多孔阳极氧化铝的微观结构与气压的关系

为验证氧气析出对PAA孔道产生和发展的作用,深入探讨PAA的形成机理,本文分别研究了在真空下和常压下,铝在磷酸溶液中的阳极氧化过程,用SEM表征了不同气压下PAA孔道的微观结构.在低气压下制备PAA膜,因为氧气析出速度快,所以同样条件下得到的PAA的孔道比常压下的孔径大、孔壁薄.结果表明,"酸性溶解腐蚀孔洞"只发生在氧化膜的表层,而表层下方是规则的"氧气析出孔道";PAA孔道的生成和发展是内部氧气析出孔道和酸性溶解腐蚀孔洞贯通的过程,但起决定作用的是"氧气气泡模具效应".     

从壁垒型氧化膜生长过程研究PAA的生长机制

为研究PAA的生长机理,设计了铝在3种电解液中的阳极氧化,通过SEM和阳极氧化曲线详细分析了规则圆柱形孔道和表面不规则孔洞产生的原因.电解液中阴离子使氧化膜变成了壁垒层和污染层两层.雪崩电子电流导致了在壁垒层/污染层界面上O2的析出.PAA中圆柱形孔道的形成是氧气析出的结果,传统的"酸性场致溶解"只在表面形成不规则的孔洞.当电解液中磷酸含量减少后,氧气析出持续的时间降低,O2析出停止后,多孔孔道被新生成的氧化铝封堵,最后PAA膜转变成BAA膜.     

传统PAA成孔理论的局限性和新生长模型

综述了多孔阳极氧化铝(PAA)的成孔理论,分析了传统"酸性场致溶解"理论多方面的局限性,其无法解释PAA的六棱柱元胞结构。笔者根据PAA的氧气气泡生长模型,对PAA规则的六棱柱结构进行了合理的解释:电解液中阴离子使氧化膜变成了壁垒层和污染层两层,雪崩电子电流导致了在壁垒层/污染层界面上O2的析出,PAA的圆柱形孔道和六棱柱元胞是Al2O3抱紧氧气气泡生长的结果。     

多孔阳极氧化铝形成机理的研究综述

铝阳极氧化已经研究了五十多年,涉及铝阳极氧化膜的实验数据十分丰富,然而阳极氧化过程的本质特别是多孔氧化膜的生长机制迄今为止还远未认识清楚。近些年,随着纳米技术的兴起,多孔氧化铝膜作为理想的纳米结构模板材料倍受国内外学者的关注,对多孔氧化铝膜形成机理的研究显得尤为重要。本文对多孔阳极氧化铝的结构、形成机制方面的历史发展和现状进行了综述。指出了大多数学者认同的“酸性场致溶解”理论的缺陷。作者认为铝多孔氧化膜形成机理的研究具有重大的理论意义和实际应用价值,同时也会促进其他多孔阳极氧化物形成机理的认识。