アルミの陽極酸化被膜について

お尋ねします。
陽極酸化によりアルミをアルマイト処理することができるようですが、
絶縁膜である酸化アルミ被膜が形成されたら、その時点で電流が流れなくなり、
被膜の形成がストップしてしまいそうですが、そんなこともないようです。

ネット上でいろいろ調べてみましたが、よく分かりません。
ピットという穴ぼこを残しつつ形成されるようなので、
この穴ぼこが電流を流し続けるヒントなのかもしれませんが、
ピットの底の部分には、バリア層という絶縁層があるようなので、
やっぱりよく分かりません。
（なぜピットができるのかもよく分からない。）

どなたが分かりやすく教えてください。
よろしくお願いします。

No.6 ベストアンサー 回答者： xs200 回答日時： 2023/04/09 12:27

https://www.sanwa-p.co.jp/mekki/alumite/
にあるのですが、

まずは均一な厚さのバリア層ができる
皮膜を作りながらも硫酸アルミニウムとなって溶出していく
アルミナの成長の方が溶出よりも速いので皮膜が厚くなっていく
皮膜がある程度の厚さになると皮膜の不均一な溶解が生じ、無数のピットができる
一部のピットが成長しポーラス皮膜となる

この回答へのお礼

xs200 さん、何度もありがとうございます。
こうした図はこれまで見てきたのですが、
このサイトの図で分かった気がします。

電極とアルミは接触しているので、
接点では皮膜が形成されず、
接点以外の表面で酸化アルミ層が形成されても
導通は保たれたまま。

また、皮膜は表面に厚くなる方向に形成されるのではなく、
深さ方向にも成長かつ表面上方にも成長する。

ということなんですね。 ありがとうございました。
（皮膜が形成されていない接点部分の後処理は
　考えないといけないですね。）

お礼日時：2023/04/09 13:12

No.5 回答者： xs200 回答日時： 2023/04/08 19:30

スイッチの接点はトンネル効果じゃありません。

開閉にともなうアーク放電で接点を自己洗浄するからです。微小電流で使うと洗浄されないので工夫が必要となります。

アルマイトでトンネル効果は信じられません。バリアー層の厚みは15 nmから20 nmですからトンネル効果はありません。電圧をかけることでアルミニウムが皮膜の底からバリアー層を通り溶解していくからです。ですから電気が通ります。#2で回答したように皮膜が成長して電解液が届かなくなればおしまいです。

この回答へのお礼

xs200 さん、再びありがとうございます。

> バリアー層の厚みは15 nmから20 nmですから
> トンネル効果はありません。
そうですよね。

> 電圧をかけることでアルミニウムが皮膜の底から
> バリアー層を通り溶解していくからです（★）
> 皮膜が成長して電解液が届かなくなればおしまいです（☆）
整理すると、以下のような感じでしょうか。
(1)自然酸化膜があるのに導通して酸化被膜が成長：★による
(2)酸化被膜が一定以上形成できない：☆による

ところで、ピットという穴ぼこを残しつつ、
酸化被膜が柱状に形成されるのは、
どのような理屈によるものなのでしょうか。

お礼日時：2023/04/09 08:57

No.4 回答者： stomachman 回答日時： 2023/04/08 14:33

No.3へのコメントについて。

細かいことは「知らんけど」なんですが。

「膜が薄いほどトンネル電流が流れやすいので、もし膜厚にムラができればその部分に電流が集中して、そこでは膜が速く成長する」というfeed backが生じるので、結果的に均等な膜ができる。しかし、何か別の要因（たとえばヨゴレがついてるとか、傷があるとか）によって電界がそこを避けて周りに分散するような部分があると、そこでは膜の成長が遅くなるためにアナボコが残る。

ということなのかなあ、と。

この回答へのお礼

stomachman さん、再び回答ありがとうございます。
「電流が集中する、結果的に均等な膜ができる」
なるほど、確かにそれなら納得できますね。

お礼日時：2023/04/08 18:52

No.3 回答者： stomachman 回答日時： 2023/04/08 11:58

ご質問の場合と同様、普通のスイッチの接点も酸化物被膜で覆われています。

それでも導通する。これは「トンネル効果」によって薄い絶縁層を超えて電流（トンネル電流）が流れるためです。

この回答へのお礼

stomachman さん、回答ありがとうございます。
自然酸化被膜ができることは知っていましたが、
接触することで極薄の酸化被膜がはがれて（削れて）
導通するものと思っていました。
「トンネル効果」だったんですね。

ただ、ピット底にできるバリア層って、
自然酸化膜よりは厚いようで、
ということは陽極酸化時に酸化被膜が成長したという
ことですよね。

ある程度厚くなっても、トンネル効果で電流が
流れ続けるという理解で正しいのでしょうか？

お礼日時：2023/04/08 12:30

No.2 回答者： xs200 回答日時： 2023/04/08 09:23

微細孔の底、アルミ素材と皮膜間で皮膜が成長するからです。

そこでは電流は流れます。ある程度まで皮膜が成長すると電解液が孔の底まで侵入ができなくなり限界となります。

この回答へのお礼

xs200 さん、早速の回答ありがとうございます。
微細孔の底の酸化被膜は絶縁体だけど、
十分薄いのである程度は電流が流れるということでしょうか？

お礼日時：2023/04/08 12:04

No.1 回答者： lv4u 回答日時： 2023/04/08 07:36

コンデンサーの話なのかな？

コンデンサーだと、絶縁皮膜は必須です。

この回答へのお礼

lv4u さん、早速のレスポンスありがとうございます。
純アルミの耐食性向上などを目的とした酸化処理のことです。
ピットに色材を封入することで着色もできるようです。
自宅でトライしようと思っているのですが。

お礼日時：2023/04/08 12:02