Состояние теории образования оксидных пленок

Основные положения теории А.Ф. Богоявленского изложены в ряде работ. Кратко сущность механизма формирования анодного оксида на алюминий по этой теории можно представить следующим образом. На алюминии, который очень активно соединятся с кислородом, всегда присутствует тончайшая естественная оксидная пленка. Если пленка недостаточно устойчива в выбранном электролите, то она при подаче напряжения на анод подвергается стравливанию. Такое разрушение естественной пленки происходит благодаря энергичному притоку к аноду ионов окислителя (например О^2-, О^- или ОН^-), а также гидратированных анионов электролита. В результате химической реакции

Al₂O₃+3H₂SO₄=Al³⁺+3 e.

происходит разрушение первичной оксидной пленки на алюминии.

Вместе с тем под естественной пленкой оксида начинается докристаллизация металла (выход ионов алюминия из решетки). Особенно интенсивно этот процесс протекает на активных участках поверхности (микровыступах, гранях границах зерен и т.д.). В результате выхода одного атома образуется три свободных электрона:

Al®Al³⁺ + 3 e.

Ионы металла при встрече с движущимися на встречу ионами окислителя образуют первичные частицы (мононы). Наиболее вероятными уравнениями образования оксида алюминия являются:

2Al³⁺+3O₂=Al₂O_3,

2Al³⁺+6O^-=Al₂O₃+1,5O_2,

2Al³⁺+6OH^-=Al₂O₃+3H₂O.

Часть ионов алюминия проходит сквозь слой растущей пленки и выходит в электролит, где они соединятся с водой по уравнению:

Al³⁺+6Н₂O=Al(H₂O)₃³⁺.

Другая часть ионов в результате гидрации образует гидро-оксо- и оксокомплексы. Окончательно процесс завершается образованием дисперсных частиц полиалюмидиоланов или другими словами частицами полимера с оловыми и водородными связями.

Все эти реакции протекают вблизи поверхности металла независимо от того, будет ли полностью стравлена естественная оксидная пленка или она еще только разрыхлена. Образующиеся мононы имеют отрицательный заряд, а разрастаясь, они соединяются в полионы также оказываются заряженными, электрическое поле ориентирует их нормально к поверхности, так как форма мицелл палочкообразная (вытянутая). Отрицательный заряд мицелл крепко удерживает их на металле, который является анодом, таким образом, согласно рассмотренной теории А.Ф. Богоявленского процесс анодирования заключается в росте оксидной пленки у поверхности металла. При этом предполагается, что во время анодирования сплошной (барьерный) слой совсем отсутствует. Он образуется из тонкого плазменного слоя в результате его полимеризации после его отключения от тока.