1. Revista Colombiana de Física, vol. 41, No. 3, Octubre 2009
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Estudio Por -Raman del Comportamiento del Anodizado de Aluminio
Frente al Empleo de Diferentes Electrolitos
-Raman Study On Behavior of Anodized Aluminum Waterfront Use of Different Electrolytes
F. N. Jiménez-García1,2
, M. Rengifo1
, J.F. Jurado1
, C. Vargas-Hernández1
1
Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales.
Departamento de Física y Química
2
Universidad Autónoma de Manizales
Recibido 22 oct. 2007; Aceptado 2 sept 2009; Publicado en línea 30 oct. 2009
Resumen
Se comparan las películas de oxido de aluminio obtenidas por anodizado de aluminio al emplear tres tipos de electrolitos.
Las películas se crecieron por métodos electroquímicos empleando soluciones electrolíticas de: acido sulfúrico al 10%, áci-
do fosfórico al 10% y ácido oxálico 0,2 M, 0,3 M, 0,4 M y 0,5 M ; el voltaje de depósito fue de 15 V. La caracterización
de las películas se llevó a cabo mediante XRD y Microscopía µ-RAMAN y el análisis de las soluciones se hizo por absor-
ción atómica. Las curvas voltaje tiempo para el ácido sulfúrico presentan una caída que no se observa en las soluciones de
fosforito y oxálico. Se encontró que se disuelve mayor cantidad de Aluminio en la solución de ácido sulfúrico. También
se tiene una mayor disolución al aumentar la concentración en el ácido oxálico. Mediante los espectros RAMAN se en-
cuentra que las películas obtenidas en acido sulfúrico muestran una fase con mayor presencia de sulfatos de aluminio res-
pecto a las demás. En las muestras crecidas en solución de acido oxálico se evidencia una mayor concentración de alumina.
Palabras claves: anodizado, Raman, absorción Atómica, aluminio, ácido sulfúrico.
Abstract
It is compare oxide aluminum film obtained by aluminum anodizing in three electrolytes. The films were
grown by electrochemical methods employing as electrolyte solutions: 10% sulfuric acid, 10% phosphoric ac-
id, 0,2 M, 0,3 M, 0,4 M y 0,5 M oxalic acid; the anodizing voltage was 15V. The film characterization was
done by XRD and µ-Raman microscopy. The Atomic Absorption was employed to analyze the electrolytic so-
lutions. The voltage-time curves for sulfuric acid present a break down that it is not observed in the other solu-
tions. It was found higher aluminum dissolution in the sulfuric acid. The dissolution is higher when the oxalic
concentration increases. In Raman spectra it is observed that the obtained films in sulfuric acid show higher
aluminum sulfates presence than in the other acids. In the films grown in oxalic acid it is evident a higher con-
centration of alumina.
Keywords: Raman, Atomic Absorption, aluminum, sulfuric acid.
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1. Introducción
Las películas de óxido de aluminio anódico son materiales
que se utilizan en el mejoramiento de las propiedades
mecánicas del aluminio, también es empleado como antico-
rrosivo [1], con fines decorativos [1], como recubrimientos
y membranas [2], en memorias magnéticas [3] entre otras

2. F. N. Jiménez-García et al.: Estudio Por -Raman del Comportamiento del Anodizado de Aluminio Frente al Empleo de Diferentes Electrolitos
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aplicaciones. Cuando el aluminio es oxidado anódicamente
en electrolitos como: sulfúrico, fosfórico, oxálico y crómi-
co, que disuelven en poca cantidad el oxido formado, se
produce una película poroso con estructura caracterizada
por un arreglo empaquetado de celdas hexagonales cada una
de las cuales contiene un poro normal alongado hacia la
superficie. Durante el proceso se presenta una disolución de
la película formada hacia el electrolito. Se reportan los
resultados obtenidos al anodizar aluminio en electrolitos de
acido sulfúrico, fosfórico y oxálico.
2. Detalles Experimentales
Todas las muestras se anodizaron durante un tiempo de una
hora, empleando electrodos de aluminio tanto para el cátodo
como para el ánodo. A todas las muestras se les realizó el
mismo tipo de pretratamiento que consiste en: Un desen-
grase en NaOH al 5% a 50 °C durante 3 minutos, seguido
de un electropulido en solución de H2SO4 durante 5 minutos
a 20 V y finalmente un decapado en HCl al 50% durante 3
segundos. Los electrolitos empleados fueron H2SO4 al 10%,
H3PO4 al 10% y HCOOH 0.2M, 0.3M, 0.4M y 0.5 M. Las
películas se anodizaron a 15 V y a temperatura ambiente.
Se utilizó una fuente de voltaje SF DK-6870 Ølgod Den-
mark y un sistema de refrigeración manual para mantener
la temperatura constante. Se realizó un registro automático
del voltaje y la temperatura cada 10 segundos. Posterior-
mente, las películas se enjuagaron en agua destilada y se
procedió al respectivo sellamiento de los poros con agua
destilada a una temperatura de 93 a 95 ºC, durante 15 minu-
tos. Las películas obtenidas fueron estudiadas por micros-
copia µ-Raman (Horiba Yvon LabRam) y Difracción de
Rayos X (XRD) y las soluciones fueron analizadas por
Absorción Atómica.
3. Resultados y Discusión
En las curvas voltaje-tiempo de la Fig. 1 se observan tres
etapas para el anodizado en ácido sulfúrico: en la primera se
presenta un crecimiento lineal, en la segunda se da una
disminución del voltaje y en la tercera el voltaje permanece
aproximadamente constante. La primera etapa esta asociada
al crecimiento de la capa barrera, en la segunda se inicia la
formación de la capa porosa y en el estado estable se da la
continua formación y dilución de la capa porosa [4]. En el
anodizado en ácido fosfórico y oxálico y para voltajes por
debajo de 10V en la solución de ácido sulfúrico, la segunda
etapa tiene una duración muy corta (del orden de 10 segun-
dos) como se observa en las fig. 1 y 2.
Esto se atribuye a que en el proceso previo de electro pulido
se presenta formación de la capa barrera y al iniciar el
anodizado en la solución respectiva, rápidamente se alcanza
el estado estable. Por encima de un voltaje de anodizado de
10 V en solución de ácido sulfúrico, las curvas no alcanzan
voltajes de caída en los electrodos mayores de 12 V, se
considera que estos valores de voltaje están asociados con la
alta resistencia equivalente, constituida por el electrolito, los
electrodos y la resistencia interna del sistema.
0 500 1000 3000 3500
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1V
5V
10v
15V
20V
25V
30V
Voltaje(V)
Tiempo (s)
Fig.1 Curvas voltaje-tiempo para los depósitos en ácido sulfúrico
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Sulfúrico
Oxálico
Fosfórico
Sulfúrico 10 V
Voltaje(V)
Tiempo (s)
Fig.2 Curvas voltaje-tiempo para los depósitos a 15 voltios en los
tres electrolitos.
0 5 10 15 20 25 30
0
50
100
150
200
mg/LAlensolución
sulfúrico
Fosfórico
Voltaje (V)
Fig.3 Concentración de Al en las soluciones electrolíticas de ácido
sulfúrico y ácido oxálico en función del voltaje de anodizado
0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
20
22
24
26
28
30
32
34
36
mg/LAlensolución
Concentración
Al disuelto en solución vs
concentración de la solución
Fig.4 Concentración de Al en las soluciones electrolíticas de ácido
oxálico en función de la concentración del electrolito

3. rev. col. fís.(c), vol. 41, No. 3, (2009)
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200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
sulfúrico
Fosfórico
Desplazamiento Raman (cm
-1
)
Intensidad(u.a)
Oxálico
Fig.5 Espectros Raman para las películas depositadas en los dife-
rentes electrolitos a) Sulfúrico b) Fosofórico c) Oxálico.
Por absorción atómica se determinó la cantidad de aluminio
disuelto en la solución electrolítica después de una hora de
anodizado. En la fig. 4 se observa el incremento de dicha
cantidad en la solución de ácido oxálico en función de la
concentración del electrolito. Para un voltaje de anodizado
de 15 V (Fig. 3 y 4) la mayor disolución de aluminio en la
solución electrolítica se presenta para ácido sulfúrico, como
se observa en las fig. 3.
Los difractogramas de XRD para todas las películas anali-
zadas mostraron las líneas características del sustrato de
aluminio en 38.5º, 44.7º, 65.1º y 78.1º, no se observan líne-
as de óxidos de aluminio debido posiblemente al delgado
espesor de las películas. En la fig. 5 se aprecian los espec-
tros Raman de las películas obtenidas para cada electrolito.
En las películas obtenidas en solución electrolítica de ácido
sulfúrico, se presentan bandas en 370 cm-1
, 430 cm-1
, 600
cm-1
y una alrededor de 1000 cm-1
, que se atribuyen a los
modos de vibración de la alumina y de sulfatos de aluminio.
La deconvolución de los picos y sus asignaciones se resume
en la Tabla 1. En las películas obtenidas en solución elec-
trolítica de ácido fosfórico se tienen una banda alrededor de
1044 cm-1
correspondiente a sulfatos de aluminio [5], debi-
do a que el electropulido se realizó en ácido sulfúrico en el
cual se forman sulfatos de aluminio que quedan atrapados
en la capa barrera [6], otros picos en 849 cm-1
, 1454 cm-1
y
1607 cm-1
corresponden al sustrato de aluminio. En las
películas obtenidas en solución electrolítica de ácido oxáli-
co se evidencia un pico en 358 cm-1
que se atribuye a un
modo activo Eg. Aunque dicho pico se reporta en 378 cm-1
para Alumina en volumen [7], para película delgada se
encuentran en un rango comprendido entre 332 y 378 cm-1
[8]. Se observan además dos bandas de poca intensidad
alrededor de 500 y 600 cm-1
identificadas como IR activos
(D3D) y asignadas a óxido de aluminio, estas bandas son
observadas en absorción infrarroja [8]. También se muestra
una banda alrededor de 1050 cm-1
que esta relacionada con
los sulfatos de aluminio formados en el electropulido.
Tabla No.1 Picos Raman para las películas obtenidas en ácido
sulfúrico
[7]
(alumina)
Single
Cristal
(cm-1
)
[8]
(alumina)
Películas
(cm-1
)
[5]
(sulfatos
de
Aluminio)
(cm-1
)
Este
trabajo
(cm-1
)
Asignados
por las refe-
rencias
378 332 - 373 351 Eg (external)
451 446 - 450 455 Eg (internal)
755
605- 612
745 - 746
606
723
IR
Eg (external)
981-992 985 V1SO4
1051 -
1131
1054 V3SO4
1344 Aluminio
4. Conclusiones
En todas las películas se observa la presencia de sulfatos de
aluminio aunque es mas evidente en las crecidas en solu-
ción de ácido sulfúrico, esto se debe a que el electropulido
se llevó a cabo en ácido sulfúrico. Las películas crecidas en
ácido oxálico evidencian un modo de vibración que no se
observa en ácido fosfórico y es menos evidente en acido
sulfúrico, debido posiblemente a que se favorece el crec i-
miento de óxidos de Aluminio. Las características de las
películas son dependientes del tipo de electrolito empleado
para el depósito.
5. Agradecimientos
Este trabajo fue realizado con el apoyo del DIMA de la
Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales, los
laboratorios de Química UNAL Manizales y COLCIEN-
CIAS.
Referencias
[1] J.W. Diggle, T.C. Downie, C.W. Goulding, Chem. Rev. 69
(1969) 365.
[2] A.W. Smith, J. Electrochem. Soc. 120 (1973) 1068.
[3] S. Kawai, I. Ishiguro, J. Electrochem. Soc. 123 (1976) 1047.
[4] C.Vargas-Hernández, F.N.Jimenez-Garcia, C.L.Londoño-
Calderon. Scientia et technica. Año XII, No. 34 (2007) 545-
550.
[5] J.T.Kloprogge, R.L.Frost. Journal of Materials Science 34
(1999) 4199-4202.
[6] G.Patermarakis and K. Moussoutzanis. Electrochimica Acta.
Vol 40. No. 6 (1995). pp.699-708.
[7] S.P.S.Porto, R.S.Krishnan, J. Chem. Phys. 47 (1967) 1009.
[8] A.Misra. H.D.Bist, M.S.Navati, R.K.Thareja, J.Narayan.
Materials Science and Engineering B79 (2001) 49-54.