Анодирование. Пористость поверхности

О’Сулливан, Хоки и Вуд использовали инфракрасную спектроскопию и обмен дейтерия для определения содержания воды и/или гидроксильного компонента в пористых анодных пленках, получаемых в серной кислоте. Им удалось показать, что составляющие пленку кристаллиты являлись безводными, однако на их поверхностях находились адсорбированные гидроксильные группы. Они описывали пленку как состоящую  из относительно открытых матриц аморфных, фактически безводных кристаллитов окиси алюминия, являющихся носителями гидроксильных групп ионов, и проницаемых для молекулярной воды и, возможно, кислотных анионов.

Имай и Нисхио  произвели оценку  количества активных поверхностных гидроксильных групп на обрабатываемых алюминиевых поверхностях путем анализа их взаимодействия с ионами цинка и эпоксидными полимерами. Они установили, что наибольшее содержание этих элементов, 330-680 OH^-/нм² относится к поверхностям, анодированным в фосфорной кислоте.

Определение поверхностной электрохимии анодных пленок, образованных в фосфорной и щавелевой кислотах, и отделенных от подложек с целью получения гидравлически проницаемых мембран, осуществлялось с помощью технологий электро-осмоса, титрования ионами водорода и моделирования на основе теории электрического двойного слоя. Поверхность пор описывалась как содержащая трехмерную матрицу (гель) заряженных групп, в которую противоионы проникают на глубину порядка 1 нм. Исходя из результатов можно выявить более высокую плотность ионизируемых фосфатов, чем групп оксалата на поверхностях, а так же то, что общее количество ионизируемых участков оказалось намного меньшим, чем цифра указанная Имай и Нишио.

Людвиг и Хёнике удалось определить изоэлектрические точки анодных пленок, выращиваемых в серной, щавелевой и фосфорной кислотах  для соответственно рН 6.1, 6.8 и 6.9.

Кодьер и Оливер использовали рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию для проведения сравнительного анализа анодированных пленок, образованных в хромовой и фосфорной кислотах и нескольких пленках предварительной обработки. При этом наблюдались остаточные сдвиги между спектрами, которые можно связать с разницей значений энергии Ферми между различными обрабатываемыми алюминиевыми поверхностями. На основании этих параметров они предлагали свою классификацию относительных кислотных характеристик Льюиса. Таким образом, пленки, анодированные в хромовой кислоте, имели несколько меньшую кислотность по Льюису, и оба типа пленок имели свойство терять кислотность в процессе старения или при гидротермической обработке

Мулинс и Авербах использовали рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию  для определения энергетических уровней Ферми для травленных и анодированных поверхностей из сплавов алюминия (АА6061 и АА5052) , относительно этого же параметра для объемных кристаллов оксида. С помощью предварительной корреляции между точкой нулевого заряда (pzc) и уровнем энергии Ферми в порошках оксида алюминия, они осуществляли определение значений pzc для поверхностных оксидов, т.е. уровень рН, при котором вообще нет результирующего  поверхностного заряда. Эти ученые описывали значительность своих результатов с точки зрения адгезивной связи алюминия. Высокая кислотность по Льюису может привести к увеличению реактивности поверхностей с общими гидроксильно-функциональными полимерными системами, что в свою очередь объясняет возможности использования этих поверхностей в качестве подготовки для окраски или адгезивной связи алюминия. Повышенная реактивность поверхностей делает их более чувствительными для увлажнения и распространения с помощью составов органического покрытия. При этом надо все же заметить, что они так же обладают тенденцией к потере своей прочности под воздействием воды. Исключение составляют поверхности анодированные в фосфорной кислоте, которые имеют защиту от реагирования с водой благодаря присутствию фосфатных групп.

Лопец и его коллеги  провели перекрестное сравнение ряда технологий с целью изучения свойств гидратации/гидроксилирования и кислотных/основных свойств. Полученные ими результаты были достаточно относительными. Им удалось выяснить, что пленки, анодированные в фосфорной кислоте, являются в легкой степени гдироксилированными и гидратированными, однако при этом они так же являются очень основными. И напротив, бемитные пленки,  своего рода представители поверхностей с гидротермическим уплотнением, являются сильно гидроксилированными, лишь слегка гидратированными, однако опять же сильно основными. С помощью обычного испытания на расслаивание им удалось установить, что оба этих типа поверхностей обладают прекрасной адгезией.

Бернштайн и Вайт предоставили отчет о том, что влажные пористые анодные пленки на алюминиевых поверхностях могут действовать в качестве преобразователей ультразвуковых волн (поведение пьезоэлектрического характера). В качестве ответной реакции на акустическую волну наблюдается движение зараженной жидкости в пределах дебаевского радиуса экранирования стенок пор, которое создает электрический ток  и переменное напряжение, которое поддается измерению извне.  Не смотря на то, что авторы не приводят значений плотности поверхностного заряда для стенок пор, они все же оказались способными предоставить результаты для расчета  их диаметра, 9.4 нм, для пленок, образованных в 10% серной кислоте при 20ºС с 160 А/дм².