Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Химическое и электрохимическое оксидирование алюминия

Оксидирование алюминиевых сплавов

Общая информация

Многим известно, что поверхность алюминия и его сплавов склона к пассивации, на ней образуется естественная оксидная пленка, которая очень тонкая и поэтому она не способна обеспечить должной коррозионной и механической защиты металла. Для повышения свойств коррозионной стойкости и механической прочности алюминия и его сплавов, поверхность металла подвергают анодному оксидированию, иначе говоря анодированию, в растворах кислот и щелочей, что повышает данные параметры в десятки, а при определенных условиях, и в сотни раз.

Помимо повышения коррозионной стойкости, анодное оксидирование также придает поверхности алюминия и его сплавам такие свойства как твердость, износостойкость, термостойкость, каталитическую активность, декоративный вид и др.

Как и все гальванические покрытия, анодирование алюминия подразделяется на несколько групп, которые имеют производственные сокращения, все они представлены ниже:

1. Твердое – Ан. Окс. Тв.
2. Электроизоляционное – Ан. Окс. Из.
3. Защитное – Ан. Окс.
4. Эматаль – Ан. Окс. Этм.
5. Цветное – Аноцвет
6. Защитно – декоративное, наполненное красителем – Ан. Окс. (цвет красителя)
7. Наполнение в хроматном растворе – Ан. Окс. Нхр.
8. Эматаль, наполненное красителем – Ан. Окс. Эмт (цвет красителя)

Отличительной особенностью твердого анодно – оксидного покрытия, является то, что покрытия должны иметь толщину не менее 40 мкм. Такая толщина покрытия придает поверхности алюминия высокую твердость, износостойкость и антифрикционные свойства. Также не менее важно, что при большой нагрузке и деформации, покрытие хоть и растрескивается, но не отслаивается.

Электроизоляционными свойствами обладают все представленные группы анодно – оксидных покрытий алюминия и его сплавов. Но электроизоляционное анодирование обладает важной особенностью: покрытие получается беспористым, толщина пленки за-за этого небольшая, до 0,4 мкм. В связи с этим, наибольшее применение данное покрытие пользуется в радиоэлектронной промышленности.

Защитные и защитно – декоративные покрытия анодирования алюминия обладают рядом характерных свойств: покрытия являются прозрачными или полупрозрачными (снежно – белого цвета), достаточно пористыми, имеют хорошие защитные свойства, твердость сравнима с твердостью корунда, жаростойкость до 2000 о С и не отслаивается от металла, также легко окрашивается, хорошо сохраняя фактуру металла и чистоту цвета красителя.

Эматаль-покрытия – это защитно – декоративные непрозрачные анодно – оксидные покрытия, имеющие молочно-эмалевый вид. Такие покрытия отличаются высокой коррозионо-, износо-, термостойкостью, обладают хорошими электроизоляционными свойствами. Они коррозионностойки в пищевых средах и таких средах, как ацетон, нефтяные масла, спирты, минеральные и растительные жиры. Эматаль-покрытие легко поддается окрашиванию, несмотря на то, что имеет пористость сравнительно меньшую, чем у других анодно-оксидных покрытий.

Анодирование в хроматном растворе используется в основном при анодном оксидировании алюминиевой проволоки, тонкой ленты и т.п. Получаемое покрытие обладает малой пористостью, хорошо сохраняет блеск полированной поверхности, практически не изменяет размеры детали, также обладает высокими защитными свойствами и эластичностью. Стоит обратить внимание, что покрытие получается бесцветным, имеющее небольшую толщину, до 5-6 мкм.

Оксидирование алюминия: анодное, химическое

Фирма «ГалСервис», специализирующаяся на нанесении гальванических покрытий, предлагает своим постоянным и новым клиентам обширный спектр услуг по никелированию, фосфатированию, оксидированию металлов различными способами и многое другое. Мы обеспечим Вашим металлическим конструкциям защиту от неблагоприятных внешних воздействий и увеличим срок их службы.

Подробное описание услуги анодирования алюминия компанией «ГалСервис» вы можете узнать на специальной странице. А далее мы остановимся подробнее на теоритической части: преимущества и недостатки гальванических покрытий.

Что касается изделий из чистого алюминия и его сплавов, то они обладают естественной стойкостью к коррозии. Однако в промышленности часто требуется более высокая степень защиты. Поэтому и возникает необходимость обрабатывать металл с помощью химического или электрохимического оксидирования.

Подробнее эти виды и их особенности будут рассмотрены ниже. Но, вне зависимости от выбранного метода, нанесенное покрытие должно обеспечивать надежную защиту детали от губительного воздействия ржавчины.

Химический способ оксидирования считается экономически выгодным и простым в реализации. Он удобен при обработке внутренней поверхности труб, сложнопрофильных конструкций и крупногабаритных изделий. Однако основным недостатком химического оксидирования является то, что защитный слой получается очень тонким, всего 0,5 – 4 мкм. Он не способен в полной мере обеспечивать коррозийную стойкость и долгую службу изделия. Эксплуатировать такие метизы в агрессивных средах является не целесообразным. Зато, за счет высокой адгезии, оксидная пленка, нанесенная химическим методом, служит хорошей основой для эмалей и других лакокрасочных покрытий.

В зависимости от химического состава обрабатываемого метиза и применяемого к нему раствора, защитный эффект и эстетический вид готового изделия могут сильно разниться. Оптимальную защиту для алюминия при химическом оксидировании обеспечивает раствор на основе фторидов и хромовой кислоты. Процесс оксидирования детали проходит при температуре около 100 градусов и длится от 5 до 20 минут. Металл при такой обработке получает золотисто-желтый оттенок.

Но, как уже было сказано, пленки, получаемые в процессе химического оксидирования алюминия, не имеют высоких защитных и антикоррозионных свойств. По характеристикам они уступают анодному (или электрохимическому) покрытию. Поэтому в самолето-, ракето-, приборостроении и других крупных отраслях промышленности используют изделия из анодированного металла.

Процесс анодного оксидирования алюминия считается более трудоемким и энергозатратным. Он происходит при подводе источника тока (прямого или переменного, иногда их комбинаций). На выходе готовые изделия покрыты прочной пленкой, обеспечивающей устойчивость к коррозии. Такие конструкции становятся пригодными для длительной эксплуатации в агрессивных средах.

Помимо прочностных характеристик, метод улучшает внешний вид алюминия. Декоративное анодирование, получившее последнее время широкое распространение, позволяет добиться богатой цветовой палитры. Цвет изделий варьируется от светло-желтого оттенка до коричневого.

Оксидные покрытия при анодировании алюминия делятся на пористые и барьерные. Первый вид обеспечивает металлу хорошую адгезию, второй – придает изделию высокое электрическое сопротивление, что немаловажно при изготовлении конденсаторов.

Определиться с видом оксидирования Вам помогут менеджеры компании «ГалСервис». Оставьте свою заявку прямо на сайте или свяжитесь с нами по телефону. Мы беремся за заказы различной сложности и готовы в кратчайшие сроки выполнить любой объем работ.

Химическое и электрохимическое оксидирование алюминия

Электронный научный журнал «ТРУДЫ ВИАМ»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
«ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АВИАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

  • О Журнале
  • Редакционный совет
  • Правила направления, рецензирования и опубликования статей
  • Этические нормы
  • Открытый доступ к содержанию журнала
  • Свежий номер
  • Архив
  • Архив 1932-1994
  • Наши авторы
  • Контакты

Авторизация

Статьи

  • 2020
  • 2019
  • 2018
  • 2017
  • 2016
  • 2015
  • 2014
  • 2013

Несмотря на повышенный интерес конструкторов к композиционным полимерным материалам (ПКМ) алюминиевые сплавы являются основным конструкционным материалом, применяемым в авиационной промышленности, а значит, и вопросы их защиты от коррозии, придания их поверхности специальных свойств остаются актуальными. Современные экологические нормы безопасности технологических процессов требуют исключить применение в растворах для обработки поверхности токсичных соединений, таких как шестивалентный хром.

Представлены технологические решения по подготовке под склеивание поверхности алюминиевых сплавов в растворах, не содержащих токсичных соединений.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 17.1. «Экологически безопасные, плазменные электролитические покрытия для легких сплавов» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года»)

Введение

Читать еще:  Как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе

Роль металлов в качестве основного авиационного материала в ближайшем будущем, очевидно, будет сохраняться, несмотря на увеличение доли композиционных материалов в конструкциях. Необходимо отметить, что в современной технике все больше используют металлы с высокой удельной прочностью. К таким металлам следует отнести алюминий-литиевые сплавы и слоистые металл-полимерные композиты на их основе. [1, 2]. Одним из важнейших факторов, определяющих прочность и ресурс работы металл-полимерных композитов, является подготовка поверхности алюминиевых сплавов, которая должна обеспечивать высокую адгезионную прочность клеевых соединений и антикоррозионную защиту [3]. Влияние подготовки поверхности металлических и неметаллических материалов на адгезионные свойства клеев изучали многие исследователи и этому вопросу посвящено большое количество публикаций в отечественной и зарубежной научно-технической литературе [4]. Существует несколько теорий адгезионного взаимодействие клея с обрабатываемой поверхностью (например, механическая, электростатическая, диффузионная теории и т. д.). Несмотря на обилие теорий адгезионного взаимодействия клеев с основой, единое представление о механизме адгезии отсутствует.

В настоящее время для подготовки поверхности перед склеиванием современными высокопрочными клеями и при изготовлении слоистых композиционных материалов типа СИАЛ (алюминиевый сплав+стеклоткань) используется хромовое анодно-оксидное покрытие, обеспечивающее высокие адгезионные характеристики поверхности алюминиевых сплавов [5]. Основным недостатком данного покрытия является низкая защитная способность (336 ч экспозиции в камере солевого тумана (КСТ) без коррозионных повреждений) [6]. Еще одним существенным недостатком процесса хромовокислотного анодного оксидирования является высокая токсичность электролита, содержащего Cr +6 . Его использование вызывает необходимость применения дорогостоящих очистных сооружений и оказывает отрицательное влияние на условия работы в цехах при нанесении неметаллических неорганических покрытий [7].

За рубежом для защиты от коррозии алюминиевых сплавов наряду с хромовокислотным анодным оксидированием применяют различные виды химической и электрохимической обработки, такие как фосфорнокислотное анодное оксидирование, микродуговое оксидирование, комбинированные золь-гель покрытия, химическое оксидирование и другие [8, 9], которые проводят с применением относительно экологически чистых растворов. Большинство из применяемых за рубежом технологий подготовки поверхности позволяют надежно защитить алюминиевые сплавы от коррозии и подготовить их поверхность для склеивания.

Изыскание новых экологически улучшенных способов подготовки поверхности алюминиевых сплавов, обеспечивающих высокую прочность и более высокую коррозионную стойкость клеевого соединения, является актуальной задачей.

Материалы и методы

Для проведения исследований использовали образцы, изготовленные из листов высокопрочного алюминиевого сплава В-1469 системы Al–Cu–Li–Mg, дополнительно легированного микродобавками Ag, Zr и Sc [10].

Для нанесения покрытия использовали ванну из винипласта с рабочим объемом 20 л, оборудованную механической системой перемешивания электролита. В качестве противоэлектрода использовали свинцовую пластину, площадь поверхности которой в 5 раз превышала площадь поверхности обрабатываемых образцов. Источником тока служил выпрямитель SORENSEN SGI 100´100 (10 кВт).

Толщину покрытия измеряли с помощью переносного электронного толщиномера, состоящего из электронного блока серии MiniTest 2100 и датчика N02, работа которого основана на токовихревом принципе, имеющего диапазон измерений 0,1–100 мкм. Измерения проводили не менее 20 раз на различных участках образца, и рассчитывали среднее значение толщины покрытия.

Исследование поверхности алюминиевого сплава после различных видов электрохимической обработки осуществляли на растровом электронном микроскопе JSM-6490LV в режимах вторичных (SEI) и обратноотраженных (BEC или СОМРО) электронов.

Морфологию поверхности покрытий исследовали методом конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (CLSM) с применением оптического профилометра S NEOX Sensofar-Tech.

Оценку защитных свойств покрытий проводили путем сравнительных ускоренных коррозионных испытаний в камере солевого тумана (КСТ) Votsch VSC-1000 при постоянной температуре 35°С и распылении 5%-ного раствора NaCl.

Электрохимические измерения проводили на универсальном потенциостате-гальваностате SI 1287A, оборудованном анализатором частотного отклика SI 1260 (фирма Solartron Mobrey Ltd.), в трехэлектродной ячейке Flat Cell Kit Model K0235 (фирма Princeton Applied Research, США) при комнатной температуре в 3%-ном растворе NaCl. В качестве противоэлектрода использовали платинированную титановую сетку, в качестве электрода сравнения – хлорсеребряный электрод ЭВЛ-1М-2 (ГОСТ 05.2234–77), заполненный насыщенным раствором KCl. Рабочая площадь образца составляла 1 см 2 . При проведении импедансных измерений использовался синусоидальный сигнал амплитудой 10 мВ в диапазоне частот от 10 -1 до 10 5 Гц [11].

Результаты

Наибольшее внимание в исследованиях уделено состоянию поверхности алюминиевого сплава после электрохимической обработки, так как высокие характеристики смачиваемости и специфический рельеф поверхности позволяют добиться высоких прочностных показателей клеевого соединения. Так, по теории механического взаимодействия клея с поверхностью происходит проникновение клея в поры, впадины и другие неровности поверхности подложки [12]. В большинстве случаев клей имеет лучшую адгезию к рельефной пористой поверхности, чем к гладкой вследствие увеличения площади контактируемой поверхности. Однако эта теория не может быть распространена на все типы подложек, так как немаловажную роль играет смачиваемость поверхности.

Теория смачиваемости предполагает молекулярное взаимодействие между клеем и подложкой благодаря возникновению межфазных сил [13]. Для реализации такого взаимодействия необходимо провести «активацию» поверхности. Так, для алюминиевых сплавов необходима химическая или электрохимическим обработка, позволяющая получить на поверхности оксидный слой с высокой реакционной способностью. Одновременно с образованием оксидного слоя поверхности придается высокоразвитый рельеф.

С учетом вышесказанного для разработки экологически улучшенной технологии подготовки поверхности алюминиевого сплава В-1469 исследованы традиционные способы, такие как сернокислотное анодирование, хромовокислотное анодирование и фосфорнокислотное анодирование [14]. Определены прочность клеевых соединений и характер их разрушения при использовании различной подготовки поверхности под склеивание алюминиевого сплава В-1469 (табл. 1).

Прочность клеевого соединения образцов из алюминиевого сплава

с различной подготовкой поверхности

Химическое оксидирование

Для защиты от коррозии, а также придания изделиям из стали и чугуна более привлекательного вида, применяется оксидирование. Услуги по химическому оксидированию оказывает участок гальванических покрытий нашего предприятия, возможно проведение оксидирования с промасливанием и без.

Главным преимуществом данного метода обработки является малая толщина образуемой пленки — после проведения оксидирования размеры обрабатываемых изделий практически не изменяются. Применять оксидирование можно к изделиям различных размеров: от небольших фланцев, до габаритных эллиптических днищ.

Виды оксидирования

На сегодняшний день оксидирование стали может производиться термическим, химическим и электрохимическим способом. Чаще всего на предприятиях используют химический метод, который может быть горячим или холодным. Образование защитной оксидной пленки происходит после окунания обрабатываемого изделия в специальный химический состав, который может состоять из различных щелочей и окислителей. В результате взаимодействия стали с раствором, образуется оксид железа и натрия. Из этого соединения и происходит формирование защитного слоя. Толщина готовой оксидированной пленки определяется условиями, в которых протекает процесс. Цвет во многом зависит от состава обрабатываемой стали. Глубокий черный оттенок покрытия удается получить на изделиях, изготовленных из малоуглеродистых сталей, а высокоуглеродистые сплавы создают черную пленку с серым отливом. Для улучшения защитных свойств оксидной пленки изделие дополнительно подвергают промасливанию, эта операция также позволяет сделать черный цвет изделия более глубоким. Химическое оксидирование может происходить и без использования масла, но в этом случае защитные свойства оксидного покрытия будут более низкими. Покрытие, которое образуется после химического оксидирования, может быть финишным или использовано как основа под дальнейшую покраску.

Читать еще:  Как чистить и полировать оргстекло до прозрачности

Типовой процесс химического оксидирования

Для осуществления химического оксидирования необходима специальная футированная ванна, ее размер подбирается исходя из габаритов обрабатываемых изделий. Сам процесс состоит из нескольких обязательных операций:

  • Химическое обезжиривание. Раствор кальцинированной соды, едкого натра и тринатрий фосфата удаляет загрязнения с поверхности изделия.
  • Горячая промывка в воде при температуре 90°С.
  • Холодная промывка осуществляется в воде комнатной температуры.
  • Травление ингибированной соляной кислотой позволяет удалить остатки масляной пленки.
  • Холодная промывка.
  • Оксидирование. Для этого процесса могут быть использованы различные растворы, которые имеют запатентованный состав и чаще всего поставляются на предприятие в готовом виде.
  • Горячая промывка.
  • Холодная промывка производится несколько раз, чтобы с поверхности изделий окончательно удалить остатки щелочного раствора.
  • Обработка в мыльном растворе.
  • Окончательная сушка производится при температуре около 105°С.
  • Пропитка в индустриальном масле позволяет улучшить антикоррозийные свойства покрытия, а также придать готовому изделию более привлекательный внешний вид.

11. Пропитка в индустриальном масле позволяет улучшить антикоррозийные свойства покрытия, а также придать готовому изделию более привлекательный внешний вид. Холодный способ химического оксидирования на сегодняшний день является наиболее популярным методом обработки стальных и чугунных изделий.

Перспективы использования высоковольтного электрохимического оксидирования алюминия

Введение

Электрохимическое оксидирование или анодирование – процесс нанесение оксидной пленки на поверхность металлов, сплавов, полупроводников. Пленка защищает изделие от коррозии, обладает электроизоляционными свойствами, служит хорошим основанием для лакокрасочных покрытий, используется в декоративных целях. Оксидная пленка может быть выращена на различных металлах: алюминии, ниобии, тантале, титане, цирконии и т.д. Для каждого из этих металлов существуют свои условия проведения процесса. Толщина и свойства пленки зависят от конкретного металла. Алюминий уникален в своем роде, так как в дополнение к тонкому оксидному слою, сплавы алюминия в определенных кислотных электролитах образуют толстые оксидные пленки, имеющие высокопористую структуру.

Большинство существующих технологий используют при оксидировании алюминия и его сплавов постоянный или импульсный ток с длительностью импульса в несколько миллисекунд. Данные процессы позволяют формировать пленки оксида алюминия толщиной в 20 мкм приблизительно за 60 мин [1, 2].

Наиболее популярным и широко исследуемым методом оксидирования является микродуговое оксидирование (МДО) [3, 4]. МДО можно проводить на постоянном и переменном токах. На постоянном токе необходимо повышать напряжение с течением времени, так как в зону разряда не привносятся дополнительные электроны, но по этой же причине процесс МДО, осуществляемый на постоянном токе занимает более длительное время. При использовании переменного тока на отрицательной полуволне в зону разряда вносятся дополнительные электроны, которые увеличивают разрядный ток и повышают температуру в зоне разряда, что способствует формированию высоко-температурных модификаций оксида Al2O3 с высокой микротвердостью (до 21 ГПа). Одноко это может так же может быть причиной начала разрушительного дугового процесса [5].

Основными недостатками МДО являются:

  • высокое энергопотребление, так как при получении толстых покрытий применяется либо большая плотность переменного тока, либо увеличенная длительность процесса, что значительно снижает экономическую эффективность данного метода;
  • сложность получения гладких и равномерных, с требуемыми толщиной и функциональными свойствами, покрытий на всю или заданную поверхность изделий сложной геометрической формы.

В последнее время всё чаще рекомендуется использовать при анодировании импульсную подачу тока [6]. Подобная схема дает особые преимущества в случаях, когда требуется использование тока высокой плотности или при обработке сплавов с высоким содержанием меди. Покрытия, полученные при анодировании с использованием импульсного тока, обладают повышенной коррозийной стойкостью и сопротивлением истиранию. На практике подобные источники тока позволяют применять ток большей плотности без риска разрушения формируемого оксидного слоя. Разрушение в данном случае означает неконтролируемый разрыв, возникновение микродуг, и растворение покрытия, вызванное высокой локальной температурой электролита и большим электрическим током, и может представлять большую проблему при осуществлении таких процессов, как твёрдое анодирование. Разрушение происходит тогда, когда становится возможным локализованное нагревание. Оно начинается, когда напряжение элемента достигает критического значения, которое зависит от типа, состава и температуры электролита. Пороговая толщина плёнки и время анодирования, при которых происходит разрушение, снижаются при использовании тока более высокой плотности [7].

Экспериментальные результаты

Нами разработаны технология и источник питания предназначенные для проведения высоковольтного электрохимического оксидирования при импульсно-периодическом напряжении 200–500 В. Частота следования импульсов длительностью 1–3 мс составляет 100–300 Гц. Это позволяет получать твердые, износостойкие пленки оксида алюминия толщиной до 70 мкм. Следует заметить, что высокое напряжение за счет импульсной подачи энергии не приводит к возникновению разрушения покрытия, как это происходит при использовании иных технологий, а также обеспечивает подавление возникновения микродуг. В таблице приведены сравнительные характеристики наиболее популярных методов оксидирования.

Таблица. Сравнение свойств оксидированного алюминия в зависимости от метода получения

Высоковольтное электрохимическое оксидирование (ВВЭО)МДОТвердое анодированиеЭлектрохимическое оксидирование
Максимальная толщина покрытия, мкм702006050
Время обработки, мин90120120120
Микротвердость, ГПа8214,63,6
Коррозионная стойкость, ч120020001000500
Энергозатраты, кВт/ч0,264,60,30,12

Использование высокого анодного импульсного напряжения при формировании оксидного слоя позволяет получить пленки микротвердостью более 8 ГПа, с пробивным напряжением до 2500 В. Скорость роста пленки составляет 1–1.5 мкм/мин. Кроме того, повышенное напряжение формирования оксидной пленки приводит к уменьшению размера и количества пор в покрытии, что позволяет достигнуть коэффициента теплопроводности оксида алюминия 3.5 Вт/м·К. На рисунке представлена морфология поверхности оксидных пленок полученных различными методами.

Морфология поверхности оксидированного алюминия, полученного методами ВВЭО (а), электрохимического оксидирования (б) и МДО (в)

Как видно из рисунка, поверхность алюмооксидной керамики, сформированной методом ВВЭО, характеризуется глобулярной плотной структурой с малым количеством пор и низкой шероховатостью (0.1–0.3 мкм). На поверхности присутствуют микронеровности различной природы, при этом поверхность равномерная, без провалов и выступов. Поры в покрытии расположенные хаотично, не образуют четко выраженную матрицу. Размеры пор от 3 до 10 нм, расстояние между порами от 5 нм до 1 мкм. При формировании методом МДО поверхность получается более шероховатая с порами диаметром до 3 мкм.

Читать еще:  Разновидности и сортамент стальной низкоуглеродистой проволоки

Заключение

Таким образом, разработанный метод высоковольтного электрохимического оксидирования можно эффективно использовать для формирования оксидных слоев толщиной до 70 мкм с пробивным напряжением до 2500 В на поверхности алюминия и его сплавов. Показано, что шероховатость оксидированных слоев составляет 0.1–0.3 мкм, микротвердость превышает 8 ГПа, а теплопроводность достигает 3.5 Вт/м·К. Метод ВВЭО обеспечивает высокие физико-механические свойства оксидных пленок и характеризуется низким энергопотреблением, что делает его конкурентно способным среди других методов оксидирования алюминия.

Список литературы

  1. Богрякова Е.В., Федорова Е.А. Сравнительный анализ оксидных покрытий на сплаве Д16 при микродуговом и электрохимическом оксидировании // Изв. вузов. Химия и химическая технология. – 2007. –Т. 50, вып. 11. – С. 120–122.
  2. JuhlA.Deacon,BurfeltK.andWeldinghP. // Pulse Anodizing in an Existing Anodizing Line. – AAC, Atlanta. – 2004.
  3. Ракоч А.Г., Бардин И.В. Микродуговое оксидирование легких сплавов // Металлургия. – 2010. – № 6. – С. 58-61.
  4. Гордиенко П.С. О кинетике образования МДО-покрытий на сплавах алюминия/ 3ащита металлов // 1990. – Т. 6, № 3. – С. 467-470.
  5. Ракоч А.Г., Хохлов В.В., Баутин В.А. и др. Модельные представления о механизме микродугового оксидирования металлических материалов и управление этим процессом // Защита металлов. – 2006. –Т. 42, № 2. – С. 173–184.
  6. Lee Woo, Scholz Roland, Gosele Ulrich. A Continuous Process for Structurally Well-Defined Al2O3 Nanotubes Based on Pulse Anodization of Aluminum // Nano letters. – 2008. – V. 8, № 8, – P. 2155-2160.
  7. ПаршутоА.А.,БагаевС.И.,ПаршутоА.Э. и др.. // VI междунар. науч.-техн. конф. «Современные методы и технологии создания и обработки материалов». – Минск, 2011. – Кн. 2. – С 294-298.

С.И. Багаев, А. А. Паршуто, С.Е. Сергеенко, И.П. Смягликов

Оксидирование алюминия (анодирование, химическое оксидирование)

Оксидирование алюминия и его сплавов

Изделия из алюминия и его сплавов для повышения коррозионной стойкости подвергают специальной обработке — оксидированию как химическим, так и электрохимическим методом (анодирование алюминия).

Оксидирование не только повышает коррозионную стойкость изделий из алюминия и его сплавов, но и благоприятно влияет на эксплуатационные характеристики обрабатываемых деталей, повышая их твердость и износостойкость, жаростойкость и теплостойкость, придавая им разнообразные электрические свойства и т. д. Коэффициент теплового излучения оксидированного алюминия достигает 80 % его величины для абсолютно черного тела. Оксидный слой в большинстве случаев имеет микропористую структуру и вследствие этого обладает высокой адсорбционной способностью, что может влиять как положительно, так и отрицательно на качество покрытия.

Для получения качественных оксидных покрытий необходим жесткий, пружинящий контакт обрабатываемых изделий с подвешивающим приспособлением. Подвески для оксидирования изготовляются из алюминия, дюралюминия или титана.

Наша организация предлагает услуги в Киеве по анодированию и химическому оксидированию алюминия в такие цвета как: черный, бесцветный, салатовый и бледно-оранжевый.

Химическое оксидирование алюминия

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов проводят с целью защиты изделий от коррозии или в качестве грунта под окраску. Толщина оксидных пленок при этом составляет 0,5-4,0 мкм.

Пленки, получаемые при химическом оксидировании, по своим за­щитным и физико-механическим свойствам значительно уступают полу­ченным при электрохимическом оксидировании алюминия. Химическое оксидирование применяют главным образом в тех случаях, когда процесс анодирования затруднен и экономически нецелесообразенпри покрытии сложных и крупногабаритных деталей, внутренних поверхностей длинных и тонкостенных труб, больших сварных конструкций, а также для оксидирования деталей малоответственного назначения. При этом следует учитывать, что процесс химического оксидирования весьма прост в эксплуатации и экономичнее электрохимического оксидирования.

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов проводят в ще-лочно-хроматном, фосфатно-хроматном и хроматно-фторидном растворах.

Щелочно-хроматные растворы образуют оксидные пленки толщиной 2 мкм с низкими механическими свойствами. Эти пленки применяют, главным образом как грунт под окраску.

Фосфатно-хроматные растворы формируют оксидные пленки большей толщины до 3-4 мкм с более высокими защитными и физико-механическими свойствами. Эти покрытия применяются для защиты изделий от коррозии, а также как грунт под лакокрасочное покрытие.

Пленки из хроматно-фторидных растворов тонкие, но плотные, имеют низкое электросопротивление. Их используют для получения токопроводного оксидного покрытия. Цвет – оранжевый с коричнево-рыжеватым оттетком. Такое покрытие называют токопроводным или фторидным.

Электрохимическое оксидирование (анодирование алюминия)

Электрохимическое оксидирование алюминия, и его сплавов — один из наиболее распространенных процессов современном гальваническом производстве. Данный процесс получил название анодирования. Анодирование позволяет широко изменять свойства поверхности, такие как коррозионную стойкость, твердость, износостойкость, электрические свойства.

При анодном оксидировании происходит одновременно два процесса: образование оксидной пленки на аноде и растворение ее электролитом анодирования. Если образовавшаяся пленка не растворяется в электролите, то образуются тонкие компактные пленки, практически беспористые с высоким электросопротивлением, рост которых прекращается, когда весь анод покрывается пленкой. Для образования толстых анодных пленок необходимо обеспечить доступ ионов кислорода к поверхности анода в течение всего времени электролиза. Это происходит в электролитах, оказывающих определенное растворяющее действие на оксидную пленку. При этом скорость роста пленки определяется соотношением двух одновременных процессов — ее формирования в результате электрохимического окисления металла у основания пор и химического растворения пленки в электролите.

Для получения практически используемых анодных пленок на алю­минии и его сплавах подбирают такие электролиты и условия электролиза, при которых скорость образования пленки превышает скорость ее растворения.

Алюминий и его сплавы анодируют в растворах серной, хромовой, щавелевой, сульфосалициловой кислот и их смесях.

Наиболее распространен сернокислотный электролит. По сравнению с другими электролитами анодирования он отличается дешевизной и возможностью использования при низком напряжении. Оксидные пленки, полученные в сернокислотном электролите, обладают высокими защитными и декоративными свойствами, легко окрашиваются, имеют высокую твердость, особенно при получении толстых слоев, высокими термоизоляционными и электроизоляционными свойствами, хорошей адгезией к лакокрасочным покрытиям. Сернокислотный электролит можно использовать для всех алюминиевых сплавов, имеющих промышленное применение. Однако травящее действие этого электролита высоко, и поэтому : он непригоден для анодирования деталей сложной конфигурации, изделий, имеющих сварные и клепаные конструкции. Травящее действие этого электролита с повышением температуры раствора, особенно при получении толстых покрытий, резко возрастает.

Электрохимическое оксидирование в щавелевой кислоте позволяет получать на алюминии и большинстве его сплавов толстые пленки с высокими электроизоляционными свойствами. Однако твердость таких пленок ниже, чем получаемых в сернокислотном электролите.

Цвет оксидных пленок, получаемых в щавелевокислотном электролите, зависит от толщины покрытия и состава обрабатываемого сплава. Так, при толщине оксидной пленки 5 мкм цвет ее серовато-белый, при 15 мкм — желтый, при 50 мкм — золотисто-желтый, а при

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector