精密加工铝产品进行阳极氧化的好处

铝是一种相对活跃的金属，其标准电位为-1.66v。它可以在空气中自然形成一层厚度约为0.01至0.1微米的氧化膜。这种氧化膜是无定形的，薄而多孔，耐腐蚀性差。然而，如果将铝及其合金置于合适的电解质中，以铝制品为阳极，在外加电流的作用下，表面形成一层氧化膜。这种方法被称为阳极氧化。

通过选择不同类型和浓度的电解质以及控制氧化过程中的工艺条件，可以获得不同性能的阳极氧化膜，其厚度约为几十到几百微米，等等，都得到了明显的改善和提高。铝及铝合金阳极氧化所用的电解液一般为中等溶解度的酸性溶液，以铅或铝为阴极，只起导电作用。当铝及其合金被阳极氧化时，在阳极会发生以下反应。

2Al —> 6e- + 2Al3+

下列反应在阴极发生。

6H2O +6e–> 3H2 + 6OH-

同时，酸以化学方式溶解铝和所产生的氧化膜，反应为。

2Al + 6H+ —> 2Al3+ +3H2

Al2O3 + 6H+ —> 2Al3+ + 3H2O

氧化膜的生长过程是连续形成和连续溶解氧化膜的过程。

第一段a（曲线ab段）：无孔层形成。在通电之初的几秒到几十秒内，铝的表面立即形成一层具有高绝缘性能的致密氧化膜，厚度约为0.01-0.1微米，这是一个连续的无孔薄膜层，称为 作为无孔层或障碍层，这层薄膜的出现阻止了电流的通过和膜层的继续增厚。无孔层的厚度与形成电压成正比，与氧化膜在电解质中的溶解率成反比。因此，曲线ab段的电压显示出从零到最大值的急剧增加。

第二段b（曲线段bc）：多孔层的形成。随着氧化膜的形成，电解液对薄膜的溶解作用开始。由于形成的氧化膜不均匀，在膜的最薄部分会先溶解出孔洞，电解液可以通过这些孔洞到达铝的新鲜表面，电化学反应可以继续，电阻降低，电压随之下降（最高值的10-15%），膜上出现多孔层。

第三段c（曲线cd段）：多孔层变厚。在阳极氧化约20s后，电压进入一个相对稳定和缓慢上升的阶段。这说明在无孔层不断溶解形成多孔层的同时，新的无孔层又在不断生长，也就是说，氧化膜中无孔层的形成速度和溶解速度基本达到了平衡，所以无孔层的 厚度不再增加，电压变化很小。但是，孔底的氧化膜的形成和溶解并没有在这个时候停止，它们还在继续，结果，孔底逐渐向金属基体内部移动。随着氧化时间的延续，孔洞加深形成孔隙，带有孔隙的膜层逐渐变厚。当成膜率和溶解率达到动态平衡时，即使延长氧化时间，氧化膜的厚度也不会增加，这时应停止阳极氧化工艺。阳极氧化的特征曲线和氧化膜的生长过程如下图所示。在稀硫酸电解液中用直流电和交流电对铝及其合金进行阳极氧化，可获得无色透明的氧化膜，其厚度为5-20微米，吸附性好。

硫酸阳极氧化工艺简单，溶液稳定，操作方便，允许的杂质含量范围广，电耗低，成本低，几乎适用于铝及各种铝合金的加工，所以在我国得到了广泛的应用。