Строение пористого анодного оксида алюминия

В результате многочисленных исследований однозначно установлено, что пористый анодный оксид алюминия (ПАОА) состоит из двух слоев (рисунок 1): так называемого барьерного оксида, имеющего плотное строение и непосредственно примыкающего к окисленному металлу, и пористого слоя.

Рисунок 1 - Схематичное представление строения

пористого анодного оксида алюминия

Анодные оксидные пленки, используемые в электролитических конденсаторах, состоят из барьерного оксида (вследствие чего их называют конденсаторными, или барьерными пленками) и формируются в электролитах, почти не растворяющих оксид алюминия (борная кислота, фосфаты, тартраты, цитраты и т.д.), в режиме непрерывно растущего напряжения в ванне, которое может достигать 800 В и выше. Конденсаторные пленки имеют толщину не более 1 мкм: при увеличении толщины вследствие электрического пробоя пленки разрушаются.

Анодные оксидные пленки, формируемые в электролитах, умеренно растворяющих оксид алюминия (серная кислота, щавелевая, малоновая, фосфорная, их смеси и другие), состоят преимущественно из пористого слоя, который отделен от металла тонким барьерным оксидом. Кинетика формирования пористого оксида алюминия может быть охарактеризована на основании зависимости клеммного напряжения от времени анодирования в

гальваностатическом режиме (рисунок 2). Барьерный слой в таких электролитах образуется в начальный период процесса окисления (до 15 с) (I) и по своей структуре и свойствам не отличается от барьеров, образующихся в электролитах, не растворяющих оксидную пленку. Далее происходит зарождение пор на поверхности (II), напряжение достигает пика и снижается. Когда напряжение стабилизировалось, происходит формирование пористого слоя (III). В итоге пористый слой имеет следующую структуру: набор гексагональных оксидных ячеек, по центру которых проходит полый канал (рисунок 1). Последний и обеспечивает транспорт электролита в пористом слое.

Основные параметры оксида зависят от режима формирования и выбранного электролита (таблица 1).

Рисунок 2 - Типичная кинетическая кривая процесса

анодного окисления алюминия

Таблица 1 - Основные параметры формируемых пористых оксидов на алюминии