鋁及鋁合金
由于在酸性溶液中氧化膜的生成和溶解是同時進行的,只有當(dāng)膜的生成速度大于膜的溶解速度時,膜才不斷增厚。其形成過程可利用陽極氧化測得的電壓一時間曲線進行分析,如圖7-1所示。
整個陽極氧化的電壓一時間曲線大致可以分為三段
①第一段:無孔層形成通電開始的幾至十幾秒時間內(nèi),電壓隨時間急劇上升至最大值,該值稱為臨界電壓(或形成電壓)。說明在陽極上形成了連續(xù)的、無孔的薄膜層(阻擋層)。此膜具有較高的電阻,因此隨著膜層的加厚,電阻加大,槽電壓急劇直線上升。無孔層的出現(xiàn)阻礙了膜層的繼續(xù)加厚,其厚度與形成電壓成正比,與氧化膜在電解液中的溶解速度成反比。在普通硫酸陽極氧化時,采用13~18V槽電壓,則無孔層厚度約為0.Ol~0.Ol5μm。該段的特點是氧化膜的生成速度遠(yuǎn)大于溶解速度。臨界電壓受電解液溫度的影響很大,溫度高,電解液對膜層的溶解作用強,無孔層薄,臨界電壓較低。
②第二段:膜孔的出現(xiàn)陽極電位達(dá)到最高值以后,開始下降,其下降幅度為最大值的10%~l5%。這是由于電解液對膜層的溶解作用,使氧化膜最薄的局部產(chǎn)生孔穴,電阻下降,電壓也隨之下降。氧化膜有了孔隙之后,電化學(xué)反應(yīng)可繼續(xù)進行,氧化膜繼續(xù)生長。
圖7-1 陽極氧化特征曲線
③第三段:多孔層的增厚此段的特征是氧化時間大約20s后,電壓開始趨于平穩(wěn)。此時,阻擋層生成速度與溶解速度達(dá)到平衡,其厚度保持不變,但氧化反應(yīng)并未停止,氧化膜的生成與溶解仍在每個孔穴的底部繼續(xù)進行,使孔穴底部向金屬內(nèi)部移動,隨著時間的延長,孔穴加深形成孔隙和孔壁。由于孔隙內(nèi)電解液的存在,導(dǎo)電離子便可在此暢通無阻,因此在多孔層的建立過程中,電阻值的變化并不大,電壓也就無明顯的變化,反映在特性曲線上是平穩(wěn)段。多孔層的厚度取決于工藝條件,主要因素為溫度。在陽極氧化過程中,由于各種因素的影響,使溶液溫度不斷提高,對膜層的腐蝕作用也隨之加大,不僅孔底,也使孔口處膜層及外表面膜層的腐蝕速度加大,因此多孔層厚度增長變慢。當(dāng)孔口膜層的腐蝕速度與孔底處的成膜速度相等時,多孔層的厚度就不會再繼續(xù)增加,該平衡到來的時間越長,則氧化膜越厚。
在氧化膜的生長過程中,電滲起著重要的作用,使電解液在膜孔內(nèi)不斷循環(huán)更新。電滲
圖7-2 電滲流過程示意