鋁陽極處理之動力學研究及其電化學特性之分析

Abstract

在本研究中，吾人分兩部分探討，第一部分是鋁陽極處理的動力學研究，利用下式，設計一組實驗加以確認，於不同電流密度、電解液溫度、時間下進行陽極氧化處理，量測對應的氧化層生成膜厚與重量，檢視是否為一好的線性相關結果，試圖分析並拆解其係數，解釋電流密度、溫度等對反應的影響。

研究結果發現，電流密度上升、電解溫度下降，會使氧化膜生成效率被提高，於5℃、60 mA/cm2下效率最高(98%)；電流密度下降、電解溫度上升，會使氧化膜溶解效率被提高，於25℃、20 mA/cm2下效率最高(32.8%)。不同條件下之孔洞密度比如下，此結果近似SEM之結果。 於5℃時， n20:n40:n60 = 2.20:1.39:1 於15℃時，n20:n40:n60 = 1.65:1.44:1 於25℃時，n20:n40:n60 = 1.19:1.12:1 第二部分是以實驗設計法考慮五個影響陽極氧化反應之變因:硫酸濃度、草酸濃度、電流密度、反應溫度、攪拌轉速，分析其對生成陽極氧化鋁膜之電阻率的影響。草酸濃度和電解溫度影響最大，當操作情況為:1M sulfuric acid、0.1M oxalic acid、60 mA/cm2、15℃、350rpm下電阻率最大，為1.6926×108Ω-m；操作情況為:1M sulfuric acid、0.025M oxalic acid、20 mA/cm2、5℃、700rpm下電阻率最小，為0.1570×108Ω-m。硫酸鎂和硫酸鈉的添加則會使電阻率值大幅下降(1.69→0.1×108Ω-m)。