工業鋁型材生產加工廠家

1：鋁型材氧化膜的生成機理

鋁型材表面電化學氧化膜的生成機理至今仍未完全得到解釋；這是因為在陽極氧化過程中物理、電化學、化學等過程都在同時進行，很難用簡單的方式說明陽極氧化膜的形成機理；但公認的是由兩種不同的反應同時進行來完成的，一種是電化學

反應，一種是化學反應；

①陽極反應；陽極反應實際上是一個析氧反應，其反應式如下：

4OH^-—4e^-→2H2O+2[O]

陽極析出的初生態氧一方面立即在陽極對鋁型材表面發生化學反應，生成薄而致密的氧化鋁膜層，并放出大量的熱，其反應式如下：

2Al+3[O]=Al2O3+1675.5J

另一方面結合生成O2析出，其反應式如下：

2[O]=O2↑

這一過程與電壓及電流密度的大小有密切關系；如果電壓高，相應電流密度大，陽極析氧太快，以至于還來不及和鋁型材發生氧化反應就以氧的形式析出，這將不利于氧化的正常進行；電壓過低，相應電流密度小，不利于陽極初生態氧的析出，使鋁型材表面難以形成氧化膜層；當電壓繼續降低，析氧過程將停止；

②陰極反應：在陰極上主要是析氫反應，其反應式如下：

2H^++2e^-→2[H]

2[H]=H2↑

當鋁型材中的其他高電位金屬元素在陽極溶解后，也有可能在陰極沉積析出；

（2）化學反應：陽極氧化的化學反應，實際上就是電解液對氧化膜的溶解反應，其反應式如下：

Al2O3+6H^+=2Al^3++3H2O

這是氧化膜得以生長的先決條件，如果沒有這一過程的進行，只能得到薄而致密的阻擋層；沒有氧化膜的溶解，鋁型材表面將很快被薄而致密的阻擋膜層覆蓋，使鋁型材基體表面和電解液隔離；同時阻擋層的高阻狀態使陰極和陽極近乎斷路，電化學反應也將隨之而終止，從而終止鋁型材氧化膜的繼續生長；

陽極氧化膜的正常形成必須有兩個相輔相成的過程，即氧化膜的生成和氧化膜的溶解；只有這兩個過程密切配合，才能得到具有所需性質及厚度的氧化膜層；從陽極氧化的兩個反應可以看出，電化學反應決定初態氧化膜的形成；化學反應決定氧化膜的溶解速度及膜層的性能；很明顯，要想得到一定厚度的氧化膜層，就必須使氧化膜的生長速度大于氧化膜的溶解速度；所以在氧化過程中，對氧化工藝條件的控制就顯得尤其重要；

2：鋁型材氧化膜的成膜過程

陽極氧化膜由致密的阻擋層和多孔的蜂窩狀外層組成，多孔的蜂窩狀外層是在具有介電性質的致密的阻擋層上成長起來的；在電鏡下，膜層的縱截面幾乎全部都呈與鋁型材表面垂直的管狀孔，這些管狀孔貫穿膜外層直至型材界面的阻擋層；這些管狀孔的密集狀態隨電解液成分及陽極氧化條件不同而異，現分別討論如下；

（1）阻擋層：鋁型材在陽極氧化過程中，靠近型材基體的一邊，在高電壓下，阻擋層首先形成；其厚度隨著電壓的增大而增加，隨著電解液二次溶解能力的提高而減少；這層膜由純度較高的Al2O3組成，該膜層致密且薄，硬度高，所以又稱阻擋層；阻擋層的厚度一般不大于膜層總厚度的0.2%~2%；阻擋層的厚度受電解電壓、電解液濃度及電解液溫度的影響；

阻擋層的厚度隨著電壓的升高而增加，并一直到極限電壓；極限電壓根據材料不同及氧化條件不同而異，在30V到60V之間；

電解液濃度低時，溶解作用弱，相應的阻擋層較厚，并隨著電解液濃度的增大而減薄，當達到90%時，幾乎已無膜生成；

電解液溫度低，對膜的溶解作用弱，相應的阻擋層較厚，升高電解液溫度，阻擋層厚度減??；阻擋層厚度在電解開始后的5s左右即可達最大值，約20s后基本停止變化并直到氧化結束；

（2）蜂窩狀結構層：靠近電解液的一邊是由Al2O3和γ-Al2O3·H2O組成的膜層，和阻擋層相比硬度較低，且成蜂窩狀結構；氧化膜層的外層之所以具有蜂窩狀結構，是電解液對在孔底形成的單個晶胞的作用所致，也即二次溶解；也正因為有蜂窩狀結構的存在，才能保證電解液的流通，使鋁型材基體上能繼續不斷地生長出氧化膜；其溶解過程可以認為是阻擋層氧化物因電解過程加熱的作用而發生裂紋，電流在裂紋部位流過，導致溶液溫度升高，使裂紋周邊的氧化層溶解；在成膜初期，單排的氧化晶胞先在初期的氧化層里電阻最低的晶粒界面處形成，接著在晶粒界面處繼續形成另一些單排晶胞，最終形成蜂窩狀組織；

鋁型材陽極氧化膜的形成過程是非常復雜而又難以定量化的，目前也并沒有一個可以為大眾所接受的理論；陽極氧化膜并不能無限制地生長，隨著氧化膜厚度的增加，體電阻增大，電壓相應升高，發熱量增大，同時外層的溶解速度增大，并最終停止生長；其最大氧化膜厚度依不同的電解液組成、濃度、溫度而異；