给电阻值为2Ω的电阻施加15V电压,根据欧姆定律,有i=V/R=15/2=7.5(A)的电流通过。此时如果将电压由15V急速下降到5V,根据欧姆定律,有i=V/R=5/2=2.5(A)的电流通过。铝阳极氧化膜经常使用无镍封闭剂,相比有镍封孔剂,其环保性能更好。铝阳极氧化时,与在电阻上试验得到的结果完全不同。在15V进行阳极氧化时,有电流i通过且有阳极氧化膜生成。此时让电压急速降至5V,瞬时电流便会跌到接近于零,经过T分钟后对应于5V电压的电流i2又恢复。急速降低电压,电流瞬时值接近于零,但经过T分钟后电流又恢复流动的现象叫“阳极氧化的电流恢复现象”,这在铝的阳极氧化中是非常重要的,电流iz再次恢复的时间(T)叫电流恢复时间。
有关电流恢复时间以下几点已得到证实:
①电压变化量V和V,之间的差值越大,电流恢复时间(T)越长;
②电压缓慢下降时电流恢复时间非常短;
③电解液温度越高,电流恢复时间越短;
④电解液浓度越高,电流恢复时间越短;
⑤电流恢复时间与阳极氧化膜的厚度无关;
⑥电解液是否搅拌与电流恢复时间无关;
⑦电流恢复时间短至数秒,长至数小时。
有关电流恢复现象的解释有Murphy理论和永山理论。Murphy是电流恢复现象的发现者,并提出了“质子空间充电层再排列”理论。阳极氧化膜的阻挡层里存在带正电的H+。施加V的电压电解时,铝基板是阳极,质子存在于远离铝基体侧的溶液的阻挡层中这一集合体叫质子空间充电层。质子空间充电层的存在对于阳极氧化膜的生成是必需的。因质子空间充电层的形成而产生阳极氧化的电流。质子空间充电层使阻挡层的电场 消失或者让其减弱,质子热扩散的分布状态。用V2的电压进行 阳极氧化时。随后电压从V1到V2对阳极氧化膜再次阳极氧化,其分布图变化顺序是所示的质子空间充电层的再排列就成为必要。质子空间充电层的再排列是需要时间的,由电压V1到V2变化时的一段时间里没有电流,相当于V2电压的质子空间充电层再次形成,且有电流流动。因此,其实质就是“电流恢复现象是质子空间充电层的再排列”。Murphy的质子空间充电层理论介绍到日本时,在学者中引起了巨大的轰动,同时也进行了大量的追加实验。即使是与电流恢复现象无关的研究,也都冠以“本实验的结果解释使用了质子空间充电层的概念”。直至永山理论提出“电流恢复现象的原因是阳极氧化膜的几何学结构变化”后,质子空间充电层几乎不被提及了。
铬酸溶液中铝在20V进行阳极氧化后,将电压提升到40V继续阳极氧化,再进一步升到60V阳极氧化时。电解电压低时孔数多且孔壁薄,相反,电解电压高时孔数变少且孔壁或阻挡层变厚。