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阳极氧化电解着色原理阳极氧化电解着色是一种常见的金属表面处理技术，通过电解过程，在金属表面产生一层氧化膜，并通过控制电流和电解液的组成，使氧化膜呈现不同的颜色。
这种着色方式广泛应用于铝合金、钛合金和锌合金等材料的表面处理中，以提高材料的装饰性和耐蚀性。
阳极氧化电解着色的原理可以分为两个步骤：氧化和着色。
首先，在电解液的作用下，阳极金属（如铝、钛、锌）表面发生氧化反应，形成氧化膜。
这个氧化膜具有良好的耐蚀性和绝缘性，可以保护金属表面不受外界环境的侵蚀。
其次，在氧化膜上形成的微孔中，通过控制电流和电解液中的添加剂，使氧化膜发生着色反应，形成不同颜色的着色层。
在氧化过程中，金属表面产生的氧化膜主要由氧化物和氢氧化物组成。
这些化合物的形成是由电解液中的成分和电流密度来控制的。
一般来说，电解液中含有硫酸、硫酸铜、硫酸镁、硫酸锌等物质。
电流密度越高，氧化膜的厚度越大，氧化膜的颜色也越深。
而添加剂的类型和浓度则会影响氧化膜的颜色和光泽度。
着色过程是在氧化膜的微孔中进行的。
在这些微孔中，通过控制电解液的温度和添加剂的浓度，可以使氧化膜发生着色反应。
例如，在铝合金的阳极氧化过程中，通过在电解液中添加染料，可以使氧化膜呈现不同的颜色，如黑色、金色、银色等。
这些染料的选择和使用方法需要根据具体材料和要求来确定。
阳极氧化电解着色的好处在于可以在金属表面形成一种均匀、致密的氧化膜，提高材料的耐腐蚀性和装饰性。
同时，着色层可以增加金属表面的美观度和触感，使其更适合用于室内装饰、家具、电子产品等领域。
此外，阳极氧化电解着色还可以增加金属表面的硬度和耐磨性，延长材料的使用寿命。
需要注意的是，阳极氧化电解着色虽然可以改善金属表面的性能和外观，但着色层的耐热性和耐候性较差。
因此，在使用过程中需要注意避免高温、酸碱等环境的侵蚀，以免影响着色层的保持时间和质量。
阳极氧化电解着色是一种常见的金属表面处理技术，通过控制电流和电解液的组成，可以在金属表面形成一层氧化膜，并通过着色反应，使其呈现不同的颜色。
表面技术概论实验指导书之一实验一铝阳极氧化膜与着色技术实验一、实验目的1．了解转化膜与着色技术的实际意义。
2．了解铝的阳极氧化和着色的原理。
3．掌握铝阳极氧化膜与着色技术工艺方法。
二、实验原理表面转化膜与着色技术是材料表面工程技术中的重要分支之一，应用非常广泛。
转化膜技术是通过化学或电化学方法，使金属表面形成稳定的化合物膜层而不改变其金属外观的一类技术，其形成方法是：将金属工件浸渍于处理溶液中，通过化学或电化学反应，使被处理金属表面发生溶解并与处理溶液发生反应，在金属表面上形成一层难溶的化合物膜层。
转化膜以“基体金属发生溶解、参与反应”，形成的是“难溶的化合物膜层”及“不改变金属外观”区别于电镀层、化学镀层或有机涂层等其它表面处理层。
（一）铝的阳极氧化轻金属材料的阳极氧化属于表面转化膜技术中的分支之一。
轻金属材料重量轻、导电导热性好，但这些材料耐腐蚀性差，容易产生晶间腐蚀，耐磨性比较低。
通过阳极氧化处理，可在其表面生成一层厚度达几十到数百微米的氧化膜。
根据不同用途，阳极氧化膜可赋予表面防护、装饰性、耐磨性、绝缘、隔热、光学性能等。
铝在大气中会自然形成非晶态的氧化铝膜，厚度为4～5μm。
这层膜不致密，耐腐蚀性差。
人工形成阳极氧化膜是在一定的电解池中进行的。
将铝制件作为阳极，其它材料(如铅、铝等)作为阴极置于电解池(如以硫酸溶液作为电解液)中，通上直流电，这时可以观察到在阳极上和阴极上都有气体析出。
阳极析出氧气，阴极析出氢气。
而阳极上析出的氧大部分与铝作用生成了Al203(氧化膜) (见图1)。
氧化膜的生成是两个不同过程同时进行的结果：一个是电化学过程，它产生氧并与铝作用生成从Al203，另一个是化学过程，生成的Al203膜被电解液溶解成为多孔层。
没有溶解过程，Al203膜就不能导电，反应不能继续。
其次，氧化膜的生成速度必须大于溶解速度，否则膜层不能增厚。
铝阳极氧化过程的电极反应可简单地描述如下：硫酸对金属铝和氧化膜的溶解作用为阳极氧化一开始，铝表面立即生成一层致密的氧化膜。
铝的阳极氧化和着色实验报告铝是一种重要的金属，在工业生产和日常生活中都有广泛的应用。
由于其优异的物理和化学性质，铝在制造航空器、汽车、建筑材料、耐用家具等方面都有重要的地位。
然而，铝的表面容易被氧化，降低其物理化学性能和美观度。
为了改善铝材的表面性能和美观度，可以采用阳极氧化和着色技术，将铝材表面形成一层氧化膜，并在此基础上着色。
实验目的：1. 了解铝的阳极氧化和着色原理;2. 掌握阳极氧化和着色实验的基本操作技能。
实验原理：阳极氧化是一种利用铝的阳极在特定条件下与电解质反应形成一层致密的氧化膜的过程。
氧化膜的形成与电解液、电解条件、铝材的成分和表面处理方式等因素有关。
一般情况下，采用硫酸、氧化铬等强氧化性电解液或有机酸盐、有机物等的复合电解液，配以适当的温度、电压和电流密度等条件，即可形成良好的氧化膜。
阳极氧化后，得到的氧化铝膜表面一般呈白色或灰色，不仅可以保护铝基体不被进一步氧化，还具有一定的耐磨、耐腐蚀和绝缘性能。
此外，氧化膜的厚度和孔隙度对其物理化学性能影响较大，可以通过调节电解条件来达到不同的氧化膜厚度和孔隙度。
着色是在阳极氧化膜的表面形成一层有机颜料膜，通过吸附、渗透和化学反应等机制，使得阳极氧化膜呈现出各种颜色。
着色方法主要有三种：金属着色法、电解着色法和有机着色法。
其中，电解着色法是最为常用的一种方法。
在电解液中加入一定颜料的阳离子，将阳离子还原成相应的颜色物质并沉淀在氧化铝孔道中，从而实现对氧化膜颜色的控制和改变。
实验步骤：1. 清洗铝材表面：首先用砂纸将铝材表面磨光，去除表面氧化层和污渍，然后用丙酮或乙醇去除表面油脂和灰尘，进行彻底的清洗。
2. 离子池制备：将硫酸等电解液加入离子池中，调节电解液浓度和温度，使其符合实验要求。
离子池的选择应根据氧化膜厚度和孔隙度要求，以及实验目的来确定。
3. 阳极氧化：将清洗干净的铝材缓缓放入离子池中，连接正极，采用直流电源进行阳极氧化。
调节电流密度、电压和电解时间，控制氧化膜厚度和孔隙度。
铝的阳极氧化和着色(华南师范大学物化实验）————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ华南师范大学实验报告铝的阳极氧化和着色——添加柠檬酸对氧化膜性能的影响摘要铝及铝合金具有密度小、比强度高、导电和导热性好、成型容易等优点,是一种综合性能优良的轻金属材料。
目前，铝材在航空航天工业及建筑材料、交通工具、电子产品等领域中得到广泛使用。
另外由于铝所形成的氧化膜存在均匀的孔隙，可用于有机染料进行染色处理，孔径大小不同的氧化铝膜可应用于不同的领域。
使铝表面氧化的电化学工艺称为铝的阳极氧化,因此对改善阳极氧化膜性能的因素研究显得非常重要。
而在电解液中添加添加剂，可明显改善氧化膜性质,如硬度、厚度和耐蚀性能等。
本次探究以柠檬酸添加剂作为研究对象,探究其对阳极氧化铝绝缘性能、耐腐蚀性能以及着色能力的影响。
实验探究发现，往电解液中添加柠檬酸，可有效增加氧化膜厚度，并提高阳极氧化铝的绝缘性能和耐腐蚀性，但着色效果很差，几乎不能着色。
关键词:阳极氧化;柠檬酸;添加剂;绝缘性能；耐腐蚀性;着色;AbstracｔAluｍiｎuｍand aluminuｍalｌｏy, whichｈａｖe strong aｄvantａges ｉn low deｎsitｙ, ｈｉｇh ｓtｒｅngth and excellent ｑuａｌity in conduc ｔing elｅctricitｙaｎｄheａt,ｉｓ a kind of integrａteｄliｇht metal mａt ｅriaｌwith excelｌｅｎt performａnｃｅ．Currentｌy, thｅａｌｕminｕm m ａterial are wｉdelｙusｅd ｉn the aｅrｏspaｃe iｎdusｔrｙ，constructiｏn materiaｌs, trａnsｐoｒt，electronicｓand othｅr fieｌｄs．Tｈｅfilm of ｔｈe Alｕmina fｏｒmed bｙthe presｅnce oｆpoｒｏsitｙaperｔurｅs ｓo thａt iｔcan beｕseｄfoｒthｅorgaｎic ｄｙｅ. Ａlumina filmｗith ｄifferent sｉzes of aperture can ｂe appliｅd to dｉfｆｅreｎt aｒeas.Tｈｅcr ａfts to oｘiｄeｏfｔhe alｕminum sｕｒface iｎelecｔrｉcity way iｓcaｌleｄaluminum anodic oｘide and it is verｙｓigｎificant ｆｏｒresea ｒchers to ｓｔudｙdeｅｐer. Bａｓed on ｔhe ｆormerｓtuｄy, whｅn addｉng ｔhe adｄitiveｉn tｈe eｌecｔroｌｙte, tｈｅfilｍｐropertiｅs can bｅsｉｇnifiｃantｌy iｍproｖe, such as haｒdｎeｓｓ, tｈickness ａｎd ｃorｒosion resistanｃe.The inqｕiry ｔoｏk citｒic aｃｉｄａs tｈｅaddｉtivｅ, exｐloｒｅits impacｔoｎaｎｏdized alｕminum ｉnｓulatｉon properties，corrosion rｅsistance and ｃoloｒiｎｇcａpaｂilitｉｅs.It ｆｏｕnd thaｔthe additｉoｎof citrｉcａcid tｏｔhｅelecｔｒolyte solutiｏｎcaｎeffｅｃtｉveｌｙｉncｒeａｓｅthe thickneｓｓ，ｔheｉｎｓulatingｐropeｒties and corrosｉon ｒesistａnce ｏf the oxｉdｅfilm, but ｔhｅcoloring prｏpｅrｔyｉs poｏr,ｈardlｙcoｌoreｄ．Keｙworｄｓ：anodiziｎｇ;Ｃｉtric acid;Addｉtive；inｓuｌatiｏn funcｔiｏn;Cｏｒrosｉｏｎｒesiｓtancｅ;Ｃolorａtｉoｎfuｎcｔiｏn一、研究进展1.1阳极氧化膜研究进展综述影响阳极氧化膜性能参数的主要因素包括有电解液种类、阳极氧化电压、电流密度、氧化温度、氧化时间和铝合金成分等。
实验二铝及铝合金的阳极氧化实验二铝及铝合金的阳极氧化一、实验目的：1.熟悉铝及铝合金的阳极氧化工艺过程。
2.掌握阳极氧化中各工艺参数对阳极化过程及膜质量和性能的影响。
二、实验内容简介铝及铝合金具有优良的综合性能而得到较为广泛的应用，在其表面会生成一层致密的氧化膜，但厚度只有几纳米至几十纳米，起不到有效的防护和耐磨作用。
而采用阳极氧化处理形成的阳极化膜厚度可达3~30μm，不但既有良好的机械性能，而且耐蚀性和吸附性能均十分优异。
故在所有的铝表面处理方法中，阳极化在工业中的应用十分广泛，可作为防护性膜、防护装饰性膜、耐磨性膜、绝缘性膜等。
1.铝及铝合金的阳极氧化机理阳极氧化所用的电解液一般为具有中等溶解能力的酸性溶液（如硫酸、草酸、铬酸、磷酸等），电解时，铝工件为阳极，Pb(Pt)为阴极，阳极氧化时发生下列反应：阳极:H2O-2e→[O]+2H+,产生的初生态原子氧对铝制品表面有很强的氧化能力,生成薄而致密的氧化物薄膜（10~100nm）；阴极：2H++2e→H2↑。
在阳极还存在着酸对铝及氧化铝膜的溶解反应：2AL+6H+→2AL3++3H2↑,AL2O3+6H+→2AL3++3H2O。
由此可知，膜的成长过程包含着膜的生成与膜的溶解两个相辅相成的方面，并且只有当膜的生成速度大于溶解速度时才能获得一定厚度的膜，氧化初期，膜的生成速度大于溶解速度，膜厚不断增加，随着厚度的增加，其电阻也加大，结果使膜的生长速度减慢，一直到与膜的溶解速度相等时，膜的厚度才为一定值。
铝的阳极氧化膜的微观结构成蜂窝状，即由内层的阻挡层和外层的多孔层构成，由于膜是从基体上成长其来的，因此结合强度十分高。
色泽随电解液的成分及铝合金中所含的合金元素而异。
由于膜的多孔性质，决定了膜具有强烈的吸附性能，故可对膜进行染色，也可作为铝制品沉积金属前的底层等。
2．铝的阳极氧化工艺及步骤a.表面准备铝及其合金在阳极氧化之前都必须根据制件的材质、表面形状和对膜的要求进行适当的表面预处理，如除油、酸洗和抛光等。
铝阳极氧化膜电解着色及其功能膜的应用引言：铝是一种经济、耐用、广泛使用的金属材料，广泛应用在日常生活和工业领域。
然而，它的表面易受损，在许多应用中需要更多的保护。
铝阳极氧化膜电解着色及其功能膜，就是为了这个目的而产生的。
这种新型的涂层技术在工业中被广泛应用，并且已经成为未来发展的趋势。
一、铝阳极氧化膜的电解着色工艺铝阳极氧化是通过在铝表面形成一种氧化膜来进行的。
由于这种氧化膜具有优良的耐蚀性、耐磨性和电绝缘性，因此被广泛应用于防护、美化和功能部件上。
在铝阳极氧化过程中，可以通过不同的电解着色工艺，在氧化膜上形成色彩不同、耐腐蚀性好的着色膜，以达到不同的美化和功能要求。
二、铝阳极氧化膜的应用1. 电子行业：铝阳极氧化膜电缆散热器、LED灯具外壳及结构件等。
2. 建筑业：铝阳极氧化膜在门窗、墙面、地铁幕墙等建筑材料上的应用已经十分普遍。
3. 交通运输：为了提高飞行器导体外壳的磨损和腐蚀防护能力，铝阳极氧化技术已经被广泛应用。
4. 文具、装饰品及日用品。
三、铝阳极氧化膜着色的优势1. 色彩稳定性好：由于氧化膜上形成的着色膜具有无比稳定的耐久性，因此可以制成色彩美丽、稳定持久的制品。
2. 耐腐蚀性好：由于氧化膜上可以形成一层致密的氧化层，因此可以有效增加铝制品在外部环境下的耐腐蚀性。
3. 表面硬度大：铝阳极氧化膜中氧化铝层的硬度是普通铝的两倍以上，可以有效提高铝制品在使用中的抗磨性和抗刮擦性。
4. 应力小、组织细密、不导电。
5. 成本低，技术成熟，环保安全。
结语：铝阳极氧化膜电解着色及其功能膜的应用已经在许多领域中得到广泛应用，它的优良特性使得铝制品具有了更广泛的使用空间，也为制造商带来了无限商机。
物理化学实验报告学生姓名：学号：专业：化学年级，班级：课程名称：中级物化实验组员：实验项目：铝的阳极氧化与表面着色——电解液浓度对氧化膜性能的影响指导老师：孙艳辉一、研究进展近年来，铝的阳极氧化由于其氧化膜多孔的特性及良好的应用前景受到广泛的关注和深入研究。
目前，国内外广泛应用的阳极氧化技术主要有硫酸阳极氧化,铬酸阳极氧化,草酸阳极氧化, 瓷质阳极氧化和硬质阳极氧化等，这些方法都有成熟的工艺规范[1]。
而且，大都采用二次氧化的方法[2]。
在电解液浓度的影响方面，张莹[2]等认为对于酸性电解液来说，随着其浓度的不断增大，氧化膜的极限厚度先增大而后减小，因此电解液的浓度应控制在一定的范围内。
张勇[3]等用磷酸做电解液时发现当磷酸的浓度为0. 4 mol/ L 时,生成的氧化膜厚度最大。
巩运兰[4]等用铬酸做电解液时发现随着铬酸浓度的增加，铝的氧化膜阻挡层厚度变薄。
二、实验部分1.实验原理1.1铝的阳极氧化将铝制品作阳极，以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液进行阳极氧化，可形成较厚的氧化膜，膜的主要成分是Al2O3，其反应历程比较复杂。
以Al为阳极，Pb为阴极，H2SO4溶液为电解质为例，电解时的电极反应为：阴极：阳极：阳极上的Al被氧化，且在表面上形成一层氧化铝薄膜的同时，由于阳极反应生成的H+和电解质H2SO4 中的H+都能使所形成的氧化膜发生溶解：在硫酸电解液中阳极氧化，作为阳极的铝制品，在阳极化初始的短暂时间内，其表面受到均匀氧化，生成极薄而又非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱点（如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结构变形处）发生局部溶解，而出现大量孔隙，即原生氧化中心，使基体金属能与进入孔隙的电解液接触，电流也因此得以继续传导，新生成的氧离子则用来氧化新的金属，并以孔底为中心而展开，最后汇合，在旧膜与金属之间形成一层新膜，使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”似的。
随着氧化时间的延长，膜的不断溶解或修补，氧化反应得以向纵深发展，从而使制品表面生成又薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。
铝氧化有机染色与电解着色的区别铝氧化有机染色与电解着色之区别铝是一种轻、柔之有色金属，在空气中极易氧化，所以人们想出一个办法，那就是铝氧化工艺，在它外层生长出保护膜，使之经久耐用，并可染成缤纷多彩的颜色，赏心悦目。
铝阳极处理原理，就是在铝及其合金所制成的物件上作成装饰及保护膜的一种过程。
在铝上形成的氧化铝薄膜的制成过程是以直流电在足够的电压下经过一种适合的硫酸电解质，其中物件铝是阳极，并由另一种材料（鉛或专用石墨板）作阴极，通电一定时间逐渐生长出所需要厚度的氧化薄膜。
薄膜生产出来以后，除有些铝本色不需要处理以外，下一步就要进行着色处理，一般来说铝之着色主要分以下几种：1．有机染色2．无机染色3．电解着色4．电镀着色下面我们主要讨论常用的有机染色及电解着色的原理、优缺点以及使用的产品场合：1．电解着色膜以硫酸一次电解的透明阳极氧化膜为基础，在含金属盐的溶液中用交流进行电解着色的氧化膜（也叫二次电解膜）其电解着色膜的耐候性、耐光性及使用寿命比染色膜好得多，其能耗与着色成本又远低于整体着色膜。
目前广泛用于建筑铝型材着色，但电解着色色调单调，通常仅有古铜色、黑色、金黄色、枣红色等几种。
且操作不易控制。
2．有机染色，有机染色基于物质的吸附理论，吸附有物理吸附及化学吸附之分，物理吸附是分子或离子以静电力方式的吸附；化学吸附，以化学力方式的吸附，这两者结合起来产生有机染色，通常在一定温度下进行。
由于阳极氧化膜孔隙率高，吸附能力强容易有机染色，这种方法上色快，色泽鲜艳、操作简便，染色后经封孔处理，染料能牢固地附着在膜孔中，提高了膜层的防蚀能力、抗污能力，直至可以保持美丽的色泽，适用于那些不需要户外使用的大量铝制日用品，室内用铝制工业品以及装饰品等，外观色彩缤纷多样。
满足现代社会人们审查及追美的情趣，提高产品市场的竟争能力。
有机染色对氧化膜有一些特點及要求：1．氧化膜层要具有足够的孔隙率2．膜孔内壁保持一定的活性3．铝在硫酸溶液中得到的阳极氧化膜无色而多孔，因此最适宜染色4．氧化膜层必须有一定的厚度，较薄的膜層只能染上很浅的颜色5．硬质阳极氧化膜以铬酸常规氧化膜层，均不适合有机染色6．氧化膜层应完整、均匀、不应有划伤、砂眼、点腐蚀等缺陷7．膜层本身具有合适的颜色，且没有金相结构的差别，如晶粒大小不一或严重偏析等，因此对铝合金材料也有一定的要求，合金成分中硅、镁、锰、铁、铜、铬等含量过高时，往往会引起氧化膜暗哑，则在染色时产生色调变化。
铝的阳极氧化与表面着色——着色液种类及着色温度对氧化膜性能的影响学生姓名学号专业化学（师范）年级、班级课程名称物理化学实验实验项目铝的阳极氧化与表面着色实验类型□验证□设计□综合实验时间年月日实验指导老师实验评分摘要:本文综述了铝的阳极氧化的发展历程以及硫酸电解液对阳极氧化影响的研究进展.在其他因素为最佳条件的前提下，设计实验探讨着色液种类和着色温度；对氧化膜着色质量的影响，并通过耐腐蚀性检测，氧化膜厚度检测以及着色效果表征了铝片经过不同条件氧化的性能质量，关键词:铝片；阳极氧化；着色液；水封；着色质量；膜厚1 研究进展铝及其合金阳极氧化处理后表面可得到多孔氧化膜 ,其硬度高 ,抗蚀性、绝缘性好 ,耐高温 ,具有较高的化学稳定性、吸附性。
自20世纪20年代开始,铝阳极氧化膜的使用价值, 越来越高.近10年来 ,随着研究手段的不断先进化 ,对铝阳极氧化形成多孔膜的机理及影响因素的认识也在不断深入。
1953 年 Keller 等首先报道了用电化学方法制备氧化铝孔洞模板, 70年代Thompson 通过实验证明, 多孔层的形成主要是由于铝表面的显微不平引起电流分布不均,在表面突出的部位生长, 出现脊状的结构,脊状骨架之间的区域为氧化膜形成多孔结构创造了条件.1978 年 Heber提出在电流作用下使电解液产生对流,出现漩涡, 漩涡大小为微米级.Serebrennikova 等通过循环伏安法研究了银在多孔阳极氧化膜内的沉积过程。
Nathan 等采用脉冲和交流沉积的方法在阳极氧化膜沉积得到铜纳米线．80年代徐源等研究了纯铝在铬酸中的恒流阳极氧化过程。
目前国内外广泛应用的阳极氧化技术主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化、瓷质阳极氧化和硬质阳极氧化等。
硫酸阳极氧化形成的氧化膜较厚(约5～20μm) ,无色透明;孔隙率较高(平均为10 %～15 %) ;吸附力强;有利于染色;硬度高 ,抗蚀性、耐磨性、着色性好 ,但受硫酸浓度、温度、电流密度、氧化时间、搅拌、添加剂、铝合金成分等多种因素影响;处理工艺简单 ,操作方便 ,废液处理容易;能耗少 ,成本较低;氧化时间短 ,生产效率高。
铝合金的阳极氧化及电解着色工艺铝合金阳极氧化电解着色是铝合金表面处理中重要的方法之一。
将铝合金置于适当的电解液中作为阳极通电处理，表面会生成厚度为几个至几十个微米的阳极氧化膜，氧化膜的表面是多孔蜂窝状的。
上世纪60年代，人们开始利用氧化膜的多孔性，将阳极氧化和电沉积技术相结合发明了电解着色技术。
铝合金阳极氧化电解着色技术最初起源于欧洲，由于该工艺操作简便、工艺简单、成本低廉，广泛应用于汽车、航空、造船、机械、建筑和日常生活等多方面。
我国的电解着色技术开始于上世纪80年代，一直以来都是镍盐、锡盐电解着色工艺，由于颜色单一、着色液的稳定性和分散性差等问题一直没有得到很好解决，而且随着时代的进步，工业上对电解着色的工艺条件和应用要求越来越高，为了满足市场的需要，鑫申金属研究人员一直在做着不懈的努力。
1.1铝的性能和用途铝(Afumin um)是自然界中分布最广，储量最多的元素之一，广泛分布于岩石、泥土和动、植物体内，其含量约占地壳总质量的8.2%，仅次于氧和硅，比铁(约占2.1%)、镁(约占2.1%)和钛(约占0.6%)的总和还要多川。
1854年，法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合，通人氯气后加热得到Na CI，AIC13复盐，再将此复盐与过量的钠熔融，得到了金属铝。
这时的铝生产工艺复杂，成本高，应用非常有限，直到1886年，美国的豪尔和法国的海朗特，分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝，奠定了今天大规模生产铝的基础。
一个世纪的历史进程中，铝的产量急剧上升，到了20世纪60年代，铝在全世界有色金属产量上超过了铜而位居首位，它的用途涉及到许多领域，大至国防、航天、电力、通讯等，小到锅碗瓢盆等生活用品。
铝的阳极氧化实验报告篇一：铝的阳极氧化染色实验报告铝的阳极氧化染色实验报告【实验名称】铝的阳极氧化染色。
【实验目的】对铝进行阳极氧化，并进行染色处理。
【实验原理】以铝或铝合金制品为阳极，置于电解质溶液中进行通电处理，使其表面形成氧化膜，这样形成的氧化膜比在空气中自然形成的氧化膜耐蚀能力更好。
氧化膜具有较强的吸附性，利于进行染色处理。
经过阳极氧化后，铝制品的耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。
（1）阳极氧化原理以铝或铝合金制品为阳极，硫酸为电解质溶液进行通电处理，铝被氧化形成无水的氧化膜。
阴极：2H+ + 2e-= H2↑阳极：2Al + 3H2O – 6e-= Al2O3 + 6H+氧化膜在生成的同时，又伴随着氧化膜被溶解的过程。
Al2O3 + 6H+ =2Al3+ + 3H2O溶解出现的孔隙使铝与电解液接触，又重新氧化生成氧化膜，循环往复。
控制一定的工艺条件（硫酸浓度和温度等）可使氧化膜形成的速率大于氧化膜溶解的速率，利于氧化膜的生成。
（2）着色原理铝的阳极氧化膜多孔隙，对染料有良好的物理吸附和化学吸附性能，在铝阳极氧化膜上进行浸渍着色或电解着色，可达到耐蚀和装饰目的。
无机盐着色：将制品依次浸入两种无机盐溶液中，两种无机盐在氧化膜孔隙内反应生成有颜色的无机盐并沉积在孔隙中。
有机染料着色：阳极氧化膜对染料有物理吸附作用，有机染料官能团与氧化膜也会发生络合反应。
有机染色色种多且色泽艳丽，但耐磨、耐晒、耐光性能差。
（3）封闭原理铝阳极氧化膜必须进行封闭处理。
沸水法是常用的封闭方法。
在沸水中，氧化膜表面及孔壁的无水氧化膜水化，形成非常稳定的水合结晶膜，从而达到封闭孔隙的目的。
Al2O3 + H2O=Al2O3·H2O此外还有蒸汽封闭法、盐溶液封闭法和填充有机物封闭法等。
本实验将铝以硫酸为电解质溶液进行阳极氧化，用硫代硫酸钠溶液和高锰酸钾溶液进行浸渍着色，用沸水法封闭。
【实验用品】铝片、铜片、氢氧化钠、硫酸、高锰酸钾、硫代硫酸钠、水、天平、量筒、烧杯、玻璃棒、水槽、直流电源、电流表、鳄鱼夹、导线、砂纸。
铝的阳极氧化电解过程中的现象
铝的阳极氧化电解过程中，会出现以下现象：
1. 电解液的颜色变化：在阳极氧化过程中，电解液中的染料或金属离子会被氧化还原，导致电解液颜色的变化。
通常情况下，电解液会由无色逐渐变为浅黄色、橙色或红棕色。
2. 气泡的产生：在阳极处，铝原子被氧化成Al3+离子，并且释放出3个电子。
这些电子会向阴极移动，而在阳极处则会留下一个空位。
这个空位会吸引周围的水分子，并使其分解成氢离子和氧气。
因此，在阳极处会产生大量气泡。
3. 阳极表面的形态变化：随着阳极表面Al3+离子的不断释放和水分子的分解，阳极表面会逐渐形成一层厚度均匀、致密、多孔且具有一定硬度和耐腐蚀性质的氧化铝层。
这种氧化铝层可以保护铝材不受进一步腐蚀。
4. 电流密度的变化：阳极氧化的过程是一个电化学反应，需要一定的电流密度才能进行。
在反应初期，电流密度较大，随着氧化铝层的不断增厚，电流密度会逐渐减小。
5. 温度和pH值的影响：阳极氧化过程中，温度和pH值会对反应速率和产物性质产生影响。
一般来说，较高的温度和较低的pH值有利于反应进行。
但是过高或过低的温度和pH值都会导致不良后果。
综上所述，阳极氧化是一种重要的表面处理技术，在铝制品制造、建筑装饰、汽车制造等领域得到广泛应用。
通过掌握阳极氧化过程中出现的各种现象，可以更好地理解这一技术，并且为其优化提供参考。
铝的阳极氧化电解过程中的现象
铝的阳极氧化是一种常见的表面处理方法，通过电解的方式在铝制品表面形成一层致密的氧化层，提高其耐腐蚀性、耐磨性和装饰性。
在这一过程中，有许多有趣的现象和特点。
在阳极氧化的过程中，铝制品被作为阳极，放入含有硫酸等电解液的槽中，通过电流的作用，在铝表面生成氧化膜。
这个氧化膜形成的速度是非常快的，甚至可以达到每分钟几微米的增厚速度。
这种快速的氧化速度让人不禁感叹电化学反应的神奇。
在阳极氧化的过程中，铝制品的表面会发生颜色的变化。
随着氧化膜的增厚，颜色也会逐渐变化，从银白色到灰色，再到深灰色、青灰色，最终形成黑色。
这种颜色变化是由于氧化膜的不同厚度导致的光的干涉和衍射现象，给人一种视觉上的享受。
在电解过程中，会伴随着气泡的产生。
当电流通过电解液中的铝制品时，会发生水的电解，产生氧气和氢气。
氢气会在铝制品表面产生气泡，并随着氧化膜的形成逐渐减少。
这些气泡的产生不仅是电解过程的必然结果，也是阳极氧化过程中的一个有趣现象。
阳极氧化的过程还受到许多因素的影响，如电解液的浓度、温度、电流密度等。
这些因素会影响氧化膜的厚度、致密性和颜色，进而影响到阳极氧化的效果。
因此，在实际生产中，需要根据具体要求进行调整，以获得理想的氧化层。
总的来说，铝的阳极氧化电解过程是一个复杂而有趣的过程，通过电化学反应在铝制品表面形成氧化膜，提高其性能。
在这一过程中，伴随着氧化膜的形成、颜色的变化和气泡的产生等现象，让人不禁感叹电化学的神奇。
通过对这些现象的深入研究，可以更好地理解和掌握阳极氧化的原理和技术，为铝制品的表面处理提供更好的解决方案。
铝的阳极氧化和着色--.作者:日期:铝的阳极氧化和着色-添加剂甘油对氧化膜性能的影响摘要电解质种类、电流密度、通电时间、温度以及添加剂等因素对氧化铝多孔膜 的形成过程有显著影响。
在电解液中加入甘油作为添加剂 ，不但可以增加阳极氧 化形成的多孔膜的厚度，而且有利于增强氧化膜的韧性。
本文在固定其它因素为 文献最优值的情况下，探究甘油用量对铝的阳极氧化的影响。
采用高纯铝作阳极， 铅网作为阴极，在硫酸溶液中进行恒压阳极氧化，以铝片的着色效果、耐腐性、膜 厚测定为表征手段。
结果发现，表明添加一定量的甘油能增强氧化膜的性能，但 添加量多了反而会减低氧化膜性能。
量的变化程度有待近一步探究。
关键词：氧化铝多孔膜 阳极氧化的防护作用。
但该层氧化膜孔隙率大，机械强度低，抗蚀和耐磨性都不能满足防腐蚀要求，从而真正地保护铝基体。
对于氧化膜不同的性能方面随甘油添加剂用有机添加剂甘油A bstra ctThe propertie s o f al u mina mem b r a ne a re af f ecte d by m any factor s , in c ludi ng the ki nd of elect r o ly t e , cur r e n t d en sit y ， p o we r o n time, temp e r a tu r e, add i tiv e and so on . Gly ce rol add e d as an ad dit iv e ， which can not o nl y i nc r e a se the ickness of a l umi n a me mb ra n e, but also e n hancing the toug h n e ss l u m i n a m embra ne. Thi s p ap er d iscus se s the inf l uenc ewas t h of a glyc e ro l additi o n on the anodi c ox i dation ofalu m in i um, based ono th erfacto rs un der t he con d iti on of op t i m alvalue. We S el e c t theh ig h p ur e alumi num as anode a ndl ead net as t h e c a thoAta n a dd in g a ce r ta i n a m ou n t of gl y ce rol can en hanc e tpr o p erties of alu min a m e m bra n e, b ut ad d ing t he proper ti Keywo r d s: addit ive 1研究进展铝对氧具有较强的化学亲和力，表面极易生成一层极薄的氧化膜 e s of it.a l umina m embra n e an odi c g ly cerolm ore c an oxidat i on reduc eorgan i c,起到一定随着铝制品工业的不断完善发展，人们开始采用各种方法以达到工艺上的要求，阳极氧化法就是其中最为常用的一种。
铝的阳极氧化和电解着色
原理
铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40 ~ 50 A薄的氧化膜。
后者虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。
用电化学方法即阳极氧化处理后，可以在其表面上获得厚达几十到几百微米的氧化膜。
后者的耐蚀能力很好。
硫酸阳极氧化法所得的氧化膜厚度在5 - 20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。
而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。
当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应
阴极上2H+ + 2e → H2 ↑
阳极上Al-3e → Al3+
6OH-→ 3H2O+3O2-
2Al3+ + 3O2-→ Al2O3 + 399 (卡)
硫酸还可以与Al、Al2O3发生反应
2Al + 2H2SO4→ Al2(SO4)3 + 3H2↑
Al2O3 + H2SO4→ AL2(SO4)3 + 3H3O
铝阳极氧化膜的生长是在“生长”和“溶解”这对矛盾中发生和发展的。
通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层(叫无孔层，或阻挡层)，它虽只有0.01 ~ 0.015 m，可是具有很高的绝缘性。
硫酸对膜产生腐蚀溶解。
由于溶解的不均匀性，薄的地方(孔穴)电阻小，离子可通过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。
循环往复。
控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。
必须注意，氧化膜的生成和成长过程是由于氧离子穿过无孔层与铝离子结合成氧化膜的，与电镀过程恰恰相反，电极反应是在氧化膜与金属铝的交界处进行，膜向内侧面生长。
铝阳极氧化膜的生长和溶解规律可用其电压－时间曲线来说明。
见图一、图二。
A区：
在最初10秒钟内曲线直线上升，电压激剧增高，说明生成了无孔层电阻增大，这时成膜占主导，阻碍了反应继续进行。
当外电压高时，[O2-]能穿过薄的地方继续反应。
故无孔层的厚度取决于电压，即电压高时，无孔层相应增厚，反之亦然。
B区：
阳极电位达到最高值开始下降，说明无孔层达到极限(一定电压下)，由于硫酸腐蚀溶解造成孔穴，电阻下降，电压降低。
C 区：
20秒钟后，电压稳定，这时膜在不断增厚(多孔层)，无孔层则生长和溶解达到动态平衡，溶解和生成在孔穴底部进行，时间延长孔穴变成孔隙，遂形成一定厚度的氧化膜。
硫酸氧化膜，多孔隙，有很强的化学活性，利用这一特点，人们在铝阳极氧化膜上进行染色或电解着色，达到耐蚀和装饰双重目的。
有机染色是将氧化制品放入有机染色槽中，利用氧化膜的化学和物理吸附作用，将染料分子吸附于氧化膜微孔中而成色。
有机染色色种多，艳丽是其优点，但耐磨，耐晒，耐光性能差，只适合于室内装饰和日用五金制品之装饰。
电解着色是将氧化制品浸入含有金属盐的水溶液中，通入低压交流电，由于氧化膜的阻挡层具有整流作用，金属离子在铝阴极的阻挡层上还原成金属胶态粒子，由于金属盐种类不同，或由于金属沉积量不同，胶态粒子大小和粒度分布不同，对光波产生选择性吸收和散射作用而显示出不同颜色。
电解着色膜耐晒、耐热、耐光、耐磨性好、耐蚀性高，广泛用作建筑铝材，交通车辆等室内防护一装饰。
铝阳极氧化膜无论着色与否，用于何场合，都必须进行封孔处理，以达到防蚀，抗沾污等目的。
常用的封孔法有沸水法和常温法两类。
沸水法是将铝制品浸入纯水中煮沸约30分钟，氧化膜与水反应生成Al 2O 3⋅H 2O ，体积膨胀而将孔封闭。
当水温低于30o C 时，可能生成Al 2O 3⋅3H 2O ，这是不稳定的，可塑性的水化物，耐蚀性差，所以沸水法一定要在95~100o C 下进行。
为节省能源，提高封闭质量和速度，八十年代研制出常温快速封闭剂，它是利用金属的水能作用，氧化膜的水化作用以及形成表面络合物等三种作用的综合，
可在常温下迅速达 图1. 氧化膜生长阶段示意图
1― 铝；2―无孔层；3―多孔层。
图2. 时间 ― 电压曲线
到封之目的，其速度可提高1～倍。
质量亦明显提高，GKG －F 封闭剂已在国内普及应用。
仪器与装置
步骤 1. 纯铝片经过化学除油―热水洗―冷水洗―化学抛光―热水洗―冷水洗―存放于盛蒸馏水的容器中。
化学除油配方：
Na 2CO 3 10 ~ 20 g/L Na 3PO 4 10 ~ 20 g/L
Na 2SiO 3 10 ~ 20 g/L OP-10乳化剂 1 ~ 3 g/L
温 度 60 ~ 30o C 时 间 5 ~ 10分钟
化学抛光液：
H 3PO 4 ( d=1.70 ) 300ml 温 度 90 ~ 110o
C
图3. 铝阳极氧化装置和线路
图4. 电解着色装置图
H2SO4 ( d=1.34 ) 120ml 时间20 ~ 30秒
HNO3 ( d=1.46 ) 80ml/L
2. 按图三接好线路，将200g/L H2SO4溶液倒入氧化槽钟，挂上铅阴极；
3. 取两块铝试片，计算面积，挂入阳极。
一定要夹紧，通电后始终保持1 A/dm2，氧化15分钟；
4. 氧化后的铝片清洗干净放入蒸馏水中(不要用手摸试片)，然后取1片放入下列溶液中进行染色；
茜素黄0.3g/L，茜素红0.5g/L，温度50 ~ 70o C，时间为1 ~ 3 分，随后冷水冲洗，在煮沸的蒸馏水中封闭5 ~ 10 分钟；
5. 取另一试片用冷风吹干，然后将腐蚀液1 ~ 2 滴滴在试片已氧化和未氧化的部位，记录液滴从橙色变成绿色的时间，以此判断天然和阳极氧化膜的耐蚀性能，变色越慢，耐蚀性越好。
盐酸50 ml 重铬酸钾6 g 蒸馏水75 ml
6. 重复步骤(3)，氧化25分钟，取出后水洗，放入蒸馏水中；
7. 按图四接为线路，挂入已氧化的铝试片和对极，选用两种电压分别对两试片进行电解着色；
电解着色液组成和条件：
NiSO4⋅7H2O 30g/L H2BO330g/L H2SO415 ~ 20g/L
SnSO4⋅2H2O 5 ~ 6g/L GKU-1 pH ≈ 1
温度20 ~ 30o C 稳定剂15g/L 交流电压9 ~ 15伏，电压，时间与色调大致上有如下关系：
9 伏3分浅青铜5分青铜色
10伏3分青铜5分深青铜
11伏5分咖啡色8分古铜
12伏4分咖啡色5分古铜
15伏10分黑色5分古铜
8. 电解着色，清洗后常温封GKC-F 25ml/L pH 6 ~ 6.5 温度30 ~ 35o C 封闭10分钟；注意事项
1. 阳极氧化时挂具与试片必须接触良好，每次操作前，接触点的氧化膜必须清除掉，确保每个铅电极都发生电极反应，即有H2析出。
2.氧化后的试片不得用热水洗和用手摸。
3.染色时，染色液的温度要保持50 ~ 70o C。
如温度过低，则染色过浅，封闭时会出现
褪色现象(常称为流色)。
4.电解着色时，挂具接触点不得错位。
保持正常的着色电压。
着色温度应保持在20 ~
30o C。
5.电解着色时，试片的未氧化表面不应浸入着色液中，以免抢去电流。
