铝阳极氧化膜高温封闭的热力学分析_WUSC2009的空间_百度空间

                                     铝阳极氧化膜高温封闭的热力学分析

1    关于铝阳极氧化膜的晶体结构和化学成分
  迄今为止,对铝阳极氧化膜的晶体结构仍然没有xx统一的说法。大多数研究者认为,膜层主要由无水非晶态AI2O3组成,在某些情况下也含有少量晶态√-AI2O3成分〔1〕。姚士冰等用正电子湮没技术研究观察其氧化膜组成是无定型AI2O3,夹杂少量√-AI2O3微晶;TriIIentend Tercain等人认为20%H2SO4产生的膜外层是结晶体,由水化物和√-AI2O3混合物,或一水氧化物和过渡型氧化物组成,膜的内层是无定型的;马胜利等人发现在H2SO4电解液中形成的膜层由非晶态AI2O3和 晶态   √-AI2O3组成,并且随着阳极电流密度的增加,非晶态相增多而晶态相减少;巩运兰等人利用X射线衍射仪发现,铬酸中阳极氧化膜除大量非晶态AI2O3结构外,还含有少量晶态√-AI2O3及(AI2O3)4·H2O存在;爱德华滋等发现,在硼酸溶液中,高压下获得的膜具有结晶型的√-AI2O3。只有一篇文献[2]认为,铝阳极氧化膜的主要成分是√-AI2O3。
  阳极氧化膜的化学组成因电解液的不同和工艺条件的改变而不同。Scott测得硫酸阳极氧化膜的组成(经封闭处理后)AI2O3 72%、SO3 13%、H2O15%;Spooner测得硫酸阳极氧化膜,封闭处理前组成是AI2O3   78.9%、AI2O3·H2O 0.5%、AI2(SO4)3   20.2%、H2O0.4%,封闭处理后组成是AI2O3   61.7%、AI2O3·H2O 17.6%、AI2(SO4)3   17.9%、H2O 2.8%;PhiIIps测得草酸电解液阳极氧化膜的组成为2AI2O3·H2O 和3%的(COOH)2。
2    铝阳极氧化膜的封闭

     铝阳极氧化膜的沸水高温封闭法就是利用氧化膜的水化作用,生成稳定的         √-AI2O3的过程,由无水非晶态氧化铝与水化合,生成含水的晶态水铝石               √-AI2O3·H2O,体积膨胀而将氧化膜空隙封住[3]。Spooner认为水合封闭仅由于表面层体积膨胀而封闭。HoaI与Wood用电阻法研究后认为,氧化铝吸收水分,氧化膜孔壁膨胀,孔径逐步变小,最终将氧化膜空隙塞住。铝的阳极氧化膜是带正电荷的[4],能够吸引空气中带负电荷的油污灰尘而污染,即阳极氧化膜具有多孔性和强吸附性。1999年在《化学转化膜的电现象与涂装》一文[5]中,认为封闭处理的目的是提高其抗污性、防护性、绝缘性和耐磨性。其原理是利用带负电荷的物质,中和氧化膜表面正电荷,减弱氧化膜对油污、灰尘的吸引力。
                          AI2O3 + H2O→AI2O3·H2O                                                (1)
                          AI2O3 + 3 H2O→     AI2O3·3H2O                                       (2)
  参考文献
  1    江武,铝合金黑色阳极氧化膜制备及其性能研究[D].北京航空航天大学硕士学位论文,
  2     Schnyder   B,   Kotz   R.J. EIectrosnaI chem.1992:339,167
  3      李鑫庆,陈迪勤,余静琴,化学转化膜技术与应用[ M],北京:机械工业出版社,2005:90,193




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