鋁是一種相對(duì)活躍的金屬，其標(biāo)準(zhǔn)電位為-1.66v。它可以在空氣中自然形成一層厚度約為0.01至0.1微米的氧化膜。這種氧化膜是無(wú)定形的，薄而多孔，耐腐蝕性差。然而，如果將鋁及其合金置于合適的電解質(zhì)中，以鋁制品為陽(yáng)極，在外加電流的作用下，表面形成一層氧化膜。這種方法被稱為陽(yáng)極氧化。

通過選擇不同類型和濃度的電解質(zhì)以及控制氧化過程中的工藝條件，可以獲得不同性能的陽(yáng)極氧化膜，其厚度約為幾十到幾百微米，等等，都得到了明顯的改善和提高。鋁及鋁合金陽(yáng)極氧化所用的電解液一般為中等溶解度的酸性溶液，以鉛或鋁為陰極，只起導(dǎo)電作用。當(dāng)鋁及其合金被陽(yáng)極氧化時(shí)，在陽(yáng)極會(huì)發(fā)生以下反應(yīng)。

2Al —> 6e- + 2Al3+

下列反應(yīng)在陰極發(fā)生。

6H2O +6e–> 3H2 + 6OH-

同時(shí)，酸以化學(xué)方式溶解鋁和所產(chǎn)生的氧化膜，反應(yīng)為。

2Al + 6H+ —> 2Al3+ +3H2

Al2O3 + 6H+ —> 2Al3+ + 3H2O

氧化膜的生長(zhǎng)過程是連續(xù)形成和連續(xù)溶解氧化膜的過程。

第一段a（曲線ab段）：無(wú)孔層形成。在通電之初的幾秒到幾十秒內(nèi)，鋁的表面立即形成一層具有高絕緣性能的致密氧化膜，厚度約為0.01-0.1微米，這是一個(gè)連續(xù)的無(wú)孔薄膜層，稱為 作為無(wú)孔層或障礙層，這層薄膜的出現(xiàn)阻止了電流的通過和膜層的繼續(xù)增厚。無(wú)孔層的厚度與形成電壓成正比，與氧化膜在電解質(zhì)中的溶解率成反比。因此，曲線ab段的電壓顯示出從零到最大值的急劇增加。

第二段b（曲線段bc）：多孔層的形成。隨著氧化膜的形成，電解液對(duì)薄膜的溶解作用開始。由于形成的氧化膜不均勻，在膜的最薄部分會(huì)先溶解出孔洞，電解液可以通過這些孔洞到達(dá)鋁的新鮮表面，電化學(xué)反應(yīng)可以繼續(xù)，電阻降低，電壓隨之下降（最高值的10-15%），膜上出現(xiàn)多孔層。

第三段c（曲線cd段）：多孔層變厚。在陽(yáng)極氧化約20s后，電壓進(jìn)入一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定和緩慢上升的階段。這說明在無(wú)孔層不斷溶解形成多孔層的同時(shí)，新的無(wú)孔層又在不斷生長(zhǎng)，也就是說，氧化膜中無(wú)孔層的形成速度和溶解速度基本達(dá)到了平衡，所以無(wú)孔層的 厚度不再增加，電壓變化很小。但是，孔底的氧化膜的形成和溶解并沒有在這個(gè)時(shí)候停止，它們還在繼續(xù)，結(jié)果，孔底逐漸向金屬基體內(nèi)部移動(dòng)。隨著氧化時(shí)間的延續(xù)，孔洞加深形成孔隙，帶有孔隙的膜層逐漸變厚。當(dāng)成膜率和溶解率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，即使延長(zhǎng)氧化時(shí)間，氧化膜的厚度也不會(huì)增加，這時(shí)應(yīng)停止陽(yáng)極氧化工藝。陽(yáng)極氧化的特征曲線和氧化膜的生長(zhǎng)過程如下圖所示。在稀硫酸電解液中用直流電和交流電對(duì)鋁及其合金進(jìn)行陽(yáng)極氧化，可獲得無(wú)色透明的氧化膜，其厚度為5-20微米，吸附性好。

硫酸陽(yáng)極氧化工藝簡(jiǎn)單，溶液穩(wěn)定，操作方便，允許的雜質(zhì)含量范圍廣，電耗低，成本低，幾乎適用于鋁及各種鋁合金的加工，所以在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。

?