铝阳极氧化及其应用知讲讲座(ppt 23页).ppt

报告人 郏景省导师 王树东研究员Lab ForEnergy EnvironmentalEngineeringDalianInstituteofChemicalPhysicsChineseAcademyofSciences2005年11月 SeminarI 铝阳极氧化及其应用 阳极氧化 定义原理 概述应用 膜微孔结构 膜生长原理 实例详解 概述 铝阳极氧化技术是用铝金属制件作阳极 在电解作用下铝金属制件表面形成氧化物薄膜的过程 初期应用表面改性 耐磨性 耐蚀性 电气绝缘性 表面色泽美观 近期应用精密分离膜 耐热 可调孔径 规整AAO模板 制作纳米功能材料 初期应用 1 耐磨耐腐蚀材料 建筑装饰材料 电绝缘材料 新方向 AAO模板 纳米孔径可调 高度有序结构 溶解 功能材料 偏光器件 2 微孔中沉积Ni 光照射到膜表面时 会产生与孔垂直方向的光 H偏光 和与孔平行方向的光 V偏光 二者光衰减常数不同 光电材料 3 微孔中沉积荧光物质磁记录材料 4 微孔中沉积Fe Co等磁性金属 高度垂直磁性记录介体湿度传感器 5 阳极氧化膜所吸附的水分不同 其电阻会改变催化剂载体 6 大比表面积 有序孔结构 2 SaitoM KiriharaM SearsonPC etal J Appl PhysLett 1989 55 7 607 3 水木一成等 金属表面技术 1987 38 12 561 5634 ChienaCL SunL J JMagnMagnMater 2002 249 146 155 5 DavydovDN SattariPA OsikaA etal J JAppl Phys 1999 86 7 398323987 6 Patermarakis1G NicolopoulosN J JCatal 1999 187 3112320 铝阳极氧化的一般原理 阳极 铝或铝合金制品阴极 在电解溶液中化学稳定性高的材料铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理 在阴极上在阳极上 阳极氧化膜的微观结构 阳极氧化膜分类阻挡型氧化膜多孔型氧化膜KHR模型KHR修正模型三层结构模型 KHR模型 7 电子显微镜 7 LoomansM etal J JournalofElectronicMaterial 1994 23 8 741 特例现象 六边形膜胞星形中心孔膜胞沿着垂直铝基体表面的垂直电场方向生长 KHR修正模型 8 高倍透射电镜 圆形中心孔指出AAO结构取决于氧化电压 电解液 温度等相关参数 广泛接受 8 O SullivanJP WoodGC J ProcRSocLondon 1970 A 317 511 微孔结构 生长机理 阳极氧化膜的生长机理 电场支持下的溶解模型临界电流密度模型体膨胀应力模型 电场支持下的溶解模型 9 该模型认为 在酸性电解溶液中 铝的阳极化过程包括阻挡层形成 阻挡层溶解和多孔层稳定生长3个阶段 恒压阳极氧化时电流密度 时间变化曲线 时间 电流密度 9 肖克来提 无铅焊料表面贴装焊点的高温可靠性研究 D 中国科学院博士优秀论文 1999 临界电流密度模型 10 观点 对于特定浓度与温度的电解液 阳极氧化过程总存在一个临界电流密度Jc 该临界值决定了氧化膜的类型 10 XuY ThompsonGE WoodGC J TransInstMetFinish 1985 63 69 致密型 无Al3 损失 致密型 部分Al3 损失 致密型 全部Al3 损失 多孔型 膜被侵蚀 体膨胀应力模型 11 11 JessenskyO MullerF GoseleU J Appl Phys Lett 1998 72 10 1173 形成氧化铝 产生裂纹 电流密度增大局部升温 裂纹合拢 反复裂纹 合拢 圆形膜孔六方膜胞 六方排列能量最低圆孔表面积最小 自组织原理 阳极氧化应用实例 12 装饰材料的制备过程 12 中国阳极氧化与染色网 表面处理 表面处理 铝材及制品的表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷 处理过程包括 脱脂 除去表面油污赃物碱蚀 进一步清理表面附着的油污赃物 清除制品表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤中和 用酸清洗 除去挂灰和残留碱液 以露出光亮基本金属表面 阳极氧化处理 以铝及其合金作为阳极 选择合适的电解液 阳极化温度 电流密度和氧化时间进行阳极氧化 从而得到所需的氧化铝膜 染色处理 一般阳极氧化膜的孔隙直径为0 01 0 03 m 而染料在水中分离成单分子 直径为0 0015 0 0030 m 着色时染料被吸附在孔隙表面上并向孔内扩散 堆积染料与氧化铝进行离子键 氢键结合而使膜层着色 经封孔处理 染料被固定在孔隙内 封孔处理 提高铝件质量和染着色牢固 经过封闭处理后表面变的均匀无孔 形成致密的氧化膜 经封闭后的氧化膜不再具有吸附性 可避免吸附有害物质而被污染或早期腐蚀 总结 表面改性 功能材料 缺陷斑点 微孔结构生长机理 参考文献 朱祖芳 铝阳极氧化的应用 电镀与涂饰 1999 18 1 40SaitoM KiriharaM SearsonPC etal J Appl PhysLett 1989 55 7 607 水木一成等 金属表面技术 1987 38 12 561 563ChienaCL SunL J JMagnMagnMater 2002 249 146 155 DavydovDN SattariPA OsikaA etal J JAppl Phys 1999 86 7 398323987 Patermarakis1G NicolopoulosN J JCatal 1999 187 3112320 LoomansM etal J JournalofElectronicMaterial 1994 23 8 741O SullivanJP WoodGC J ProcRSocLondon 1970 A 317 511肖克来提 无铅焊料表面贴装焊点的高温可靠性研究 D 中国科学院博士优秀论文 1999