Анодирование алюминиевых сплавов

Тема 5. Старинный и перспективный электрохимические методы получения брони, предохраняющей от разрушения изделия из алюминиевых сплавов

Впервые (1878 г.) образование оксидной плёнки на аноде установил Н.П. Слугинов. Однако практическое применение этого метода было осуществлено Бенгоу только в 1923 г. Этот процесс проводят в электролизной ванне (1) с использованием постоянного тока, пропускаемого через электролит (2) между вспомогательным электродом (3), который может быть изготовлен из коррозионностойкой стали, свинца, графита или алюминия, и рабочим (4) электродом (деталь из алюминиевого сплава).

На аноде протекают реакции:

Al → Al³⁺ + 3ē

2Al³⁺ + 6OH^– → 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

На катоде:

2H⁺ + 2ē → H₂↑

Суммарная реакция:

2Al + 3H₂O → Al₂O₃ + 3H₂↑

(↑ – указывает на выделение газа из электролита)

В качестве электролитов чаще всего используют водные растворы кислот (сернокислотное, щавелевокислотное анодирование), реже – растворы солей и щелочей (для получения тонких анодных оксидных плёнок специального назначения).

Основные технологические режимы анодирования алюминиевых сплавов и толщины покрытий, получаемых по ним, приведены в таблице.

Разновидности анодирования в водных растворах электролитов, в первую очередь, классифицируют по толщине анодных оксидных плёнок.

Тонкослойное анодирование – получение беспористых (барьерных, конденсаторных) анодных оксидных плёнок (для алюминия толщиной до 3 мкм). Тонкослойное анодирование проводят в электролитах, почти не растворяющих анодный оксид (сода, бура, борная, лимонная кислота) при высоких формовочных напряжениях (до 300 В – для алюминия). Тонкие диэлектрические плёнки используют в конденсаторах для защиты алюминиевых зеркал от потускнения, в микроэлектронике.

Простое анодирование – получение анодных оксидных плёнок средней толщины (до 50 мкм) – проводится в электролитах, слабо или умеренно растворяющих анодный оксид (серная, фосфорная, щавелевая кислота, их смеси и др.) и используется для формирования декоративных покрытий.

Толстослойное (твёрдое или глубокое) анодирование предназначено для получения относительно малопористых, твёрдых анодных оксидных плёнок толщиной более 50 мкм и проводится в электролитах того же типа, что и для простого анодирования. Как правило, его проводят при низких температурах (–10…+10°C) с ростом формовочного напряжения в гальваностатическом режиме (т.е. при постоянном значении тока) до более высоких, чем при простом анодировании, значений (более 100 В). Толстослойное анодирование используют для получения электро- и теплоизоляционных покрытий. Для получения толщины покрытий более 150 мкм (до 300 мкм) приходится кроме интенсивного охлаждения и перемешивания электролита охлаждать также непосредственно саму деталь через специальные отверстия и каналы в ней.

Антикоррозионную защитную способность покрытия приобретают после их наполнения органическими, в том числе лакокрасочными, жидкостями.

В электролитах, сильно растворяющих анодные оксидные плёнки (соляная кислота, хлориды, фториды и т.п.), получение анодных оксидных плёнок затруднено, поскольку травление (растворение) металлов преобладает над формированием оксидной плёнки.

Процесс анодирования имеет ряд существенных недостатков:

1) отсутствует возможность получать оксидные покрытия, на поверхности алюминиевого сплава, обладающие следующей совокупностью свойств: высокая износостойкость, адгезия (прочность сцепления) покрытия к металлической основе, сопротивление воздействию переменных нагрузок (сопротивление усталости), антикоррозионная защитная способность, твёрдость;

2) перед началом процесса анодирования необходимо тщательно подготовить поверхность изделия, т.е. провести не только грубую подготовку поверхности (песко- и дробеструйную для деталей с литейной коркой и другими дефектами), но и химическое или электрохимическое полирование, обезжиривание, травление, осветление (удаление шлама меди и железа, не растворяющихся при травлении алюминиевых сплавов в щелочных растворах), промывки горячей и холодной водой. Необходимость такой тщательной подготовки поверхности изделий из алюминиевых сплавов перед их анодированием существенно увеличивает производственную площадь, ухудшает экологические показатели производства.

Дата добавления: 2015-06-29