1、阳极氧化膜生成的一般原理
以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢、铝等。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。
2、阳极氧化电解溶液的选择
阳极氧化膜生长的一个先决条件是，电解液对氧化膜应有溶解作用。但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。适用于阳极氧化处理的酸性电解液见表-4。
表-4 氧化处理的酸性电解液
酸类 | 电离常数 | 形成电压 | 基膜颜色 |
硫酸 | 2×10-2（第二次电离的H+） | 12-20 | 透明、无色 |
铬酸 | 30-40 | 不透明、带白色 | |
磺基水杨酸 | 40-70 | 透明带灰色 | |
氨基磺酸 | 30-40 | 带灰色 | |
磷酸 | 1.1×10-2（第一次） 7.5×10-8（第二次） 4.8×10-13（第三次） | 30-40 | 透明带白色 |
焦磷酸 | 1.4×10-1（第一次） 1.1×10-2（第二次） 2.9×10-7（第三次） 3.6×10-4（第四次） | 70-100 | 带白色 |
磷钼酸 | 100以上 | 阻挡层 | |
硼酸 | 6.4×10-10 | 0-600 | 阻挡层 |
草酸 | 6.5×10-2（第一次） 6.1×10-5（第二次） | 40-60 | 带黄色 |
丙二酸 | 1.61×10-3（第一次） 2.1×10-6（第二次） | 80-110 | 带褐色 |
丁二酸 | 6.6×10-5（第一次） 2.8×10-6（第二次） | 120以上 | 白色到黄色 |
顺式丁烯二酸 | 1.5×10-5（第一次） 2.6×10-7（第二次） | 150-225 | 灰黄色 |
柠檬酸 | 8.4×10-1（第一次） 1.8×10-5（第二次） 4.0×10-6（第三次） | 120以上 | 黄褐色 |
酒石酸 | 1.1×10-3（第一次） 6.9×10-5（第二次） | 120以上 | 黄褐色 |
苯二酸 | 1.26×10-3（第一次） 3.1×10-6（第二次） | 100以上 | 阻挡层 |
亚甲基丁二酸 | 麻蚀，40 | 干涉膜 | |
乙醇酸（羟基醋酸） | 1.54×10-4 | 麻蚀 | |
苹果酸（羟基丁二酸） | 4×10-4（第一次） 9×10-6（第二次） | 麻蚀，40 | 干涉膜 |
3、阳极氧化的种类
阳极氧化按电流形式分为：直流电阳极氧化，交流电阳极氧化，脉冲电流阳极氧化。按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。按膜层性子分有：普通膜、硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。铝及铝合金常用阳极氧化方法和工艺条件见表-5。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。
表-5 铝及铝合金常用阳极氧化方法
系列 | 名称 | 电解液组成 | 电流密度 A/dm2 | 电压 V | 温度 /度 | 时间 min | 颜色 | 膜厚 μm | 备注 |
硫酸 | Alumilite（美） | 硫酸，10%-20% | DC1-2 | 10-20 | 20-30 | 10-30 | 透明 | 5-30 | 易着色，耐蚀 |
硫酸交流法 | 硫酸，12%-15% | AC3-4.5 | 17-28 | 13-25 | 20-40 | 透明 | 10-25 | 作油漆底层 | |
硫酸硬质膜 | 硫酸，10%-20% | DC2-4.5 | 23-10 | 0±2 | 60以上 | 灰色 | 34-150 | 耐磨隔热 | |
草酸 | 英美法 | 草酸，5%-10% | DC1-1.5 | 50-65 | 30 | 10-30 | 半透明 | 15 | |
氧化铝膜（日） | 草酸，5%-10% | AC1-2 | 80-120 | 20-29 | 20-60 | 黄褐色 | 6-18 | 日用品装饰，耐蚀，耐磨 | |
DC0.5-1 | 25-30 | 半透明 | |||||||
Eloxal Gxh（德） | 草酸，3%-5% | DC1-2 | 40-60 | 18-20 | 40-60 | 黄色 | 10-20 | 用于纯铝耐磨 | |
Eloxal Gxh（德） | DC1-2 | 30-45 | 35 | 20-30 | 几乎无色 | 6-10 | 膜薄、软，易着色 | ||
Eloxal Wx（德） | AC2-3 | 40-60 | 25-35 | 40-60 | 淡黄色 | 10-20 | 适用于铝线 | ||
Eloxal WGx（德） | AC2-3 | 30-60 | 20-30 | 15-30 | 淡黄色 | 6-20 | Al—Mn合金 | ||
DC1-2 | 40-60 | ||||||||
硬质厚膜 | 草酸 | AC1-20 | 80-200 | 3-5 | 60以上 | 黄褐色 | 约20以上 | 较硫酸膜厚约在600μm下高耐磨 | |
DC1-20 | 40-60 |
4、阳极氧化膜结构、性质
阳极氧化膜由两层组成，多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上上成长起来的，后者称为阻挡层（也称活性层）。用电子显微镜观察研究，膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状孔，它们贯穿膜外层直至氧化膜与金属界面的阻挡层。以各孔隙为主轴周围是致密的氧化铝构成一个蜂窝六棱体，称为晶胞，整个膜层是又无数个这样的晶胞组成。阻挡层是又无水的氧化铝所组成，薄而致密，具有高的硬度和阻止电流通过的作用。阻挡层厚约0.03-0.05μm，为总膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外层主要是又非晶型的氧化铝及小量的水合氧化铝所组成，此外还含有电解液的阳离子。当电解液为硫酸时，膜层中硫酸盐含量在正常情况下为13%-17%。氧化膜的大部分优良特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所觉决定的，它们都与阳极氧化条件密切相关。
