促使膜的孔隙率也增大，导致氧化膜的硬

6、度和比耐蚀性下降。在工业生产上，铝的阳极氧化通常采用的电流密度为1.5-2.0A/dm2。2实验部分2.1实验原理2.1.1阳极氧化原理：铝制品作阳极，以硫酸等酸为电解液进行阳极氧化，形成较厚的Al2O3氧化膜：其反应历程比较复杂，现在以Al为阳极，Pb为阴极，H2SO4溶液为电解质介绍其反应原理。电解时的电极反应为：阴极：2H＋2e→H2↑阳极：Al＋3e→Al3＋－3＋＋－Al＋3H2O→Al(OH)3＋3HAl(OH)3→Al2O3＋3H2O＋由于酸的作用，生成的氧化膜的最弱点会发生局部溶解（Al2O3＋6H=2Al＋3H2O），

7、出现的孔隙使得铝与电解液接触，又重新氧化生成氧化膜。随着氧化时间的延长，膜不断溶解与修补，氧化反应不断纵深发展，从而使制品表面生成薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。要使Al2O3氧化膜顺利形成，必须使电极上氧化膜形成的速率大于氧化膜溶解的速率，因此在铝的阳极氧化过程中，要控制好氧化条件。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，使电化学反应不能正常进行从而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

8、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厚度，又要在膜上有均匀的孔隙，以保证电流的通过及将来着色。这是一个既