The sealing of porous anodic oxide films on aluminium

The process of sealing the porous oxide films produced on aluminium by anodic oxidation in sulphuric acid by heating them in nickel acetate solution, in dichromate and chromate solutions, and in distilled water has been studied by a.c.-bridge measurements of the electrical impedance of the film during sealing, over a wide range of frequencies. The mechanism of sealing in dilute nickel acetate solution has been examined in detail. Changes in the complex impedance during sealing are best interpreted by supposing that the pores become filled mainly by inward movement of their sides, with a contribution also of some plugging at their outer ends. Chromate and especially dichromate solutions of the concentrations often employed in practice appear to give more rapid sealing than the commonly used nickel acetate solution, whereas plain water gives much slower sealing. The temperature dependence of the overall process is appreciable for nickel acetate sealing and small for dichromate sealing. An atomistic mechanism for the partial hydration of the original Al2O3 films to AlO(OH), involving lattice transport of OH− ions under a high field produced by H+ ions that have first ‘advanced’ by thermal diffusion, is proposed, and is extended to account for CrO42− uptake into the film in dichromate and chromate sealing. Practical implications of the work, including the use of the pore electrolytic resistance as determined by the a.c.-impedance method for the general assessment of rate and degree of sealing, are noted. Par des mesures d'impédance sur pont alternatif sous diverses fréquences, il est rendu compte de la diminution de porosité des films d'oxydation anodique de l'aluminium en milieu sulfurique, lorsqu'ils sont traités dans des solutions chaudes d'acétate de nickel, de bichromate ou de chromate et dans l'eau distillée. L'effet est le plus rapide dans une solution de chromate, ou mieux de bichromate; il est le plus lent dans l'eau, L'influence de la température est la plus marquée dans une solution d'acétate de nickel. L'interprêtation proposée suppose une hyrration partielle de Al2O3 en AlO(OH), impliquant le transport des ions OH− à la faveur du champ élevé du à la diffusion thermique des ions H+. Der Prozess der Poren-Versiegelung bei anodisch in Schwefelräure oxydiertem Aluminium durch Erhitzen in Nickel-azetat-, Bichromat- und Chromatlösungen sowie in destilliertem Wasser wurde durch Messung der Schicht-Impedanz während der Versiegelung mittels einer Wechselstrombrücke innerhalb eines grossen Frequenzbereiches verfolgt. Speziell untersucht wurde der Mechanismus des Vorganges in verdünnten Nickelazetatlösungen. Die Aenderungen der komplexen Impedanz während der Versiegelung lassen sich am besten durch die Annahme erklären, dass das Schliessen der Poren hauptsächlich durch Wachstum an den Poren-Seitenwänden, und nur zu einem kleinen Teil durch Verstopfen der Ausgänge erfolgt. Es wird ein Mechanismus vorgeschlagen für die partielle Hydratation der Al2O3-Schicht zu AlO(OH), bewirkt durch Wanderung von OH−-Ionen im Gitter unter dem Einfluss eines hohen elektrischen Feldes, das durch die thermische Diffusion von H+-Ionen induziert wird. Eine Erweiterung der Theorie erklärt die CrO4−−-Aufnahme in die Oxydschicht bei Chromat- und Bichromatbädern. Praktische Gesichtspunkte der Arbeit werden dargelegt, einschliesslich der Verwendung des mit der erwähnten Methode gemessenen Porenelektrolyt-Widerstandes als Mass fr̈ Geschwindigkeit und Vollständigkeit der Versiegelung von Oxydfilmen.