阳极氧化铝膜的特性

钽高温晶型(H 型)。

Ta2O5+ 3 TaCl5⇌ 5 TaOCl3 五氯化钽在氧气中加热(<1000 °C),...

氧化钽有六种形态Ta6O、Ta4O、Ta2O、TaO、TaO2、Ta2O5等六种氧化物,但前五种低价氧化钽均系强还原剂,不稳定。Ta2O5为稳定的白色粉末,不溶于水、酸和碱(氟氢酸除外),为两性化合物,与碱作用生成各种含氧酸盐,如LiTaO3、KTaO3、Sr2Ta2O7等在酸性溶液中钽以阳离子形式存在,如TaOPO4、Ta2(SO4)5等。钽阳极氧化生成的氧化钽膜具有良好的电性能,其比电阻达7.5×1010Q•m,介电常数为27.6。

一般指五氧化二钽（Ta2O5）为白色无色结晶粉末，是钽最常见的氧化物，也是钽在空气中燃烧生成的最终产物。主要用作拉钽酸锂单晶和制造高折射低色散特种光学玻璃用，化工中可作催化剂。

中文名

五氧化二钽

外文名

tantalic oxidetantalum pentoxide

结构或分子式

Ta2O5

分子量

441.89

CAS登录号

1314-61-0

基本信息

【中文名称】五氧化二钽

【英文名称】tantalic oxidetantalum pentoxide

【结构或分子式】　Ta2O5

【分子量】　441.89

【密度】8.2g/cm3

【熔点（℃）】1800

【性状】

白色斜方晶体，菱形柱状体。

【溶解情况】

溶于熔融硫酸氢钾和氢氟酸,不溶于水和其他酸。

用途及制备

【用途】

生产金属钽的原料。也用于电子工业。供拉钽酸锂单晶和制造高折射低色散特种光学玻璃用,化工中可作催化剂。

【制备或来源】

氟钽酸钾法:将氟钽酸钾与硫酸加热至400℃,反应物加水至沸,经充分稀释使酸化溶液水解,生成水合氧化物沉淀,再经分离、洗涤、烘干,得五氧化二钽成品。2K2TaF7+2H2SO4+5H2O→Ta2O5+2K2SO4+14HF

2.金属钽氧化法:将金属钽片溶于硝酸、氢氟酸混酸中,经萃取提纯,用氨水沉淀氢氧化钽,再经水洗、烘干、灼烧、磨细,得五氧化二钽成品。

3Ta+5HNO3+21HF→3H2TaF7+5NO+10H2O

H2TaF7+7NH4OH→Ta(OH)5+7NH4F+2H2O

2Ta(OH)5→Ta2O5+5H2O[1]

【安全性】　用双层盖聚乙烯塑料瓶包装,每瓶净重5kg,严密封口后,外套聚乙烯塑料袋置于硬箱中,用纸屑填实,以防窜动,每箱净重20kg。贮存于通风、干燥处,不得露天堆放。包装要密封。运输时要防雨淋和包装破损。失火时,可用水、砂土和灭火器扑救。毒性及防护:粉尘对呼吸道黏膜有刺激作用,长期接触粉尘易患尘肺病。钽氧化物的最高容许浓度为10mg/m3在粉尘含量较高的环境中工作,要戴防毒口罩,要防止氧化物粉尘排放,粉碎、包装工序要机械化、密闭化操作。

【其他】

其化学性质与五氧化二铌相似。

钽， [外文]：tantalum 化学符号Ta，钢灰色金属，在元素周期表中属VB族，原子序数73，原子量180.9479，体心立方晶体，常见化合价为+5。 钽是由瑞典化学家埃克贝里 (A.G.Ekeberg)在180。

化学符号Ta，钢灰色金属，在元素周期表中属VB族，原子序数73，原子量180.9479，体心立方晶体，常见化合价为+5。

钽是由瑞典化学家埃克贝里 (A.G.Ekeberg)在1802年发现的，按希腊神话人物Tantalus（坦塔罗斯）的名字命名为 tantalum。1903年德国化学家博尔顿（W.von Bolton)首次制备了塑性金属钽，用作灯丝材料。1940年大容量的钽电容器出现，并在军用通信中广泛应用。第二次世界大战期间，钽的需要量剧增。50年代以后，由于钽在电容器、高温合金、化工和原子能工业中的应用不断扩大，需要量逐年上升，促进了钽的提取工艺的研究和生产的发展。中国于60年代初期建立了钽的冶金工业。

资源

钽和铌的物理化学性质相似，因此共生于自然界的矿物中。划分钽矿或铌矿主要是根据矿物中钽和铌的含量。钽铌矿物的赋存形式和化学成分复杂，其中除钽、铌外，往往还含有稀土金属、钛、锆、钨、铀、钍和锡等。钽的主要矿物有：钽铁矿[(Fe，Mn)(Ta，Nb)2O6]、重钽铁矿(FeTa2O6)、细晶石[(Na，Ca)Ta2O6(O，OH，F)]和黑稀金矿[(Y，Ca，Ce，U，Th)(Nb，Ta，Ti)2O6]等。炼锡的废渣中含有钽，也是钽的重要资源。已查明世界的钽储量(以钽计)约为134000短吨，扎伊尔占首位。1979年世界钽矿物的产量(以钽计)为 788短吨(1短吨＝907.2公斤)。中国从含钽比较低的矿物中提取钽的工艺，取得了成就。

性质和用途

钽的线胀系数在0～100℃之间为6.5×10-6K-1，超导转变临界温度为4.38K，原子的热中子吸收截面为21.3靶恩。

在低于150℃的条件下，钽是化学性质最稳定的金属之一。与钽能起反应的只有氟、氢氟酸、含氟离子的酸性溶液和三氧化硫。在室温下与浓碱溶液反应，并且溶于熔融碱中。致密的钽在200℃开始轻微氧化，在280℃时明显氧化。钽有多种氧化物，最稳定的是五氧化二钽(Ta2O5)。钽和氢在250℃以上生成脆性固溶体和金属氢化物如:Ta2H，TaH，TaH2，TaH3。在800～1200℃的真空下，氢从钽中析出，钽又恢复塑性。钽和氮在300℃左右开始反应生成固溶体和氮化合物；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又从钽中析出。钽与碳在高于2800℃下以三种物相存在:碳钽固溶体、低价碳化物和高价碳化物。钽在室温下能与氟反应，在高于250℃时能与其他卤素反应，生成卤化物。

钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜，用钽制成的电解电容器，具有容量大、体积小和可靠性好等优点，制电容器是钽的最重要用途，70年代末的用量占钽总用量2/3以上。钽也是制作电子发射管、高功率电子管零件的材料。钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨等化学工业。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。钽易加工成形，在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽可作骨科和外科手术材料。碳化钽用于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂。1981年钽在美国各部门的消费比例约为:电子元件73％，机械工业19％，交通运输6％，其他2％。

冶炼

钽铌矿中常伴有多种金属，钽冶炼的主要步骤是分解精矿，净化和分离钽、铌，以制取钽、铌的纯化合物，最后制取金属。

矿石分解可采用氢氟酸分解法、氢氧化钠熔融法和氯化法等。钽铌分离可采用溶剂萃取法〔常用的萃取剂为甲基异丁基铜(MIBK)、磷酸三丁酯 (TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步结晶法和离子交换法。

钽和铌的工业生产工艺流程见图。

钽铌化合物的分离

首先将钽铌铁矿的精矿用氢氟酸和硫酸分解钽和铌呈氟钽酸和氟铌酸溶于浸出液中，同时铁、锰、钛、钨、硅等伴生元素也溶于浸出液中，形成成分很复杂的强酸性溶液。钽铌浸出液用甲基异丁基酮萃取，钽铌同时萃入有机相中，用硫酸溶液洗涤有机相中的微量杂质，得到纯的含钽铌的有机相，洗液和萃余液合并，其中含有微量钽铌和杂质元素，是强酸性溶液，可综合回收。纯的含钽铌的有机相用稀硫酸溶液反萃取铌得到含钽的有机相。铌和少量的钽进入水溶液相中，然后再用甲基异丁基酮萃取其中的钽，得到纯的含铌溶液。纯的含钽的有机相用水反萃取就得到纯的含钽溶液。反萃取钽后的有机相返回萃取循环使用。纯的氟钽酸溶液或纯的氟铌酸溶液同氟化钾或氯化钾反应，分别生成氟钽酸钾(K2TaF7)和氟铌酸钾(K2NbF7)结晶，也可与氢氧化铵反应生成氢氧化钽或氢氧化铌沉淀。钽或铌的氢氧化物在900～1000℃下煅烧生成钽或铌的氧化物。

金属钽的制取

①金属钽粉可采用金属热还原（钠热还原）法制取。在惰性气氛下用金属钠还原氟钽酸钾：K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反应在不锈钢罐中进行，温度加热到900℃时，还原反应迅速完成。此法制取的钽粉，粒形不规则，粒度细，适用于制作钽电容器。金属钽粉亦可用熔盐电解法制取：用氟钽酸钾、氟化钾和氯化钾混合物的熔盐做电解质，把五氧化二钽(Ta2O5)溶于其中，在750℃下电解，可得到纯度为99.8～99.9％的钽粉。

（2）用碳热还原Ta2O5亦可得到金属钽。还原一般分两步进行:首先将一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氢气氛中于1800～2000℃下制成碳化钽(TaC)，然后再将TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物，真空还原成金属钽。金属钽还可采用热分解或氢还原钽的氯化物的方法制取。致密的金属钽可用真空电弧、电子束、等离子束熔炼或粉末冶金法制备。高纯度钽单晶用无坩埚电子束区域熔炼法制取。

阳极的铝或其合金氧化 ，表面上形成氧化铝薄层 ，其厚度为5～30微米 ，硬质阳极氧化膜可达25～150微米。

阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可达250～500千克/平方毫米，良好的耐热性，硬质阳极氧化膜熔点高达2320K。优良的绝缘性，耐击穿电压高达2000V，增强了抗腐蚀性能，在ω=0.03NaCl盐雾中经几千小时不腐蚀。

氧化膜薄层中具有大量的微孔，可吸附各种润滑剂，适合制造发动机气缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力强可着色成各种美观艳丽的色彩。

成膜机理

在酸性溶液中，铝阳极在外电流作用下氧化时，同时发生两个过程；氧化膜的生成和氧化膜的溶解。只有当成膜的速度超过膜溶解的速度时，铝表面才有氧化膜的实际存在。

槽液通电后，水首先被电解，因而在阳极上生成新生态氧。由于氧原子具有很强的活性，极易与铝发生反应，在铝件表面上生成三氧化二铝膜层，在氧化膜形成的同时，由于溶液中酸（如硫酸）的作用，膜又不断地被溶解。

三氧化二铝是不导电的，氧化膜的形成后本会使铝表面与溶液绝缘，导致电化学反应停止，但由于化学溶解作用，使氧化膜具有许多微孔，电解液可以渗入到铝基体表面，因而，使氧化膜的形成与溶解反应不断地进行。

阳极氧化铝是指在铝及铝合金表面镀一层致密氧化铝为了防止进一步氧化，其化学性质与氧化铝相同。但是与一般的氧化膜不同，阳极氧化铝可以用电解着色加以染色。

制备原理

阳极氧化铝的制备原理是阳极效应(又名阳极化处理)。

主要性能

阳极氧化可显著改善铝合金的耐蚀性能，提高铝合金的表面硬度和耐磨性,经过适当的着色处理后具有良好的装饰性能。铝及其合金阳极氧化膜着色技术可分为3

种:化学染色、电解着色及电解整体着色。化学染色是利用氧化膜层的多孔性与化学活性吸附各种色素而使氧化膜着色，根据着色机理和工艺可分为有机染料着色、无机染料着色、色浆印色、套色染色和消色染色等。电解着色是将阳极氧化后的铝及其合金在含有金属盐的水溶液中进行交流电解，在氧化膜多孔层的底部沉积金属、金属氧化物或金属化合物,由于电沉积物对光的散射作用而呈现各种色彩。电解整体着色指铝及其合金在阳极氧化的同时被着色，其特点是氧化与着色一步完成,着色膜具有良好的耐光性、耐热性、耐蚀性及耐磨性。电解整体着色又分为自然发色、电解发色和电源发色法,其中电解发色占主导，自然发色次之,电源发色正在开发中。

阳极氧化 1．硫酸阳极氧化 硫酸阳极氧化有以下特点： (1)槽液成本低，成分简单，操作维护简便，一般只需将硫酸稀释到一定的浓度即可，无需添加其他化学药品，推荐使用化学纯硫酸，杂质较少的工业级硫酸也可采用，所以成本特别低。 (2)氧化膜透明度高。纯铝的硫酸阳极氧化膜，是无色透明的，对于铝合金，随着合金元素Si、Fe、Cu、Mn的增加，透明度会下降。相对其他电解液，硫酸阳极氧化膜的颜色是最浅的。 (3)着色性高，硫酸氧化膜透明，多孔层吸附性强，易于染色和着色，着色鲜艳不易退去，有很强的装饰作用。 (4)硫酸阳极氧化操作条件为： H2SO4(体积) 10％～30％ 温度℃ 18～22 Al/g.L-1 ≤20 电流密度/A.dm-2 0.6～3 时间/min 10～60 2．草酸和铬酸阳极氧化 草酸阳极氧化在日本应用较普遍，草酸氧化膜的特点和硫酸氧化膜相近，孔隙率低于硫酸氧化膜，耐蚀性和硬度高于硫酸氧化膜。草酸的槽液成本和操作电压高于硫酸，有些合金的草酸氧化膜颜色较深。草酸和硫酸阳极氧化都需要良好的冷却系统配套。 草酸阳极氧化操作条件为： 草酸(体积分数) 2％～10％ 温度/℃ 15～35 电流密度/A.dm-2 0.5～3 电压/V 40～60 铬酸阳极氧化膜特别耐腐蚀，主要应用干飞机制造工业，铬酸氧化膜和油漆的附着力强，也用于作油漆的底层，铬酸阳极氧化膜灰色不透明，一般不用于装饰。 铬酸阳极氧化操作条件为： Cr03/g.L-1 30～100 温度/℃ 40～70 电流密度/A.dm-2 0.1～3 电压/V O～100 时间/min 35～60 3.硬质阳极氧化 在二世界大战后期，为了提高阳极氧化膜的硬度和厚度，把硫酸氧化槽的温度降低至0℃，电流密度提高至2.7～4.0A/dm2，获得了25～50μm的“硬质氧化膜”。用草酸加少量硫酸可以在5～15℃得到硬质氧化膜。有些专利用优化硫酸的浓度，加有机酸或其他添加剂，如苯六羧酸进行硬质阳极氧化。 在苏格兰，Campbell发明了采用交流—直流叠加电源，电解液高速流动，0℃，电流密度25～35A/dm2，获得100μm的硬质阳极氧化膜。 现在，脉冲电流用于硬质阳极氧化时，特别是高铜铝合金一般很难硬质阳极氧化，使用脉冲电流可以防止“烧蚀”。还有许多电源用于硬质阳极氧化，交流加直流，各种频率的单相或三相脉冲电流、反相电流等。传统的直流硬质阳极氧化，电流密度一般不能超过4.0A/dm2，单相整流脉冲电源，电流的脉冲峰值可以很大，但保持氧化膜厚度的均匀一致是重要的问题。

采纳哦

根据国标铝型材国家标准GB 5237，目前市面阳极氧化膜厚分为4个等级

AA10 平均膜厚≥10μm 局部膜厚不能小于8μm

AA15 平均膜厚≥15μm 局部膜厚≥12μm

AA20 平均膜厚≥20μm 局部膜厚≥16μm

AA25 平均膜厚≥25μm 局部膜厚≥20μm

通常市场上称平均膜厚≥10μm 局部膜厚不能小于8μm为国标银白，其实就是GB 5237里面的AA10级。

铝是比较活泼的金属，标准电位-1.66v，在空气中能自然形成一层厚度约为0.01～0.1微米的氧化膜，这层氧化膜是非晶态的，薄而多孔，耐蚀性差。但是，若将铝及其合金置于适当的电解液中，以铝制品为阳极，在外加电流作用下，使其表面生成氧化膜，这种方法称为阳极氧化。

通过选用不同类型、不同浓度的电解液，以及控制氧化时的工艺条件，可以获得具有不同性质、厚度约为几十至几百微米的阳极氧化膜，其耐蚀性，耐磨性和装饰性等都有明显改善和提高。 Al及铝合金的阳极氧化所用的电解液一般为中等溶解能力的酸性溶液，铅作为阴极，仅起导电作用。铝及其合金进行阳极氧化时，在阳极发生下列反应：

2Al --->6e- + 2Al3+

在阴极发生下列反应：

6H2O +6e- --->3H2 + 6OH-

同时酸对铝和生成的氧化膜进行化学溶解，其反应为：

2Al + 6H+ --->2Al3+ +3H2

Al2O3 + 6H+ --->2Al3+ + 3H2O

氧化膜的生长过程就是氧化膜不断生成和不断溶解的过程。

第一段a（曲线ab段）：无孔层形成。通电刚开始的几秒到几十秒时间内，铝表面立即生成一层致密的、具有高绝缘性能的氧化膜，厚度约0.01～0.1微米，为一层连续的、无孔的薄膜层，称为无孔层或阻挡层，此膜的出现阻碍了电流的通过和膜层的继续增厚。无孔层的厚度与形成电压成正比，与氧化膜在电解液中的溶解速度成反比。因此，曲线ab段的电压就表现出由零急剧增至最大值。

第二段b（曲线bc段）：多孔层形成。随着氧化膜的生成，电解液对膜的溶解作用也就开始了。由于生成的氧化膜并不均匀，在膜最薄的地方将首先被溶解出空穴来，电解液就可以通过这些空穴到达铝的新鲜表面，电化学反应得以继续进行，电阻减小，电压随之下降（下降幅度为最高值的10～15%），膜上出现多孔层。

第三段c（曲线cd段）：多孔层增厚。阳极氧化约20s后，电压进入比较平稳而缓慢的上升阶段。表明无孔层在不断地被溶解形成多孔层的同时，新的无孔层又在生长，也就是说氧化膜中无孔层的生成速度与溶解速度基本上达到了平衡，故无孔层的厚度不再增加，电压变化也很小。但是，此时在孔的底部氧化膜的生成与溶解并没有停止，他们仍在不断进行着，结果使孔的底部逐渐向金属基体内部移动。随着氧化时间的延续，孔穴加深形成孔隙，具有孔隙的膜层逐渐加厚。当膜生成速度和溶解速度达到动态平衡时，即使再延长氧化时间，氧化膜的厚度也不会再增加，此时应停止阳极氧化过程。阳极氧化特性曲线与氧化膜生长过程如下图所示。 在稀硫酸电解液中通以直流和交流电对铝及其合金进行阳极氧化处理，可获得5～20微米厚，吸附性较好的无色透明氧化膜。

硫酸阳极氧化工艺简单，溶液稳定，操作方便，允许杂质含量范围较宽，电能消耗少，成本低，且几乎可以适用于铝及各种铝合金的加工，所以在国内已得到了广泛的应用。

下表为几种典型的阳极氧化工艺： 配方及工艺条件 直流法 交流法 1 2 3 硫酸（g/L） 50～200 160～170 100～150 铝离子Al3+（g/L） <20 <15 <25 温度（℃) 15～25 0～3 15～25 阳极电流密度（A/dm2） 0.8～1.5 0.4～6 2～4 电压（V） 18～25 16～20 18～30 时间（min） 20～40 60 20～40 搅拌 压缩空气 压缩空气 压缩空气 阴极面积/阳极面积 1.5：1 1.5：1 1 ：1 影响氧化膜质量的因素主要有：

①硫酸浓度：通常采用15%～20%。浓度升高，膜的溶解速度加大，膜的生长速度降低，膜的孔隙率高，吸附力强，富有弹性，染色性好（易于染深色），但硬度，耐磨性略差；而降低硫酸浓度，则氧化膜生长速度加快，膜的孔隙少，硬度高，耐磨性好。

所以，用于防护，装饰及纯装饰加工时，多使用允许浓度的上限，即20%浓度的硫酸做电解液。

②电解液温度：电解液温度对氧化膜质量影响很大。温度升高，膜的溶解速度加大，膜厚降低。当温度为22～30℃时，所得到的膜是柔软的，吸附能力好，但耐磨性相当差；当温度大于30℃时，膜就变得疏松且不均匀，有时甚至不连续，且硬度低，因而失去使用价值；当温度在10～20℃之间时，所生成的氧化膜多孔，吸附能力强，并富有弹性，适宜染色，但膜的硬度低，耐磨性差；当温度低于10℃，氧化膜的厚度增大，硬度高，耐磨性好，但孔隙率较低。因此，生产时必须严格控制电解液的温度。要制取厚而硬的氧化膜时，必须降低操作温度，在氧化过程中采用压缩空气搅拌和比较低的温度，通常在零度左右进行硬质氧化。

③电流密度：在一定限度内，电流密度升高，膜生长速度升高，氧化时间缩短，生成膜的孔隙多，易于着色，且硬度和耐磨性升高；电流密度过高，则会因焦耳热的影响，使零件表面过热和局部溶液温度升高，膜的溶解速度升高，且有烧毁零件的可能；电流密度过低，则膜生长速度缓慢，但生成的膜较致密，硬度和耐磨性降低。

④氧化时间：氧化时间的选择，取决于电解液浓度，温度，阳极电流密度和所需要的膜厚。相同条件下,当电流密度恒定时,膜的生长速度与氧化时间成正比；但当膜生长到一定厚度时,由于膜电阻升高,影响导电能力,而且由于温升,膜的溶解速度增大，所以膜的生长速度会逐渐降低，到最后不再增加。

⑤搅拌和移动：可促使电解液对流,强化冷却效果，保证溶液温度的均匀性，不会造成因金属局部升温而导致氧化膜的质量下降。

⑥电解液中的杂质：在铝阳极氧化所用电解液中可能存在的杂质有Clˉ,Fˉ,NO3ˉ,Cu2+,Al3+,Fe2+等。其中 Clˉ,Fˉ,NO3ˉ使膜的孔隙率增加,表面粗糙和疏松。若其含量超过极限值,甚至会使制件发生腐蚀穿孔（Clˉ应小于0.05g/L,Fˉ应小于0.01g/L）；当电解液中Al3+含量超过一定值时，往往使工件表面出现白点或斑状白块,并使膜的吸附性能下降,染色困难（Al3+应小于20g/L）；当Cu2+含量达0.02g/L时，氧化膜上会出现暗色条纹或黑色斑点；Si2+ 常以悬浮状态存在于电解液中,使电解液微量混浊,以褐色粉状物吸附于膜上。

⑦铝合金成分：一般来说,铝金属中的其它元素使膜的质量下降，且得到的氧化膜没有纯铝上得到的厚,硬度也低，不同成分的铝合金,在进行阳极氧化处理时要注意不能同槽进行。 铬酸阳极氧化是指用5～10%的铬酸电解液对铝及其合金进行阳极氧化的技术。用此法得到的氧化膜具有如下特点:①较薄(与硫酸和草酸氧化膜比)，约2～5微米，可保持工件原有精度和粗糙度；②质软弹性高,几乎没有气孔，耐蚀性强于硫酸阳极氧化膜；③不透明,颜色由灰白至深灰色,甚至彩虹色，故不易染色；④由于孔隙少,膜层不用封闭处理就可使用；⑤与有机物的结合力好,因此常用作油漆的底层；⑥与硫酸阳极氧化比,成本较高,使用受到一定限制。

下表是几种铬酸阳极氧化工艺： 配方及工艺条件 1 2 3 铬酸（g/L） 90～100 50～55 30～35 温度（℃） 37±2 39±2 40±2 电流密度（A/dm2） 0.3～2.5 0.3～0.7 0.2～0.6 电压（V） 0～40 0～40 0～40 氧化时间（min） 35 60 60 阴极材料 铝板和石墨 草酸阳极氧化是用2%～10%的草酸电解液通以直流或交流电进行的氧化工艺。

当使用直流电进行阳极氧化时，所得膜层硬度及抗蚀力不亚于H2SO4阳极氧化膜，而且由于草酸溶液对铝及氧化膜的溶解度小，所以可得到比硫酸溶液中更厚的氧化膜层；若用交流电进行氧化,可得较软、弹性好的膜层。草酸阳极氧化的膜层一般为8～20微米，最厚可达60微米。

氧化过程中只要改变工艺条件(如草酸浓度,温度,电流密度,波形等),便可得到银白色、金黄色至棕色等装饰性膜层,不需要再进行染色处理。

草酸阳极氧化电解液对氯离子非常敏感，其质量浓度超过0.04g/L膜层就会出现腐蚀斑点。三价铝离子的质量浓度也不允许超过3g/L。

但草酸阳极氧化成本较高,耗能多(因为草酸电解液的电阻比硫酸,铬酸大),溶液有毒性,且电解液稳定性差。草酸阳极氧化几种工艺如下表所示。 配方及工艺条件 1 2 3 草酸（g/L) 30 ± 3 50 ± 5 50 ± 10 温度（℃) 18 ± 3 30 ± 3 30 ± 3 电流密度（A/dm2) 1～2 1～2 2～3 电压 （V） 110～120 30～35 40～60 氧化时间（min) 120 30～60 30～60 阴极材料 碳棒 碳棒 　电源 直流 直流 交流 在电解液中加入某些物质，使其在形成氧化膜的同时被吸附在膜层中，从而获得光滑，有光泽,均匀不透明的类似瓷釉和搪瓷色泽的氧化膜，称“瓷质阳极氧化膜”或“瓷质氧化膜”。这种氧化膜弹性好，抗蚀性好，染色以后可得到具有塑料感的外观。所得膜厚约6～25微米。

下面是瓷质氧化的两种方法：

①在硫酸或草酸溶液中加入某些稀有金属元素（如钛，钍等）的盐类：氧化过程中，由于这些盐类的水解作用产生发色物质沉积于氧化膜孔隙中，形成类似瓷釉的膜层，硬度高，可以保持零件的高精度和高光洁程度，但成本昂贵，溶液使用周期短，工艺条件要求严。

②以铬酐和硼酸的混合液为阳极氧化液:成分简单，成本低，氧化膜弹性好，但硬度较前一种低，可用于一般装饰性瓷质氧化表面处理。瓷质阳极氧化溶液及工艺条件如下表所示。 配方编号 电解液组成 质量浓度/ g·L 温度 /℃ 电流密度 /

A/dm2 电压 /

V 时间/

min 说 明 1 铬酐

草酸

硼酸 35～40

5～12

5～7 45～55 0.5～1.0 25～40 40～50 1.膜层为乳白色，可以染色 2.膜厚10～ 16μm

3.适用于一般装饰性零件 2 铬酐

硼酸 30～40

1～3 40～50 起始： 2～3

终止：0.1～0.6 逐渐升高

90～110

保持

40～80 升压时间<5 保持：35～55

总时间：40～60 1.溶液稳定性好，操作方便，2.膜层为灰色 3.厚度10～15μm

4.适用于一般装饰性零件，成本低 3 草酸钛钾

硼酸

草酸

柠檬酸 35～45

8～10

2～5

1～1.5 24～28 起始：2～3

终止：0.6～1.2 逐渐升高

90～110

保持

90～110 升压时间

5～10 保持：25～30

总时间：40～60 1.膜层为灰白色，硬度高 2.膜厚8～16μm 3.适用于耐磨的高精度零件装饰4.成本高，溶液使用寿命短 注：阴极材料可用纯铝，铅板或不锈钢板。

在氧化溶液中，各种组分的变化将对氧化膜的色泽起决定作用:如随铬酐的升高,膜层颜色向不透明灰色方向转化；随硼酸升高,膜层颜色向乳白色方向转化；而随草酸的升高,膜层颜色向黄色方向转化。

电极经表面阳极氧化的金属或有镀层的金属，通过电解时电场的作用，使金属表面的黑色氧化膜或镀层着色。

阳极氧化膜有20—30%的孔隙率(硫酸膜)﹐故有巨大的表面积和化学活性，染料分子通过氧化膜的物理和化学吸附积存于类表层而显色。

化学吸附指氧化膜与色素体通过离子键，共价键或形成络合物形式结合，吸附力比较强。与化学吸附相比﹐物理吸附力较弱且受温度影响较大。

扩展资料：

氧化膜的着色：

1、无机颜料着色，主要是物理吸附作用，即无机颜料分子吸附于膜层微孔的表面，进行填充。该法着色色调不鲜艳，与基体结合力差，但耐晒性较好。

2、有机染料着色，其机理比较复杂，一般认为有物理吸附和化学反应。有机染料分子与氧化铝化学结合的方式如下氧化铝与染料分子上的酚基形成共价键。

3、电解着色，是把经阳极氧化的铝及其合金放入含金属盐的电解液中进行电解，通过电化学反应，使进人氧化膜微孔中的重金属离子还原为金属原子。

参考资料：百度百科-阳极氧化染色

铝氧化的种类主要分两类：一类是 电化学氧化，也称阳极氧化；2第二类是化学阳化，也称化学转化。电化学氧化又分为：1 硫酸阳极氧化； 2 铬酸阳极氧化； 3 草酸阳极氧化。硫酸阳极还分普通阳极氧化、硬质阳极氧化和瓷质阳极氧化等。化学氧化，化学氧化主要有：铬酸盐氧化（又分导电膜或不导电膜）、磷酸盐氧化及磷酸盐-铬酸盐氧化等。