氧化怎么造成的（一张图告诉你氧化的原理）

为了克服铝合金表面硬度、耐磨损性等方面的缺陷，扩大应用范围，延长使用寿命，表面处理技术成为铝合金使用中不可缺少的一环，而阳极氧化技术是应用最广且最成功的。

阳极氧化（anodic oxidation），金属或合金的电化学氧化。铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流的作用下，在铝制品（阳极）上形成一层氧化膜的过程。阳极氧化如果没有特别指明，通常是指硫酸阳极氧化。

硫酸阳极氧化

（一）特性（与草酸、铬酸相比）

1、溶液稳定

2、允许杂质含量范围大

3、电能消耗少

4、操作方便

5、成本低

6、要求温度低，须冷冻

（二）工艺参数及操作条件

H2SO4：10%-20% 160-200g/L

AL3+：3-15g/L

温度：视具体情况而定，15°C-26°C

电压：是具体情况而定，6/8/10/13/15/17V

时间：视具体情况而定，10-50min

搅拌：压缩空气搅拌

电源：直流电/交流电

从氧化膜角度出发

从这个定义出发的铝的阳极氧化，只包括生成阳极氧化膜这一部分工艺过程。

将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。铝阳极氧化，将铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极，在特定条件和外加电流作用下，进行电解。阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝薄层 ，其厚度为5～30微米，硬质阳极氧化膜可达25～150微米。

小结：阳极氧化膜的性质

①氧化膜结构的多孔性

②氧化膜的耐磨性

③氧化膜的抗蚀性

④氧化膜的电绝缘性

⑤氧化膜的绝热性

⑥氧化膜的结合力

⑦氧化膜的硬度高

⑧氧化膜的装饰性

氧化膜的影响因素：

1、硫酸浓度

当其他条件不变时，提高硫酸浓度，氧化膜的生长速度减慢,这是由于生长中的氧化膜在较浓的硫酸溶液中溶解速度加快的结果。若硫酸浓度太低，导电性下降，其氧化时间就要延长;硫酸的浓度升高，有利於多孔膜的生成，该膜的弹性好，吸附力强;易获得防护装饰性氧化膜，硫酸浓度多利用上限，即20%的H2SO4，为了获得硬而厚的耐磨氧化膜,应选用较稀的硫酸溶液，通常利用10%-15%的H2SO4。

2、温度

一般情况下，电解液温度控制比较严格，有的需用保持在土1℃范围内，溶液温度高，氧化膜溶解速度大，生成的速度减小，生成的膜疏松。若温度过低，氧化膜发脆易裂。当控制温度在18-22℃时，得到的氧化膜多孔，吸附性强，富有弹性，抗蚀性好，但耐磨性较差

3、电压

电压过高，氧化膜生长速度提高，孔隙增多，易染色，硬度和耐磨性提高；电压过低，生成氧化膜的速度慢，膜层较致密。

4、氧化时间

根据硫酸浓度，溶液温度、电压，膜厚而定，其他条件不变，时间越长，膜厚越厚，但达到一定厚度时，膜厚将不会增加（即膜的溶解速度与生长速度相等）。

5、杂质离子

可能存在的杂质离子：CL-、F-、NO3-、AL3+、CN2+、Fe2+、Si2+等A、CL-、F-、NO3-等阴离子含量高时，氧化膜孔隙增加表面粗糙、疏松。

CL-＜0.05g/L F-＜0.01g/L

B、AL3+、CN2+、Si2+主要影响氧化膜色泽，透明度和抗蚀性。

氧化后的铝合金

阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可达250～500千克/平方毫米，良好的耐热性 ，硬质阳极氧化膜熔点高达2320K，优良的绝缘性，耐击穿电压高达2000V，增强了抗腐蚀性能 ，在ω=0.03NaCl盐雾中经几千小时不腐蚀。

氧化膜薄层中具有大量的微孔，可吸附各种润滑剂，适合制造发动机气缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力强可着色成各种美观艳丽的色彩。有色金属或其合金（如铝、镁及其合金等）都可进行阳极氧化处理，这种方法广泛用于机械零件，飞机汽车部件，精密仪器及无线电器材，日用品和建筑装饰等方面。

多孔膜形成的过程：

1.阳极氧化初期，电流密度一般均超出临界电流密度，形成均匀的壁垒型膜

2.壁垒型膜逐渐成长。当电流密度低于临界值时，铝离子不能再形成新膜物质,膜的表面暴露在电解液中受到浸蚀

3.进一步阳极氧化，溶液对膜的浸蚀变得不均匀

4.形成的空洞之间存在发展竞争。这种发展有“自催化”作用

5.发展较快的空洞(主空洞)在向膜深处和横向发展

6.主空洞继续沿纵向和横向发展，相邻主空洞之间互相靠近，主空洞之间的小空洞停止生长

7.空洞停止横向发展，仅沿纵向深入，孔径固定。此时，空洞的产生及发展阶段结束，阳极氧化进入稳态阶段

氧化原理详解

阳极氧化（ElectrochemicalOxidation）是一种利用电解质根据电荷平衡原理，在电极表面发生的氧化还原反应的化学方法，是利用电解的方法，将受氧物质氧化、击碎成极其微细的碎片，最后形成一个均匀的稀薄膜过程。它是有机物、金属和非金属的溶液被氧化成氧化物的一种反应。

阳极氧化原理主要有以下几点：

1、利用电子传输原理，将电子从阳极流到阴极，把原来的物质（有机物）氧化为有机氧化物，最终污染物被氧化成稀薄的悬浮物或溶解物；

2、电子转移过程中，氧化还原反应同时发生，氧化物被阴极还原为原来的物质，同时阳极出现氧化物，最终形成表面均匀的膜；

3、去除污染物过程中，被氧化的物质会被还原成氢氧化物或碳氧化物，并被阴极迅速吸收；

4、电极表面发生的氧化还原反应，可以有效减少有害物质的浓度，最终污染物被电解质分解，获得的清洁水比原有的水更加清澈。

阳极氧化机理：

1、电极反应：

①阳极：H2O-2E→2H++[O]；2AL+3[3O]→AL2O3+1670.5J

②阴极：2H++2E→H2↑

③膜的溶解：AL2O3+3H2SO4=AL2(SO4)3+3H2O

H2SO4物理性质：

1、98.3%的浓H2SO4，是无色粘稠状液体，沸点338度，是一种难挥发性的酸

2、化学性质：①强酸性②易与活泼金属反应③浓H2SO4具有吸水性，结合水后放出大量的热，常温下，浓H2SO4遇铁、铝合金发生钝化。

氧化膜的生长过程：

总体来说包含以下两个方面：①膜的生成过程②膜的电化学溶解过程

A.通电瞬间，氧和铝有很大亲和力，铝基材迅速形成一层致密无孔的阻挡层,其厚度取决于槽电压。

B.由于氧化铝原子体积大，故发生膨胀，阻挡层变得凹凸不平，造成电流分布不均匀，凹处电阻小，电流大，凸处相反。

C.凹处在电场作用下发生电化学溶解以及H2SO4的化学溶解，凹处逐渐变成孔穴，处变成孔壁,阻挡层向多孔层转移。