铝阳极氧化膜的特点

        铝在电解液中形成阳极膜的过程与电镀相反，不是在金属表面向外延生长出金属结晶，而是由金属表面向金属内形成金属氧化物的膜层，形成多孔层和致密层结构(图1)。致密层紧邻铝基体，是电阻较大的氧化物层，阻止氧化的进一步进行，只有较高的电压才能使反应进一步深入，因此，致密层也称为阻挡层。阻挡层还具有其他一些独特的性能，比如半导体性能(对交流电的整流作用)等。

图1铝电解氧化膜的纵向结构示意

图2铝电解氧化膜的俯视示意

铝阳极氧化膜有非常规则的结构，形成正六边形柱状而与蜂窝非常相似。由于氧化过程中不断有气体排出，因此每一个六棱柱的中间都有一个圆孔，其膜层的正面俯视图如图2所示，由电子显微镜拍摄的图像证实这种结构是存在的。

铝在空气中也会迅速生成天然氧化膜，但这种膜极薄且不是完全连续的，没有阳极氧化膜致密的结构和一定的厚度，研究表明，铝氧化膜生成的速度与时间呈对数关系：

d=d₀+Alg(t+B)

式中    d——氧化厚度，A(1A一0．1nm)；

        d₀——最初形成膜的厚度；

        A，B——常数； t——时间，s

由这个公式可以推算，最初形成的膜在ls内达到lnm的话，那么要进一步隼化为2nm的厚度需要10s，到3nm的厚度则需要l00s。如果自然氧化膜能够持缚生长下去，达到10nm需要30年的时间。因此，天然氧化膜的厚度通常只有几十埃(10^-8m)，而阳极氧化膜则比天然氧化膜要厚得多，一般都在10μm(10^—6m：以上，是天然膜的上百倍。

除了厚度外，阳极氧化膜与天然膜的最大区别是膜层的结构，由图3—5可知，在阳极氧化过程中形成的类似蜂窝状的阳极氧化膜结构使阳极氧化膜具有一些特别的性质，不仅是有较高的抗蚀性能，而且有较好的着色性能和其他深加工性能，比如电解着色、作为纳米材料电沉积模板等。

铝氧化膜的这些特性主要表现在多孔层上，多孔层的厚度受电解氧化的时间、电流密度、电解液温度的影响。

当电解时间长、电流密度大时，多孔层增厚。电解液的温度高时，成膜虽然也快，但膜层质软且孑L径变大，而当温度降低时，膜层硬度提高并可增厚。在0℃左右的硫酸阳极氧化槽中所得的氧化膜经常作为硬质氧化而有广泛应用。