铝的阳极氧化实验报告(添加剂)

铝的阳极氧化和着色

——添加剂甘油对氧化膜性能的影响

09化4 20092401099

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选择文献最优值的情况下，添加剂甘油对铝的阳极氧化的影响，并对氧化膜进行有机着色、氧化膜厚度测定和氧化膜绝缘性、耐腐蚀性进行表征。

关键词：铝氧化膜添加剂甘油

Abstract：Anodic aluminum oxide film properties affected by many factors, including current density, sulfuric acid concentration, oxidation time, additives and other factors. This paper discusses the literature of other factors that select the optimal value of the case, the additive of glycerin on anodic oxidation of aluminum.And the oxidation film organic coloring, oxidation film thickness measurement and oxidation film insulation, corrosion resistance characterized

Keywords：Aluminum Oxide film Additive Glycerin

1 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。

铝在空气中可自然形成一层氧化膜，起到一定的防护作用，但这种在空气中自然形成的膜性能并不足以真正地保护铝基体。因而人们研究了各类方法以制得性能优良的氧化膜，阳极氧化法是其中最为常用的一种。阳极氧化膜不仅具有良好的力学性能、很高的耐蚀性，同时还具有较强的吸附性，可对其进行着色处理获得诱人的装饰外观。

铝阳极氧化的方法可以根据是电解液的不同分为硫酸法、草酸法、铬酸法、磷酸法、有机酸法和混合酸法等。阳极氧化使用的电源从开始时的直流电，发展到交流电、交直流叠加、方波脉冲电源等。用硫酸配电解液直流电进行阳极氧化，是最为经典的方法，此法具有

工艺简单、溶液稳定、操作简便和成本低等优点。硫酸具有强导电性，所以氧化时所需的电压低，而且它对新生成的氧化膜有较强的溶解作用，不宜长时间通电，通电10-15min即可获得厚度为5-20μm的氧化膜，膜的硬度高、孔隙多、吸附力强、易着色，将孔隙封闭后有较高的抗蚀能力。

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。随着工业的发展，传统的阳极氧化法已不能满足人们的需要，因此改善阳极氧化铝膜的性能成为当今研究领域的一个焦点，添加剂法是其中最简单易行的方法。本文探讨了甘油添加剂对氧化膜的性能的影响。

2 实验部分

2.1 实验原理

2.1.1铝的阳极氧化

将铝制品作阳极，以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液进行阳极氧化，可形成较厚的氧化膜，膜的主要成分是Al2O3，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+

Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+

Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O (氧化膜形成 )

阳极上的Al被氧化，且在表面上形成一层氧化铝薄膜的同时，由于阳极反应生成的 H+和电解质H2SO4中的H+都能使所形成的氧化膜发生溶解：

Al2O3 + 6H+ →Al3+ + 3H2O

在硫酸电解液中阳极氧化，作为阳极的铝制品，在阳极化初始的短暂时间内，其表面受到均匀氧化，生成极薄而又非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱点（如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结构变形处）发生局部溶解，而出现大量孔隙，即原生氧化中心，使基体金属能与进入孔隙的电解液接触，电流也因此得以继续传导，新生成的氧离子则用来氧化新的金属，并以孔底为中心而展开，最后汇合，在旧膜与金属之间形成一层新膜，使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”似的.

影响氧化膜形成的因素有：

①电解液的浓度；

②阳极电流密度；

③电解槽温度；

④氧化时间；

⑤添加剂不杂质的影响。

另外，搅拌、电流波形等外界条件也会对氧化膜的性质、外观等产生影响。本实验根据实验室条件和课时安排，选取条件5进行氧化膜质量的探讨。并从绝缘性能、耐腐蚀性实验、测定氧化膜厚度几方面粗略地检验氧化膜的性能。

2.1.2铝氧化膜的着色

由于氧化膜表面是由多孔层构成且比表面积大，具有很高的化学活性，因而可以对氧化膜进行表面着色。

①浸渍着色（翠绿着色）

氧化膜对翠绿色有机着色液的物理吸附和化学吸附，其化学吸附是指氧化铝与有机着色液官能团发生络合反应。

②电解着色（CuSO4电解液）

以已经阳极氧化好的铝片为阴极，铅网为阳极，电解CuSO4溶液：

阴极：Cu2＋＋2e－→Cu

阳极：H2O－2e－→1/2O2+2H+

已经氧化好的铝片作为阴极，电解时生成致密均匀的Cu附着在其表面，形成紫红色铜膜。

影响着色的因素有：①氧化膜质量好坏；②着色液的种类、浓度及处理条件。

2.1.3氧化膜的封闭处理

氧化膜的表面是多孔的（约为7~9亿个/cm2），在这些孔隙中可吸附染料，也可吸附结晶水。由于吸附性强，如不及时处理，也可能吸附杂质而被污染，所以要及时进行填充处理，从而提高多孔膜的强度等性能。封闭处理的方法很多，如沸水法、高压蒸气法，浸渍金属盐法和填充有机物（油、合成树脂）等。众多方法中应用最广的是沸水法。

沸水法是将铝片放入沸水中煮，其原理是利用无水三氧化铝发生水化作用。

沸水封闭时，水的pH应控制在4.5~6.5之间，时间一般为10min，煮沸后取出，放入无水酒精中数秒后晾干。