Estudio de películas anódicas de aluminio formadas en ácido crómico por espectroscopía de impedancia electroquímica

An impedance spectroscopy study of the anodically formed films on aluminium in cromic acid

A través de espectroscopía de impedancia electroquímica se estudió la influencia de la densidad de corriente en la formación de películas anódicas de aluminio de alta pureza en una solución 0,25M de ácido crómico a 40°C. Selectas muestras fueron observadas por microscopia óptica y electrónica. Las películas anódicas están compuestas de una capa barrera de espesor uniforme adyacente a la interface metal/óxido y una capa externa porosa de varios micrómetros de espesor en la interface óxido/electrolito. Los resultados muestran que la morfología de las películas anódicas cambia con el aumento de la densidad de corriente. A bajas densidades de corriente se forman poros con una morfología irregular y no ordenada, características de las películas anódicas formadas en ácido crómico. Mientras que a altas densidades de corriente las películas anódicas están compuestas de una capa barrera de espesor considerablemente alto y una capa externa porosa más delgada. Se concluyó que el mecanismo de formación de las películas corresponde a un proceso dinámico de formación y disolución química del material anódico en la base de los poros.

Introducción

Las películas anódicas de alúmina se usan ampliamente en la protección y funcionalización de las aleaciones de aluminio para aplicaciones tanto en la industria electrónica, como automotriz y aeroespacial, hasta litográfica, por solo mencionar algunas. Las películas de óxido se forman en soluciones acuosas y dos tipos de morfologías pueden formarse dependiendo de la composición del electrolito, el pH, la densidad de corriente, el voltaje, la temperatura, etc. Las películas tipo barrera consisten de alúmina amorfa y compacta de un espesor uniforme, de hasta unos pocos nanómetros de espesor. Las películas porosas comprenden una capa barrera delgada en la interface óxido/metal y una capa externa de alúmina porosa, que puede alcanzar unas pocas micras de espesor. La base de cada poro adopta una forma aproximadamente hemisférica, que conduce a que la interface óxido/aluminio aparezca ondulada. Los poros son aproximadamente cilíndricos y van desde la superficie de la película hasta la capa barrera. El espesor de la capa barrera y el diámetro de los poros dependen del voltaje al cual se forma la película, con una relación de 1nm V^-1. Mientras que el espesor de la capa porosa depende principalmente de la carga de anodizado para un densidad de corriente en particular. Durante el crecimiento de las películas, iones de Al⁺³ y O^-2 migran a través de la capa barrera, bajo la acción del campo eléctrico establecido por el potencial aplicado.