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1：铝型材氧化膜的生成机理

铝型材表面电化学氧化膜的生成机理至今仍未完全得到解释；这是因为在阳极氧化过程中物理、电化学、化学等过程都在同时进行，很难用简单的方式说明阳极氧化膜的形成机理；但公认的是由两种不同的反应同时进行来完成的，一种是电化学

反应，一种是化学反应；

①阳极反应；阳极反应实际上是一个析氧反应，其反应式如下：

4OH^-—4e^-→2H2O+2[O]

阳极析出的初生态氧一方面立即在阳极对铝型材表面发生化学反应，生成薄而致密的氧化铝膜层，并放出大量的热，其反应式如下：

2Al+3[O]=Al2O3+1675.5J

另一方面结合生成O2析出，其反应式如下：

2[O]=O2↑

这一过程与电压及电流密度的大小有密切关系；如果电压高，相应电流密度大，阳极析氧太快，以至于还来不及和铝型材发生氧化反应就以氧的形式析出，这将不利于氧化的正常进行；电压过低，相应电流密度小，不利于阳极初生态氧的析出，使铝型材表面难以形成氧化膜层；当电压继续降低，析氧过程将停止；

②阴极反应：在阴极上主要是析氢反应，其反应式如下：

2H^++2e^-→2[H]

2[H]=H2↑

当铝型材中的其他高电位金属元素在阳极溶解后，也有可能在阴极沉积析出；

（2）化学反应：阳极氧化的化学反应，实际上就是电解液对氧化膜的溶解反应，其反应式如下：

Al2O3+6H^+=2Al^3++3H2O

这是氧化膜得以生长的先决条件，如果没有这一过程的进行，只能得到薄而致密的阻挡层；没有氧化膜的溶解，铝型材表面将很快被薄而致密的阻挡膜层覆盖，使铝型材基体表面和电解液隔离；同时阻挡层的高阻状态使阴极和阳极近乎断路，电化学反应也将随之而终止，从而终止铝型材氧化膜的继续生长；

阳极氧化膜的正常形成必须有两个相辅相成的过程，即氧化膜的生成和氧化膜的溶解；只有这两个过程密切配合，才能得到具有所需性质及厚度的氧化膜层；从阳极氧化的两个反应可以看出，电化学反应决定初态氧化膜的形成；化学反应决定氧化膜的溶解速度及膜层的性能；很明显，要想得到一定厚度的氧化膜层，就必须使氧化膜的生长速度大于氧化膜的溶解速度；所以在氧化过程中，对氧化工艺条件的控制就显得尤其重要；

2：铝型材氧化膜的成膜过程

阳极氧化膜由致密的阻挡层和多孔的蜂窝状外层组成，多孔的蜂窝状外层是在具有介电性质的致密的阻挡层上成长起来的；在电镜下，膜层的纵截面几乎全部都呈与铝型材表面垂直的管状孔，这些管状孔贯穿膜外层直至型材界面的阻挡层；这些管状孔的密集状态随电解液成分及阳极氧化条件不同而异，现分别讨论如下；

（1）阻挡层：铝型材在阳极氧化过程中，靠近型材基体的一边，在高电压下，阻挡层首先形成；其厚度随着电压的增大而增加，随着电解液二次溶解能力的提高而减少；这层膜由纯度较高的Al2O3组成，该膜层致密且薄，硬度高，所以又称阻挡层；阻挡层的厚度一般不大于膜层总厚度的0.2%~2%；阻挡层的厚度受电解电压、电解液浓度及电解液温度的影响；

阻挡层的厚度随着电压的升高而增加，并一直到极限电压；极限电压根据材料不同及氧化条件不同而异，在30V到60V之间；

电解液浓度低时，溶解作用弱，相应的阻挡层较厚，并随着电解液浓度的增大而减薄，当达到90%时，几乎已无膜生成；

电解液温度低，对膜的溶解作用弱，相应的阻挡层较厚，升高电解液温度，阻挡层厚度减薄；阻挡层厚度在电解开始后的5s左右即可达最大值，约20s后基本停止变化并直到氧化结束；

（2）蜂窝状结构层：靠近电解液的一边是由Al2O3和γ-Al2O3·H2O组成的膜层，和阻挡层相比硬度较低，且成蜂窝状结构；氧化膜层的外层之所以具有蜂窝状结构，是电解液对在孔底形成的单个晶胞的作用所致，也即二次溶解；也正因为有蜂窝状结构的存在，才能保证电解液的流通，使铝型材基体上能继续不断地生长出氧化膜；其溶解过程可以认为是阻挡层氧化物因电解过程加热的作用而发生裂纹，电流在裂纹部位流过，导致溶液温度升高，使裂纹周边的氧化层溶解；在成膜初期，单排的氧化晶胞先在初期的氧化层里电阻最低的晶粒界面处形成，接着在晶粒界面处继续形成另一些单排晶胞，最终形成蜂窝状组织；

铝型材阳极氧化膜的形成过程是非常复杂而又难以定量化的，目前也并没有一个可以为大众所接受的理论；阳极氧化膜并不能无限制地生长，随着氧化膜厚度的增加，体电阻增大，电压相应升高，发热量增大，同时外层的溶解速度增大，并最终停止生长；其最大氧化膜厚度依不同的电解液组成、浓度、温度而异；