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          鋁型材陽極氧化膜的結構

          鋁型材陽極氧化膜由兩層組成,多孔的厚的外層是在具有介電性質的致密的內層上成長起來的,后者稱為阻攔層(也稱活性層)。用電子顯微鏡觀察研究可知,膜層的縱橫面幾乎全部呈現與金屬表面垂直的管狀孔,它們貫穿膜外層,直至氧化膜與金屬界面的阻擋層。以各孔隙為主軸,周圍是致密的氧化鋁構成的一個蜂窩六棱體,稱為晶胞,整個膜層是由無數個這樣的晶胞組成。阻攔層是由無水氧化鋁型材所組成薄而致密,具有高的硬度,有阻止電流通過的作用。氧化膜多孔的外層主要是由非晶型的氧化鋁AL?O?及少量水合氧化鋁γ-AL?O?·H?O所組成,此外,還含有電解液的陽離子。當電解液為硫酸時,膜層中硫酸鹽含量在正常情況下為13%-17%。氧化膜的大部分優良特征都是由多孔外層的厚度及孔隙率所決定的,它們都與鋁型材陽極氧化條件密切相關。多孔層結構的厚度取決于通電的電量。

          鋁型材氧化膜層的晶胞是以針孔為中心的密實六棱柱蜂窩結構。針孔(孫隙)的直徑為0-50nm,由一個孔形成的一個氧化膜柱體可以稱為一個“細胞”。隨著氧化膜柱體的不斷變化(生長),電阻也逐漸增大,當膜的生長速度等于膜的溶解速度時,膜厚也就不變了。最大膜厚將取決于所采用的電解液成分及電解工藝條件。

          鋁型材活性層是在電解一開始約25s之內就形成的。鋁型材活性層的厚度和蜂窩六棱體壁厚主要取決于電壓大?。ㄔ谝欢ǖ碾娊庖簵l件下)。也就是說鋁型材氧化膜厚度只與陽極氧化電壓有關。據測定,在硫酸電解條件下每伏活性層厚度為1.0nm/V,六棱柱體壁厚為0.8nm/V。例如用15V電壓進行硫酸陽極氧化,活性層厚度=1.0nm/V×15V=15nm。多孔質層針孔(孔隙)的直徑和數量,取決于電解質的性質和濃度,這也是決定了氧化膜的氣孔率。在硫酸、草酸和鉻酸溶液中生成的總氣孔率均在12%-30%范圍內(硫酸的取上限)。一般針孔的密度為4-5億個/mm2。

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