陽極氧化(anodic oxidation)

將金屬置于電解質(zhì)溶液中，通過陽極電流，使金屬表面生成保護性氧化膜的表面防護處理技術(shù)，又稱陽極化。金屬在適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)溶液中作為陽極(如鋁在硫酸溶液中)，通過電流使帶負電荷的氧離子沉積在帶正電荷的金屬陽極上，形成厚度可以控制的氧化膜，提高了金屬表面的耐蝕、耐磨等物理化學(xué)特性。根據(jù)電解條件，金屬陽極上還可能發(fā)生金屬化學(xué)溶解反應(yīng)、金屬電化學(xué)溶解反應(yīng)和氧在陽極上析出。

分類 陽極氧化有各種分類方法：按外加電流波形分為直流陽極氧化、交流陽極氧化和脈沖陽極氧化等；按電源控制方式分為恒電流控制、恒電壓控制和脈沖電壓控制陽極氧化；按氧化膜形態(tài)分為壁壘膜或多孔膜陽極氧化；也可按膜的性能分為硬質(zhì)膜、瓷質(zhì)膜和常規(guī)膜陽極氧化等。

電解液 工業(yè)常用金屬及其合金，如鉛、鎂、銅、鈦和鉭及其合金大都可以通過陽極氧化改善其性能。鋁及其合金的陽極氧化在工業(yè)上使用最廣泛，機理也較清楚。按照電解液對于鋁氧化膜溶解能力的強弱，通常把電解液分為3類：(1)溶解能力強的，如鹽酸、苛性堿溶液。鋁在其中不能生成氧化膜，可用來浸蝕和拋光等。(2)溶解能力中等的，如硫酸、草酸、鉻酸和磷酸溶液。鋁在其中可生成多孔型膜，應(yīng)用最為廣泛，可用作防蝕、耐磨和裝飾膜。(3)溶解能力弱的，如硼酸、硼酸銨等溶液。鋁在其中可形成極薄而致密的壁壘膜，常用來制造電解電容器。

氧化膜結(jié)構(gòu) 鋁的多孔型陽極氧化膜的結(jié)構(gòu)單元(理想化的)是一個中空的六面體，很像一支抽去鉛芯的鉛筆。孔的直徑約為10～25nm，孔壁厚度約為10～20nm。孔的長度隨膜厚而增長，通常是孔徑的5000～25000倍。孔底有一層致密的阻擋層，厚度通常為15～25nm。鋁的多孔型氧化膜一般應(yīng)進行封孔處理，使膜孔封閉以提高防護性能和保證著色效果。沸水封孔是最常用的封孔工藝，使Al₂O₃發(fā)生水合反應(yīng)生成Al₂O₃•H₂O，由于體積膨脹而使膜孔封閉。20世紀80年代以來，以氟化鎳為主體的常溫封孔技術(shù)興起，有十分明顯的節(jié)約能源和提高封孔質(zhì)量的效果。

氧化膜應(yīng)用 金屬陽極氧化膜的應(yīng)用十分廣泛。陽極氧化處理提高了金屬基體的硬度、耐磨性、耐蝕性、耐光性、電絕緣性和上色性等，作為金屬最終涂裝方法應(yīng)用于航空、建材、電氣和電子等工業(yè)領(lǐng)域以及日常生活和裝飾等許多方面。陽極氧化膜還可作為油漆層或涂料層的底層，電鍍層的底層以及加工涂層。