阳极氧化膜由内外双层组成,靠近铝基体的内层是致密的阻挡层,外层是厚而疏松的多孔层,总体呈现以针孔为中心的六棱体蜂窝结构。
阳极氧化膜的生长主要分为三个阶段:在阳极氧化刚开始时,铝合金表面生成了高电阻且无孔的阻挡层;
图2阳极氧化分类
硫酸阳极氧化法
图3在(a)200和(b)220min下,电流密度为100A·m2,20℃下,在1.5mol·dm-3H2SO4中制备的阳极氧化铝样品的表面和横截面的SEM图像[2]
草酸阳极氧化法
图4为在不同的阳极氧化电流下,在25μm(a–c),60μm(d–f)和100μm(g–i)铝箔上形成的草酸阳极氧化铝膜的顶表面的SEM图像。
磷酸阳极氧化法
图5在30℃和30V下于0.4MH3PO4中在AA5052上形成的阳极氧化膜的截面SEM显微照片[4]
铬酸阳极氧化法
铬酸阳极氧化膜的组织结构致密,是一种适用于精细表面工件加工处理的方法。
利用铬酸阳极氧化法制得的氧化膜通常较薄,厚度为2~5μm,能保持原零部件的精度和表面粗糙度。
铬酸阳极氧化膜的综合力学性能良好,膜层质软,具有很好的弹性,在应用过程中不会出现明显的疲劳衰退现象,膜层致密,工艺简便,无需封闭处理。
图7为在40℃,电压为50V下于3%的铬酸中阳极氧化40min的铝阳极氧化膜的横截面以及预先存在FPL蚀刻表面的突起的扫描电子显微镜照片。
图7在40℃,电压为50V下于3%的铬酸中阳极氧化40min的铝阳极氧化膜的横截面(下半部分)以及预先存在FPL蚀刻表面的突起(上半部分)的扫描电子显微镜照片[6]
混合酸阳极氧化
草酸-硫酸阳极氧化
图8以1:1混酸为电解液,在不同电压下制备的多孔氧化铝膜的FE-SEM照片[7]
图9在26V下,硫酸与草酸配比为1:1时氧化铝膜断面FE-SEM照片[7]
硼酸-硫酸阳极氧化
酒石酸-硫酸阳极氧化
近年来,随着人们在铝合金阳极氧化方面研究的深入,高性能阳极氧化膜的制备工艺得到不断优化。
参考文献:
[1]KellerF,HunterMS,RobinsonDL,etal.Structuralfeaturesofoxidecoatingsonaluminum[J].JournalofTheElectrochemicalSociety,1953,100(9):411-419.
[2]AsohH,MatsumotoM,HashimotoH,etal.Effectsofethanolontheefficiencyoftheformationofanodicaluminainsulfuricacid[J].Surface&CoatingsTechnology,2019,378:124947.
[3]ChernyakovaK,IspasA,KarpiczR,etal.Formationoforderedanodicaluminananofibersduringaluminumanodizinginoxalicacidathighvoltageandelectricalpower[J].SurfaceandCoatingsTechnology,2020:125813.
[4]StamatinaT,ChrysaK.StudyofelectrochemicalbehaviorofcommercialAA5052duringanodizinginphosphoricacidsolutioninrelationtoMgspeciescontentinfilms[J].SurfaceEngineeringandAppliedElectrochemistry,2020,(56):78-82.
[5]ArrowsmithDJ,CliffordAW,MothDA,etal.Phosphoricacidanodizingofaluminium[J].TransactionsofTheInstituteofMetalFinishing,1985,62(1):41-46.
[6]ArrowsmithDJ,MothDA.Chromicacidanodizingofaluminium[J].TransactionsoftheInstituteofMetalFinishing,1986,64(1):91-93.
[7]杨培霞,安茂忠,郑铁帅.硫酸/草酸混酸电解液中阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝模板[J].无机化学学报,2005,021(012):1907-1911.
[8]刘昌明,张弟,赵怀鹏,等.草酸阳极氧化工艺研究[J].铝加工,2017,(04):42-45.