Химическое и электрохимическое оксидирование алюминия

Электрохимическое оксидирование

Иногда оксидные покрытия получают анодной обработкой стали в 40 % растворе NaOН при 80-120 °С и плотности тока 3-10 А/дм 2 .

Проведенные исследования выявили влияние условий электролиза на качество оксидных пленок и их стойкость против коррозии. В электролите, содержащем 700 г/л NaOH, при температуре 60-70 °С, анодной плотности тока 5-10 А/дм 2 и продолжительности электролиза 30-40 мин были получены пленки черного цвета, толщиной до 4-5 мкм. Пони­жение концентрации NaOH, температуры раствора или продолжительно­сти электролиза приводит к уменьшению толщины оксидной пленки, увеличению ее пористости, изменению окраски до коричневой и темно-желтой. Повышение концентрации щелочи и плотности тока, увеличение продолжительности электролиза по сравнению с оптимальными значе­ниями также ухудшают качество пленки — она получается рыхлой, темно-коричневого цвета. Введение в щелочной раствор добавок нитратов или хроматов приводит к уменьшению пористости пленок, но одновременно сужает рабочий диапазон плотностей тока. В присутствии азотнокислого калия формируются пленки интенсивно черного цвета, в присутствии двухромовокислого — с синеватым оттенком. Введение в щелочной рас­твор указанных добавок не оказало заметного положительного влияния на защитную способность оксидных пленок.

Сравнительные коррозионные испытания в воде показали, что электрохимически оксидированные образцы в 2-3 раза более стойки, чем химически оксидированные в щелочном растворе. Это можно объяснить большей толщиной и меньшей пористостью пленок, полученных при электрохимической обработке.

Пассивирование

Для предотвращения коррозии поверхности стальных деталей при межоперационном хранении широко используется обработка их в рас­творах нитрита натрия. Слабоконцентрированные растворы содержат 2-5 г/л NaNO₂ и 3-5 г/л Na₂СО₃. Детали выдерживают в них при комнат­ной температуре в течение 30-40 мин или при температуре 60-70°С в те­чение 5-10 мин. Более надежная защита от коррозии достигается приме­нением концентрированных нейтральных растворов, содержащих 250-300 г/л NaN0₂. После обработки в таком растворе и высыхания влаги на поверхности металла остаются кристаллы нитрита натрия, что повышает его стойкость против коррозии доже в атмосфере высокой влажности.

Применяют также нитритные растворы с добавкой глицерина, что повышает их вязкость и способствует образованию на поверхности ме­талла тонкого пассивирующего слоя. Сравнивая эффективность защитно­го действия различных нитритных растворов, следует отдать предпочте­ние концентрированному раствору NaN0₂ в нейтральной среде.

Химическое пассивирование стали с целью повышения стойкости деталей при эксплуатации ведут с помощью окислителей — хроматов и концентрированной НNОз. Для пассивирования углеродистой стали де­тали последовательно обрабатывают сначала в течение 10 мин в 10% в растворе двухромовокислого калия при 60-65 °С. В нейтральной среде хромат является более активным окислителем, чем бихромат, и поэтому при использовании последнего в раствор вводят небольшое количество щелочи. Пассивирующий раствор такого типа содержит 20 г/л К₂Сг₂О₇ и 5 г/л NaOH. Обработку стальных деталей ведут при 85-90°С в течение 2-3 мин.

Для пассивирования легированных сталей рекомендуются раство­ры следующих составов (г/л) и режима работы (табл.12.2 ):

Таблица 12.2 Составы растворов и режимы пассивирования стали

При комнатной температуре продолжительность обработки дета­лей составляет 30-60 мин, при повышенной температуре -15-20 мин.

Раствор 1 рекомендуется для пассивирования сталей типа Х18Н9Т, Х23Н19, сталей с высоким содержанием углерода и хрома, рас­твор 2 — для сталей ферритного и мартенситного классов, растворы 2 и 3 -для сталей типа Х17Н2, 2Х13, раствор 4 — для сталей аустенитного клас­са, в особенности нержавеющих.

Перед пассивированием поверхность деталей должна быть тща­тельно очищена от механических и химических загрязнений, которые способствуют развитию коррозионного процесса.

12.1.2.Оксидные покрытия на алюминии

В атмосферных условиях поверхность алюминия покрыта тонкой окисной пленкой, которая сообщает ему некоторую пассивность. Но эта пленка вследствие малой толщины, большой пористости и низкой меха­нической прочности не в состоянии защитить металл от разрушительного действия коррозии. При эксплуатации изделий во влажной атмосфере на поверхности алюминия образуется белый рыхлый налет гидратов метал­ла, что не только ухудшает внешний вид, но и приводит к снижению механической прочности и других важных эксплуатационных характери­стик изделий.

Наиболее простым и надежным способом защиты алюминия и его сплавов от коррозии является химическое и электрохимическое оксиди­рование. Сформированная в результате анодного окисления металла оксидная пленка состоит, в основном, из кристаллической модификации окиси алюминия Аl₂О_з . Это соединение устойчиво против действия вла­ги, ряда органических реактивов, некоторых минеральных солей, но ак­тивно растворяется в щелочных растворах. Чем меньше примесей в ме­талле, тем однороднее получается оксидная пленка и тем выше ее хими­ческая стойкость.

Химическое оксидирование алюминия

Оксидные покрытия на алюминии могут быть получены в щелочных хроматных растворах следующих составов (г/л) (табл. 12.3):

Таблица 12.3 Составы растворов для оксидирования

В растворе 1 обработку ведут в течение 3-20 мин при 80-100°С, в растворе 2 — при температуре 20-30°С в течение 8-10 мин. По мере выра­ботки раствора 2 его температуру повышают до 90-100°С и увеличивают продолжительность обработки до 15-20 мин.

При отсутствии Na₂Cr0₄ он может быть получен из хромового ан­гидрида или калиевого хромпика. Для этого к раствору, содержащему 25 т/л СrОз или 12 г/л К₂Сг₂О₇ добавляют в первом случае 7.4 г, а во вто­ром — 3.7 г NaOH. По окончании реакции раствор будет содержать 15г/л Na₂Cr0₄.

Нарушение оптимального состава раствора или режима работы приводит к ухудшению качества получаемых оксидных пленок. При чрезмерно большой концентрации щелочи или высокой температуре об­разуются рыхлые пленки. Значительное увеличение продолжительности оксидирования может привести к растравливанию металла. При малой концентрации щелочи или низкой температуре формируются тонкие пленки, окрашенные в цвета побежалости.

После оксидирования детали промывают сначала в проточной, а затем в теплой воде и сушат в термостате или сжатым воздухом. Темпе­ратуру промывной воды и воздушной среды поддерживают в пределах 50-60 °С. При более высокой температуре ухудшается качество пленок и может произойти их разрушение.

Для повышения стойкости оксидированных деталей против кор­розии их непосредственно после промывки подвергают пассивированию, погружая на 20-30 с в раствор, содержащий 18-20 г/л СгОз при комнат­ной температуре.

Электрохимическое оксидирование алюминия и его сплавов

В процессе электрохимического оксидирования алюминия и его сплавов применяют различные электролиты : сернокислый, хромово­кислый, щавелевокислый, сульфосалицилатный.

Анодное оксидирование алюминия и его сплавов ведут в электро­лите, содержащем 170-200 г/л H₂S0₄. Повышение концентрации кислоты по сравнению с оптимальной приводит к снижению скорости формиро­вания пленки, вследствие более активного ее растворения и увеличения прироста. Режим электролиза выбирают с учетом состава обрабатывае­мого сплава. Алюминий анодируют при плотности тока 1-2 А/дм 2 и на­пряжении на ванне 10-15 В, дюралюминий и силумин — при 0.5-1.0 А/дм 2 и 12-20 В. Температура электролита во всех случаях 15-23°С. При окси­дировании с последующим уплотнением пленки хроматами продолжи­тельность электролиза составляет 30-50 мин, в случае адсорбционного окрашивания пленки органическими красителями длительность электро­лиза увеличивают до 60-80 мин.

Оксидирование алюминия в хромовокислом электролите более трудоемко и менее экономично, чем в сернокислом электролите. Процесс идет при повышенном напряжении и требует особенно точного соблюде­ния электрического и теплового режимов. Поэтому хромовокислый элек­тролит используют только в тех случаях, когда без него трудно обойтись. К таким случаям относится обработка литейных кремнистых сплавов ти­па АЛ2 и АЛ9, а также обработка деталей, имеющих сварные и клепанные соединения. Сплавы, содержащие более 50% меди или тяжелых ме­таллов, не следует обрабатывать в хромовокислом электролите.

По сравнению с оксидными покрытиями, полученными в серно­кислом и щавелевокислом электролитах, покрытие из хромовокислого электролита характеризуется меньшей твердостью и износостойкостью, что исключает их применение для деталей, работающих на износ и под механической нагрузкой.

Для оксидирования применяют разбавленные или концентриро­ванные электролиты. Первые из них содержат 30-35 или 50-55 г/л СгОз, вторые — 90-100 г/л СгОз. Содержание примесей в растворе не должно превышать 0.5 г/л S0₄ и 0.02 г/л С1.

Обработку алюминия и его гомогенных сплавов в концентриро­ванном хромовокислом электролите ведут при 36±2°С и анодной плотно­сти тока 0.3-0.5 А/дм 2 , гетерогенных сплавов — при 32±2°C и плотности тока 0.4-2.5 А/дм 2 . В течение первых 5-10 мин электролиза напряжение на ванне постепенно повышают до 40 В и поддерживают на этом уровне 40-50 мин. Скорость повышения напряжения должна быть такой, чтобы плотность тока при этом не превысила 2.0-2.5 А/дм 2 . В дальнейшем плотность тока самопроизвольно понижается.

Способ получения оксидных покрытий в щавелевокислом элек­тролите как по стоимости расходуемых материалов, так и по затратам электроэнергии менее экономичен, чем сернокислотный. В этом электро­лите можно обрабатывать алюминий и его сплавы, содержащие до 5% меди или 4% кремния.

Оксидирование постоянным током ведут в 3-5% растворе щавелевой кислоты при 20-25° С, анодной плотности тока 1-2 А/дм в течение 30-40 мин. По мере увеличения омического сопротивления в результате роста оксидной пленки, плотность тока понижается и для ее поддержания на постоянном уровне необходимо увеличить напряжение, достигающее к концу электролиза 60-70 В.

Цвет получаемых пленок зависит от состава обрабатываемого ме­талла, режима электролиза и толщины покрытия. С увеличением толщи­ны пленки на алюминии от 5 до 100 мкм ее цвет меняется от серовато-белого до коричневого. Пленки, получаемые при комнатной температуре, имеют серебристую окраску, с повышением температуры раствора и плотности тока они приобретают желтый, а затем коричневый цвет, на­поминающий бронзу. Светлый пленки хорошо окрашиваются органиче­ским красителем в черный цвет.

В растворах сульфосалициловой кислоты формируются плот­ные, но тонкие пленки, что связано с малой растворимостью окиси алюминия в электролите.

В производственных условиях могут быть использованы двухкомпонентный сульфосалицилатный электролит, содержащий добавку H₂S0₄ и трехкомпонентный электролит, содержащий добав­ки серной и щавелевой кислот. В состав двухкомпонентного элек­тролита входит 100г/л сульфосалициловой кислоты и 5 г/л серной кислоты. Оксидирование ведут при анодной плотности тока 1-3 А/дм 2 и температуре 20-40° С. Электролит перемешивают сжатым воздухом.

Трехкомпонентный электролит содержит 100 г/л сульфосали­циловой кислоты, 30 г/л щавелевой кислоты, 3 г/л серной кислоты.

Оксидирование ведут при режиме, аналогичном рекомендуе­мому для двухкомпонентного электролита. Для получения пленок толщиной около 100 мкм с высокими электроизоляционными свойствами поддерживают температуру электролита 30-40° С, а плотность тока 3-4 А/дм 2 .

12.1.2.Оксидирование цветных,тугоплавких металлов и сплавов

Помимо широко распространенных в промышленности мате­риалов — сталей и сплавов алюминия, оксидирование применяют и для цветных, тугоплавких и драгоценных металлов.

Оксидирование меди и ее сплавов

Оксидные покрытия на меди и ее сплавах используются для декоративной отделки изделий. В зависимости от состава сплава и условий оксидирования получаемые пленки окрашены в черный, си­ний или коричневый цвет. Их защитная способность невелика, по­этому в качестве противокоррозионных покрытий они пригодны только для легких условий эксплуатации. Для повышения защитной способности оксидных пленок их покрывают бесцветным лаком.

Оксидирование цинка и кадмия

Оксидные покрытия на цинке и кадмии также не могут слу­жить надежной защитой деталей от коррозии. Для повышения за­щитной способности рекомендуется покрывать их, как и для сплавов меди, бесцветным лаком или пропитывать минеральным маслом или смазкой.

Оксидирование хрома

Оксидные пленки различных цветов на хромовых гальваниче­ских покрытиях получают катодной обработкой деталей в растворах СгОз с добавкой солей других металлов.

Оксидирование титана

Титан и его сплавы отличаются низкой износостойкостью, что затрудняет их применение для деталей, работающих в условиях фрикционного износа. В резьбовых соединениях наблюдается задирание и наволакивание металла. Для устранения этих недостатков рекомендуется применять оксидные покрытия. Тонкие оксидные пленки улучшают фрикционные стойкость металла, изменяют окраску его поверхности.

Анодирование алюминия.

Для защиты изделий из алюминия от коррозии и укрепления структуры его поверхности применяется так называемое «оксидирование», которое создает на поверхности изделия толстую пленку. Оно может проходить в двух вариантах: химическое оксидирование в растворе хрома и анодирование с помощью анодной поляризации изделия в электролите. То есть анодирование – это процесс создания оксидной пленки на поверхности металлов и сплавов. Главная цель этой процедуры — уменьшить склонность металла к коррозии, а также улучшить внешний вид металлического изделия.

Наиболее частой технологией анодирования алюминия является так называемое сернокислое анодирование – по химическому составу анодного раствора (электролита). В результате процедуры анодирования происходит нарастание на поверхности алюминия толстого анодного покрытия с порами разного размера. Толщина покрытия и размеры пор зависят от концентрации серной кислоты в анодном электролите, температуры анодного раствора и плотности тока, поступающего через электролит на поверхность алюминия.

По своей структуре анодное покрытие состоит из пористого слоя и находящегося под ним барьерного. Толщина барьерного слоя зависит от состава электролита и технологических параметров. При анодировании барьерный слой образуется первым, и его толщина прямо зависит от величины плотности анодирования.

Чистый алюминий высшего качества анодируется лучше, чем сплавы с другими металлами. Внешний вид анодного покрытия и его свойства (износостойкость, коррозионная стойкость и т.п.) зависят как от типа алюминиевого сплава, так и от соблюдения технологии при его производстве. Размер, форма и распределение интерметаллидных (состоящих из двух и более металлов), частиц также влияют на качество анодирования. Химический состав алюминиевого сплава является особенно важным в изделиях, которые требуют блестящего анодирования, в этом случае необходимо, чтобы уровень нерастворимых частиц был как можно ниже.

Процесс анодирования состоит из трех этапов:

1. Подготовительный этап, в ходе которого алюминиевое изделие механически и электрохимически обрабатывается. Поверхность очищается, шлифуется и обезжиривается. Затем изделие помещается в щелочной раствор, для его протравливания. Последней стадией подготовки становиться погружение в кислотный раствор, где оно осветляется, после чего изделие тщательно промывается от кислоты.

2. Непосредственно этап химического анодирования алюминия. Для этого изделие подвешивают на специальные кронштейны и помещают в ванну с электролитом между двумя катодами. В качестве электролитов могут выступать растворы серной, щавелевой, хромовой и сульфосалициловой кислот, иногда с добавлением органической кислоты или соли. Серная кислота является самым распространенным электролитом, однако с его помощью не удается качественно обработать изделия с мелкими отверстиями или зазорами. Для этих целей лучше подходят хромовые кислоты. Щавелевая кислота в свою очередь создает наилучшие изоляционные покрытия разных цветов. Разные концентрации кислот и плотность тока дают разные результаты конечной продукции. Повышение температуры и понижение плотности тока дает мягкую и пористую пленку. При понижении температуры и повышении плотности тока покрытие увеличивает свою твердость. Диапазон температур в сернокислом электролите колеблется от 0 до 50 градусов по Цельсию, а диапазон плотности от 1 до 3 А/дм2 (Ампер на дециметр в квадрате). Концентрация электролита может колебаться в пределах 10-20 % от объема в зависимости от необходимости.

В процессе анодирования анодные ячейки, включая поры образуют шестигранную структуру, которая, как считают специалисты, выполняет принцип минимальности энергии и не зависит от применяемого типа электролита. Шестигранная форма имеет энергетическое происхождение.

Толщина анодного покрытия увеличивается с увеличением длительности анодирования. Однако степень роста толщины зависит от нескольких факторов, таких как тип электролита, плотность тока, длительность обработки и т.д. Первоначально происходит быстрое и постоянное увеличение фактической толщины, а затем начинается уменьшение скорости роста толщины, пока не наступит стадия, при которой толщина остается приблизительно постоянной, не смотря на продолжающуюся подачу электрического тока. Это связано с тем, что в ходе анодирования происходит как непрерывный рост толщины покрытия, так и его растворение под воздействием электролита (раствора серной кислоты).

Размеры анодных ячеек прямо зависят от параметров анодирования. С увеличением напряжения размеры анодной ячейки увеличиваются, а количество пор соответственно уменьшается. Соотношение между размером ячеек и напряжением приблизительно линейное, то есть чем больше напряжение, тем больше размеры ячейки.

3. Третьим и важнейшим этапом становится этап закрепления. Так как после анодирования поверхность изделия становится пористой и мягкой, возникает необходимость закрыть поры. Эта процедура проводится с помощью погружения изделия в нагретую пресную воду, либо с помощью обработки паром, либо специализированным раствором. Однако если изделие планируется впоследствии покрасить, то закрепление не производится, так как краска сама заполняет пустое пространство в порах.

Для цветного анодирования применяется четыре метода:

1. Пропитка пористого слоя специальными красителями (метод адсорбции). После ванны с электролитом, изделие погружают в раствор с красителем, разогретым до определенной температуры (55-75 град. по Цельсию), на некоторое время (от 5 до 30 минут), а затем дополнительно уплотняют, чтобы увеличить окрашенный слой.

2. Электрохимическое осаждение в поры различных металлов (метод электролитического окрашивания, оно же черное анодирование алюминия) – это получение сначала бесцветной анодной пленки, а затем продолжение процесса в кислом растворе солей некоторых металлов (меди, марганца, олова и т.д.). Цвет готового изделия получается от бронзового до черного.

3. Специальное легирование за счет выпадения частиц в объеме пористого слоя, но не в самих порах – метод интегрального окрашивания. При этом методе, в раствор электролита для анодирования добавляют органические соли, благодаря которым и происходит покраска изделия.

4. Электролитическое окрашивание с помощью специального легирования за счет дополнительного расширения пор вблизи их дна (метод интерференционного окрашивания). Технологически сходен с методом интегрального окрашивания, но позволяет получить большее количество оттенков, благодаря формированию специального светоотражающего слоя.

В точилках Профиль К03 анодированию в обязательном порядке подвергается рамка поворотного механизма. Эта деталь постоянно подвергается нагрузке во время заточки и трению, от перемещающихся по ней зажимов. Анодирование производится для защиты от чрезмерно быстрой выработки поверхности рамки, оно позволяет укрепить рамку повысив ее износостойкость.

Peugeot 307 SW Серебристый Пижон. › Бортжурнал › Анодирование Алюминия (суппорта). Часть 1я теоретическая.

Тут народ суппорта красит. А я вот думаю, что красить не надо т.к. через краску теплоотдача хуже, да и краску надо не пойми какую. «стандартная» скорее всего, облезет. А красить по фень-шую — со всеми грунтами и лаками — ну как его нафиг. И теплоотдача опять-таки.

Чего хочется?
— защитить поверхность от коррозии (в частности — зимних «коктейлей»)
— сделать красиво
Допустим, суппорта я очищу от отложений и даже шлифану. Но долго эта красота не продержится. Хочется сохранить гладкую поверхность и придать ей какого-нибудь ядрёного цвета. Думаю, анодирование для этой цели будет в самый раз.

Что надо?
— серная кислота
— щелок
— пластиковый таз
— свинцовые катоды
— блок питания на 20 или бОльше Вольт, наверное, можно сварочный инвертор
— краска для одежды или краска для анодирования
— обезжириватель (какой — ?)
— пищевая сода, вода, резиновые перчатки (это для безопасности)

Как делать?
— промыть водой с мылом
— протреть тряпкой, смоченной в обезжиревателе
— 4 л дистиллированной воды, 45 мл щелока. Погрузить на 3 минуты — вынуть — тщательно ополоснуть. (снятие оксидного слоя)
— повесить в таз, свинцовые катоды — вокруг. Минимум — с 2х сторон.
— дистиллированная вода / аккумуляторная кислота 1:1
— + на деталь, — на катоды.
— На каждую тысячу квадратных сантиметров поверхности детали вам понадобится ток в 12 ампер.
— выдержать 45 минут. На поверхности появятся пузырьки, деталь станет сначала коричневой, а затем желтой.
— Краску смешать с дистиллированной водой и подогреть до 40-60 С
— Вынуть деталь — промыть в дистиллированной воде.
— Погрузить в ванну с разогретым раствором краски на 15 минут.
— Вынуть/погрузить в кипящую дист.воду на 30 минут

Теперь — ЗАЧЕМ
Конъспектъ отседова: promplace.ru/obrabotka-me…ovanie-aluminiya-1486.htm
«Алюминий на открытом воздухе быстро окисляется и образует на поверхности защитную микропленку, которая делает металлоизделия из алюминия химически более инертными. Однако эта естественная защита слишком мала, поэтому алюминий и его всевозможные сплавы не вечны: со временем они легко подвергаются коррозии.
Защитить изделия из алюминия, сделать их более твердыми и долговечными можно двумя способами: окрасить их с помощью порошковых красок или оксидировать, т.е. искусственно создать на его поверхности толстую пленку. Оксидирование в свою очередь подразделяется на два подвида: химическое оксидирование в растворах хрома и собственно анодирование с помощью анодной поляризации изделия в электролите.»

ТЕХНОЛОГИЯ АНОДИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ
— Подготовительный этап: механическая (очищение поверхности, шлифовка и обезжиривание) электрохимическая (травление в щелочном растворе, осветление в кислотном) обработки и промывка. Промывка проводится в несколько стадий, так как крайне важно удалить остатки кислоты даже в труднодоступных участках изделия.

— Химическое анодирование в растворе серной, щавелевой, хромовой и сульфосальциловой кислот иногда с добавлением органической кислоты или соли. Серная кислота — самый распространенный электролит, однако он не подходит для сложных изделий с мелкими отверстиями или зазорами. Для этих целей лучше подходят хромовые кислоты. Щавелевая кислота в свою очередь создает наилучшие изоляционные покрытия разных цветов.
Чем выше температура и ниже плотность тока, тем быстрее происходит анодирование, пленка получается мягкая и очень пористая.
Соответственно чем ниже температура и выше плотность тока, тем тверже покрытие.
Диапазон температур в сернокислом электролите колеблется от 0С до 50С
Диапазон плотности от 1 до 3 А/дм2.
Концентрация электролита 10-20 % от объема
— Закрепление — непосредственно после анодирования поверхность изделия выглядит очень пористой. Чем больше пор — тем мягче поверхность. Поэтому, чтобы изделие получилось крепким и долговечным, поры нужно закрыть. Сделать это можно, окунув изделие в почти кипящую пресную воду, обработав под паром, либо поместив в специализированный «холодный» раствор.

Твердое анодирование алюминия — берется не один электролит, а несколько в определенной комбинации. Так одна из запантентованных методик подразумевает смешение серной, щавелевой, винной, лимонной и борной кислот в пропорции 70-160/30-80/5-20/2-15/1-5 г/л. и постепенным увеличением плотности тока с 5 до 28 В. при температуре раствора до 25 градусов по Цельсию. Твердость покрытия достигается благодаря изменению структуры пористых ячеек анодной пленки.

Цветное анодирование алюминия — производится как до, так и после расположение детали в электролите. Бывает 4 видов:
— адсорбационное окрашивание — происходит сразу после перемещения элемента из ванной с электролитом, т.е до заполнения пор. Деталь погружают в раствор с красителем, разогретым до определенной температуры (обычно — 55С-75С), на 5 — 30 минут, а затем дополнительно уплотняют, чтобы увеличить окрашенный слой.
— электролитическое — оно же черное анодирование алюминия — получение сначала бесцветной анодной пленки, а затем продолжение процесса в кислом растворе солей некоторых металлов. Цвет готового изделия получается от слабобронзового до черного.
— интерференционное окрашивание — то же, что и предыдущее, но позволяет получить большее количество оттенков благодаря формированию специального светоотражающего слоя.
— интегральное окрашивание — в раствор электролита для анодированию добавляют органические соли, благодаря которым и происходит покраска изделия.

Теперь отседова: strport.ru/elektrooborudo…a-v-domashnikh-usloviyakh
«Уклон» в сторону «домашки»:
— Самые механически прочные и стойкие пленки получаются при низкотемпературном тонкослойном анодировании»
— Толщина защитного анодного слоя обычно составляет 0,05 миллиметров.
— Полезно отполировать изделия до зеркального блеска
— анодный слой не маскирует дефекты поверхности — они будут заметны и на обработанном изделии.
— Перед гальваникой алюминий нужно хорошо обезжирить. Не стоит держать металл в горячем едком натрии или калии, как это рекомендуется в заводских технологиях, потому что заметно портится чистота поверхности. Лучше использовать кусок хозяйственного мыла и зубную щетку
Сначала промойте изделие в теплой воде, затем в холодной.
Очень эффективно действует стиральный порошок: его нужно растворить в горячей воде в пластиковой емкости. Затем следует высыпать туда изделия и хорошо потрясти посудину. После промывки тщательно высушите детали горячим воздухом. Не переживайте за мелкие следы жира: после обезжиривания изделие в руки брать можно, потому что слой жира с пальцев окисляется кислородом моментально.

— Электролитом для анодирования в домашних условиях служит раствор в дистиллированной воде серной кислоты. Можно использовать и обычную воду из крана, но если можете взять дистиллированную – лучше выбрать её, так как в первом случае немного портится равномерность процесса — распределение на поверхности детали плотности тока.
— кислота продается в разбавленном виде до плотности 1,27 грамм на сантиметр кубический под названием «Электролит для свинцового аккумулятора». Нужно этот электролит смешать с дистиллированной водой в пропорции 1:1.
! рекомендуется лить электролит в емкость с водой тонкой струей, постоянно помешивая стеклянной палочкой. И лучше одеть защитные очки! При попадании кислоты на одежду или кожу следует её немедленно смыть струей воды и промыть раствором соды. !

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Оксидирование алюминия и его сплавов широко применяется для защиты от коррозии. Искусственные окисные пленки служат прекрасной грунтовкой, хорошо адсорбируют красители и в ряде случаев окрашиваются в красивые цвета для декоративных целей. Окисные пленки алюминия, гидратированные в большей или меньшей степени, имеют микропористую структуру. Толщина пленки обычно составляет 3—20 мкм; такая пленка надежно защищает от коррозии, особенно после пропитки ее наполнителями; жаростойкость пленки достигает 1500 °С, а теплопроводность 0,001—0,003 кал/(см-сек-град). Оксидная пленка обладает большой твердостью и высокими электроизоляционными свойствами,

Оксидирование алюминия и его сплавов проводят электролитическим и химическим способами.

При анодировании алюминия требуется тщательное обезжиривание изделий в одном из растворов. Детали с точными размерами обезжиривают в органических растворителях. Сильно загрязненные детали неплакированного дуралюмина травят в 5%-ном растворе гидроокиси натрия при 50— 60 °С.

После промывки в горячей и холодной воде изделия осветляют в 50%-ной азотной кислоте или в смеси кислот—хромовой (100 г/л) и концентрированной серной (10 г/л) при комнатной температуре для удаления медьсодержащих составляющих сплава. Кремнистые сплавы (например, Ал 2, Ак), а также сплавы А1—Си—Mg осветляют в растворе состава (в объемн. %): HN03—50, HF (40 % -ный) —2—3, Н20—48.

Кремнистые и кремнистоцннковые алюминиевые сплавы осветляют в растворе172, содержащем следующие компоненты (в г/л): НN03—4004-600; H2S04—200-=-300; NH4F—100^200.

Детали выдерживают в растворе без подогрева в течение 10—15 сек, затем после осветления промывают холодной проточной водой и переносят в ванну для оксидирования. Этот раствор отличается высоким качеством осветления и устойчивостью в эксплуатации.

Анодное оксидирование алюминия и его сплавов производится в сернокислых, хромовокислых и щавелевокислых электролитах.

Сернокислый электролит применяется почти для всех алюминиевых сплавов, имеющих промышленное значение, при анодировании для защиты от коррозии, для декоративной отделки, для получения толстых окисных пленок, обладающих твердостью и высокими термо- и электроизоляционными свойствами.

Для защиты от коррозии с последующим хроматным наполнением и для окрашивания используют 20%-ную H0SO4. Изделия оксидируют с применением постоянного тока, подвешивая их в качестве анодов в стальные ванны, облицованные изнутри свинцом; катодом служат свинцовые пластины. Если оксидирование имеет защитно-декоративное назначение, его проводят при рабочей температуре 20±5 °С, анодной плотности тока 1,0.

Наиболее простым и экономичным способом повышения коррозионной стойкости является пассивирование пленки в 10%-ном растворе хромовокислого калия К2СГ2О7 при температуре кипения в течение 15—20 мин. При этой обработке пленка окрашивается в характерный лимонно-желтый цвет.

Для декоративного окрашивания ализариновыми красителями наиболее пригодны оксидные пленки, полученные из сернокислых электролитов. Для окраски изделия погружают в 1%-ный водный раствор красителя, применяющегося для крашения шерстяных тканей, при 70—80 °С на 2—3 мин.

После пассивирования или пропитки красителем на изделия наносят прозрачные лаки.

Помимо широко распространенного электрохимического процесса оксидирования, искусственные окисные пленки получают при погружении изделий в соответствующие растворы без подвода электрического тока.

Пленки, полученные химическим путем, значительно уступают анодным пленкам по механическим, защитным, адгезионным и, в особенности, электрическим и оптическим свойствам. Главное преимущество химического метода оксидирования заключается в возможности одновременной обработки большого количества деталей без подключения к источнику тока; при этом методе отпадает необходимость в специальном оборудовании и снижается потребность в электрической энергии.

Химическая обработка алюминия и его сплавов в кислой среде, содержащей шестивалентный хром и ионы фтора называется хроматированием.

В зарубежной практике хроматирование широко применяют при подготовке поверхности алюминия к окраске. Пленки, полученные при хроматированнн, состоят из окиси алюминия с включениями хромата алюминия; толщина слоя колеблется от 0,1 до 1 мкм. Полученные пленки отличаются высокой прочностью к истиранию, при деформации не растрескиваются, обладают незначительным электрическим сопротивлением и поэтому не препятствуют сварке.

В отечественной промышленности168 при подготовке поверхности алюминия и его сплавов под окраску нашли применение хроматно-фосфатные и хроматно-содовые растворы. Пленки, полученные из этих растворов, характеризуются низкой степенью кристалличности, поэтому их считают аморфными.

Для нейтрализации щелочи, оставшейся в порах пленки, и для заполнения пор пассиватором оксидированные изделия обрабатывают в 2%-ном растворе Сг03 при комнатной температуре в течение 2—5 сек.

При химическом оксидировании образуется мягкая пленка толщиной 2—3 мкм, обладающая хорошей адгезией к металлу.

Для проверки толщины оксидной пленки на поверхность изделия наносят одну каплю раствора следующего состава: бихромат калия — 3 г; соляная кислота (плотность 1,19 г/см3) —25 мл вода —75 мл.

Позеленение капли указывает на разрушение оксидной пленки. Время до начала позеленения при температуре 15—20 °С не должно быть менее 2 мин.

Для испытания электроизоляционных свойств пленки деталь подсоединяют к сети переменного тока. Напряжение в сети должно соответствовать минимальному пробивному напряжению, допустимому при эксплуатации.

Бракованные детали травят в щелочном растворе и повторно оксидируют.

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов

ЭФХМО ТХОМ Лекция 11

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов

Оксидные покрытия, получаемые электрохимическим и химическим способом, существенно отличаются по составу, структуре и толщине. Но в механизме их образования существуют общие закономерности. Растворение плёнки в обоих случаях является результатом её взаимодействия с раствором. При химическом оксидировании в растворе хроматов под их влиянием на поверхности формируется тонкая, беспористая плёнка. Увеличение её толщины возможно лишь при введении в раствор активаторов – ионов F – или SiF₆ 2– . Активаторы нарушают сплошность плёнки, дают возможность проникновения раствору к поверхности и роста оксидного покрытия. Скорость роста плёнки при химическом оксидировании ниже, чем при электрохимическом, поэтому плёнки получаются на порядок меньшей толщины.

Для химического оксидирования алюминия и его сплавов используют следующие электролиты.

1) Щёлочно-хроматные. В них формируются плёнки толщиной не более 2 мкм, низкой механической прочности. Их применяют в качестве грунта под лакокрасочные покрытия.

2) Фосфатно-хроматно-фторидные. Толщина формируемых в них плёнок 3–4 мкм, они обладают лучшими свойствами. Поэтому эти плёнки можно использовать в качестве антикоррозионных покрытий.

3) Хроматно-фторидные. Формируемые в них плёнки обладают низким электросопротивлением.

Окраска плёнок зависит от их толщины, состава раствора, легирующих компонентов обрабатываемого сплава. Включение соединений шестивалентного хрома придаёт золотисто-жёлтую окраску, трёхвалентного хрома – зеленоватый оттенок. Слабо жёлтая окраска с зеленоватым оттенком характерна для плёнок малой толщины.

Составы используемых растворов, г/л:

1) 40–60 Na₂CO₃, 2–3 NaOH, 10–20 Na₂CrO₃. Температура раствора 80–100°С, продолжительность обработки 5-20 мин. Отклонение от оптимальной температуры ухудшает качество покрытия.

2) 3–4 CrO₃, 3–4 Na₂SiF₆. Температура раствора 15–25°С, продолжительность обработки 5 мин. При выработке раствора температура повышается до 80°С, продолжительность обработки увеличивается до 20 мин.

3) 5–8 CrO₃, 40–50 Н₃PO₄, 3–5 NaF. По мере выработки раствора продолжительность обработки увеличивают от 5 до 20 мин.

Недоброкачественные покрытия удаляют обработкой их в течение 5–10 мин при 90–95°С в растворе, содержащем 150–180 г/л CrO₃.

Оксидные покрытия чёрных, цветных и благородных металлов

Оксидные покрытия стали

Оксидирование чёрных металлов называется воронением. С давних пор применялось химическое оксидирование – щёлочное и кислотное. Электрохимическим способом получают более толстые и качественные покрытия, но этот способ менее распространён по сравнению с химическим.

При щёлочном оксидировании в горячих растворах гидроксида натрия (при 140–160°С) на углеродистой и низколегированной стали формируются оксидные плёнки толщиной 1–3 мкм, чёрного, с синеватым оттенком цвета; на высоколегированных сталях – от тёмно серого до тёмно-коричневого цвета. Они состоят в основном из оксида железа Fe₂O₃ и примеси оксидов легирующих компонентов обрабатываемого сплава.

Кислотное оксидирование проводят в растворах фосфорной кислоты или монофосфатов железа, цинка с добавками окислителей – нитратов бария, калия, пероксида марганца. Оно занимает промежуточное положение между процессами оксидирования и фосфатирования. Получаемые плёнки достигают толщины 5–6 мкм и состоят в основном из труднорастворимых фосфатов. Их защитные свойства лучше, чем у плёнок, полученных щелочным оксидированием. Недостаток процесса – малая стабильность растворов по сравнению со щелочными.

Перед нанесением оксидно-фосфатных покрытий проводят активирование деталей в 5–10%-ном растворе фосфорной кислоты.

Независимо от способа получения оксидные и оксидно-фосфатные покрытия после промывки для улучшения защитных свойств подвергают химической обработке в растворах хроматов, пропитке минеральным маслом, ингибированными смазками или гидрофобизации.

Оксидные покрытия серебра

Оксидные или смешанные оксидно-солевые плёнки тёмно-коричневого или чёрного цвета на серебре получают химической или электрохимической обработкой. В первом случае большое распространение получили растворы на основе серной печени. Этот препарат получают сплавлением в течение 20–30 мин смеси 2-х массовых частей серы и 2-х частей карбоната калия K₂CO₃. Полученный однородный сплав после охлаждения измельчают и растворяют в воде. На 100 частей воды – 2–3 части серной печени. Готовый раствор необходимо использовать в течение 12 часов. Обработку серебряных деталей или покрытий ведут в этом растворе 2–3 мин при температуре 60–70°С. Серная печень легко поглощает влагу, поэтому препарат следует сохранять в закрытой посуде.

Для декоративной отделки серебряных изделий можно использовать двухкомпонентные растворы следующих составов, г/л:

1) 5 серной печени, 10 карбоната аммония (NH₄)₂CO₃;

2) 15 серной печени, 40 хлорида аммония NH₄Cl.

В этих электролитах в зависимости от продолжительности обработки формируются плёнки светло-серого или тёмно-голубого цвета.

Покрытия тёмно-синего, почти чёрного цвета получают при анодной обработке в электролите, г/л: 25-30 Na₂S, 15-20 Na₂SO₄×10 H₂O, 5-10 H₂SO₄. Эти компоненты в указанной последовательности вводят в воду, после чего добавляют 3-5 мл/л ацетона. Режим оксидирования: анодная плотность тока (0,1-0,5) А/дм 2 , температура 18-25°С продолжительность 3-5 мин.

Оксидные покрытия интенсивного чёрного цвета, отличающиеся несколько бóльшей стойкостью против коррозии, можно получить с применением переменного тока плотностью (0,6-0,7) А/см 2 при температуре 60-80°С в электролите, содержащем 0,05 г/л перманганата калия KMnO₄.

На поверхности серебра и его сплавов возможно формирование покрытий различных цветов, но они обладают плохой механической стойкостью.

Фосфатные покрытия

ЭФХМО ТХОМ Лекция 11

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов

Оксидные покрытия, получаемые электрохимическим и химическим способом, существенно отличаются по составу, структуре и толщине. Но в механизме их образования существуют общие закономерности. Растворение плёнки в обоих случаях является результатом её взаимодействия с раствором. При химическом оксидировании в растворе хроматов под их влиянием на поверхности формируется тонкая, беспористая плёнка. Увеличение её толщины возможно лишь при введении в раствор активаторов – ионов F – или SiF₆ 2– . Активаторы нарушают сплошность плёнки, дают возможность проникновения раствору к поверхности и роста оксидного покрытия. Скорость роста плёнки при химическом оксидировании ниже, чем при электрохимическом, поэтому плёнки получаются на порядок меньшей толщины.

Для химического оксидирования алюминия и его сплавов используют следующие электролиты.

1) Щёлочно-хроматные. В них формируются плёнки толщиной не более 2 мкм, низкой механической прочности. Их применяют в качестве грунта под лакокрасочные покрытия.

2) Фосфатно-хроматно-фторидные. Толщина формируемых в них плёнок 3–4 мкм, они обладают лучшими свойствами. Поэтому эти плёнки можно использовать в качестве антикоррозионных покрытий.

3) Хроматно-фторидные. Формируемые в них плёнки обладают низким электросопротивлением.

Окраска плёнок зависит от их толщины, состава раствора, легирующих компонентов обрабатываемого сплава. Включение соединений шестивалентного хрома придаёт золотисто-жёлтую окраску, трёхвалентного хрома – зеленоватый оттенок. Слабо жёлтая окраска с зеленоватым оттенком характерна для плёнок малой толщины.

Составы используемых растворов, г/л:

1) 40–60 Na₂CO₃, 2–3 NaOH, 10–20 Na₂CrO₃. Температура раствора 80–100°С, продолжительность обработки 5-20 мин. Отклонение от оптимальной температуры ухудшает качество покрытия.

2) 3–4 CrO₃, 3–4 Na₂SiF₆. Температура раствора 15–25°С, продолжительность обработки 5 мин. При выработке раствора температура повышается до 80°С, продолжительность обработки увеличивается до 20 мин.

3) 5–8 CrO₃, 40–50 Н₃PO₄, 3–5 NaF. По мере выработки раствора продолжительность обработки увеличивают от 5 до 20 мин.

Недоброкачественные покрытия удаляют обработкой их в течение 5–10 мин при 90–95°С в растворе, содержащем 150–180 г/л CrO₃.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Оксидирование

Содержание статьи

• Применение оксидирования для металла

• Алюминий
• Сталь
• Титан
• Технология

• Анодное
• Микродуговое
• Холодное
• Щелочное
• Низкотемпературное
• Электрохимическое

В современном мире имеется большое количество методов, которые используются для борьбы с образованием коррозии на поверхности металлов. Метод образования оксидной пленки является одним из самых эффективных.

Оксидирование металла

Оксидирование представляет собой особый вид процедуры покрытия металлического материала оксидной пленкой. В результате данного процесса на металлической поверхности появляется тонкая пленка, которая выполняет барьерную функцию. Она защищает материала от попадания воздуха и влаги.

Оксидирование металла является одним из самых действенных методов для его защиты от образования на поверхности ржавчины. Пленка покрывает его достаточно плотным слоем. После проведения процедуры все процессы окисления металла полностью прекращаются. В итоге изделия, которые обработаны методом оксидирования, служат дольше и сохраняют свои привлекательные внешние качества на долгие годы.

Данная процедура обработки разных видов изделий применяется не только для того, чтобы защитить металлические изделия от коррозии. Данная ее функция известна многим. Однако в некоторых ситуациях она используется для того, чтобы придать металлическому изделию декоративные качества.

Сегодня процедуре оксидирования подвергаются многие виды металлов.

В связи с этим выделяют:

Оксидирование алюминия

Данная процедура встречается достаточно частою. Для нее используется:

Анодное оксидирование алюминия

Химическое оксидирование алюминия

Электрохимическое оксидирование алюминия

В результате после обработки металл получает небольшой слой оксидной пленки, которая обладает отличными защитными качествами.

Сама процедура не отнимает много времени. Она проводится после предварительной подготовки металла. Его поверхность должна быть чистой и обезжиренной, чтобы оксидная пленка имела лучшее сцепление с алюминием.

Для алюминия применяется еще технология под название цветное оксидирование алюминия. Благодаря этому на поверхности металла образуется пленка определенного цвета. Этот процесс носит декоративный характер. Эффект от этого метода длится достаточно продолжительный период времени.

Оксидирование стали

Сегодня не редко проводится оксидирование стальных изделий. Они являются подверженными образованию коррозийной пленки.

Химическое оксидирование стали

Для обработки стального материала применяется химический вид оксидирования. Он заключается в том, что сталь погружается в специально приготовленный кислый раствор, который способствует образованию на поверхности стали оксидную пленку. Она обладает небольшой толщиной. Однако у нее высокий уровень прочности.

Перед тем, как металл будет обработан оксидирующим веществом, его тщательным образом подготавливают. Для этого используются специальные средства для удаления загрязнений и жирной пленки.

Оксидирование титана

Как известно такой металл, как титан и его сплавы обладают низким уровнем износостойкости. Для того чтобы металл приобрел прочность и твердость применяются разные методы. Одним из них является оксидирование. Благодаря нему на поверхности металла появляется защитная пленка, которая увеличивает прочность титана в разы.

Таблица 1. Оксидирование металла — подготовка поверхности.

Технология оксидирования

Технология заключается в том, чтобы создать такие условия, чтобы на металлической поверхности образовалась оксидная пленка, предотвращающая проникновение кислорода и воды. Для этого используются специализированные растворы и подводится электрический ток при необходимости. Процесс может проводиться и холодным методом и горячим. Выбор метода зависит от вида металла.

Перед началом процедуры все металлы проходят подготовку. Это является первым этапом. На нем с поверхности удаляются все загрязнения. Также она обезжиривается.

Затем металл опускают в ту или иную среду и под действием внешних агрессивных условий определенного вида на них образуется плотная оксидная пленка.

Виды оксидирования

Сегодня используется большое количество видов. Они представлены следующими категориями:

Анодное оксидирование

Этот вид является достаточно распространенным. Он представляет собой образование на металле оксидной пленки для предотвращения появления коррозии методом их поляризации их анодов в среде, которая создается при помощи подключения электрического тока. Данный метод применяется для таких металлов, как алюминий, магний, титан.

Микродуговое оксидирование

Данная процедура заключается в том, что оксиды многих метало, которые были получены методом электрохимического окисления, подвергаются химической модификации с использованием электрического тока. Благодаря периодически возникающим электрическим импульсам на поверхности металлов появляется плотная пленка, которая служит надежной защитой от появления коррозии. Данная процедура носит еще одно название плазменно-электролитическое оксидирование. Оно используется лишь на небольшом количестве предприятий.

Холодное оксидирование

Эта процедура применяется только по отношению к стальным материалам разного типа. Ее еще называют чернением.

Щелочное оксидирование

Сегодня не редко для обработки металлов используется щелочная среда. Для проведения данного процесса идеально подходят поверхности из стали. Технология проведения щелочного оксидирования предусматривает изготовление щелочной среды для того, чтобы при взаимодействии с металлом на его поверхности в результате взаимодействия образовалась оксидная пленка.

Низкотемпературное оксидирование

Данный вид процесса образования оксидной пленки является нейтральным. В процесс используется метод нагревания до невысоких температур, что обеспечивает покрытие металла слабой оксидной пленкой.

Электрохимическое оксидирование

Этой процедуре подвергаются разные виды металлов. Металлы погружаются в среду электролита.

Таблица 2. Составы растворов для декапирования.

Таблица 3. Составы растворов для окрашивания алюминия в черный цвет.

Таблица 4. Составы растворов для окрашивания алюминия в серый цвет.

Таблица 5. Составы растворов для окрашивания алюминия в зеленый цвет.

Таблица 6. Составы растворов для окрашивания алюминия в оранжевый цвет.

Таблица 7. Составы растворов для окрашивания алюминия в желто-коричневый цвет.

Статьи по теме

Антикоррозионные средства

Антикоррозионные пигменты классифицируются на: цинковые крона, алюминий три-полифосфаты и слюдянистую окись железа.

Защита трубопроводов от коррозии

Сегодня без разных видов трубопроводов невозможно представить себе жизнью Они находятся практически в каждом населенном пункте и обеспечивают коммуникации. Производств труб для прокладки под землей осуществляется из металлов самых разных типов.

Процесс коррозии

В современном мире из металлов самых разных видов производится большое количество продукции. Металлические материалы присутствуют в разных отраслях промышленности в виде станков и машин, инструментов.

Оксидированная медь

Обращает на себя внимание тот факт, что крыши многих старинных сооружений, изготовленные из меди, хорошо сохранились до сегодняшнего дня. Всё дело в том, что медь естественным образом подвергается окислению.

Оксидирование алюминия

Данный метод обработки элементов и деталей является востребованным за счет повышения их антикоррозийной устойчивости. Оксидирование алюминия осуществляется для обеспечения его защиты, необходимой в случае продолжительного хранения изделий, при их подготовке к покраске, с целью улучшения внешнего вида и т.д. Нужны услуги профессионалов? Можете на нас положиться!

Наши цены

Наименование услуги

Выполняем гальваническое покрытие любой сложности

Сохраняем точные размеры деталей

Используем современную автоматическую гальваническую линию

Предлагаем выгодные цены

Дополнительные услуги

Примеры наших работ

Наши лицензии

Отзывы о компании

Наша компания занимается производством метизов и штампованной продукции. Для увеличения коррозионной устойчивости часто приходится покрывать изделия цинком, да и внешний вид получается более «товарным». На протяжении последних двух лет активно сотрудничаем с компанией «Элхим» – качество работы всегда на высочайшем уровне, стоимость услуг вполне доступная.

Хочу выразить искреннюю благодарность специалистам компании Элхим за своевременную помощь в работе, без вашей поддержки своевременно завершить выпуск продукции нам бы точно не удалось! Отдельно отмечу профессиональное отношение к клиентам и наличие вполне современного оборудования, которому под силу выполнить задачи любого уровня сложности.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Химическое оксидирование — алюминий

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов проводят с целью защиты изделий от коррозии или в качестве грунта под окраску. [1]

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов осуществляют в растворах, содержащих 17 — 20 кг / м3 Na2CrO4, 57 — 60 кг / м3 Na2CO3, 1 — 1 5 кг / м3 Na2O — SiO2 при 85 — 90 С в течение 8 — 10 мин. [2]

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов ведут в растворах, содержащих щелочь и хроматы щелочных металлов. Предварительно обезжиренные в щелочном растворе изделия оксидируют в течение 10 — 15 мин в стальной ванне при 85 — 100 С в водном растворе 50 г / л кальцинированной соды и 15 г / л хромовокислого натрия. Полученную пленку закрепляют обработкой в растворе хромового ангидрида. [3]

Химическое оксидирование алюминия и алюминиевых сплавов производится в растворах, содержащих щелочь и хроматы щелочных металлов. Предварительно обезжиренные в щелочном растворе изделия оксидируются в течение 10 — 15 мин. [4]

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов осуществляют в щелочных хромистых растворах состава ( г / л): Na2CrO4 — 15; NaOH — 2 5 и Na2CO3 — 50 при температуре 90 — 95 С в течение 5 — 10 мин. Образуются пленки толщиной 3 1 мкм с невысокими механическими и диэлектрическими свойствами. Процесс простой, быстрый и не требует специального оборудования. [5]

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов осуществляют в щелочных хромистых растворах состава ( г / л): Na2CrO4 — 15; NaOH — 2 5 и Na2COs — 50 при температуре 90 — 95 С в течение 5 — 10 мин. Образуются пленки толщиной 3 — 4 мкм с невысокими механическими и диэлектрическими свойствами. Процесс простой, быстрый и не требует специального оборудования. [6]

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов осуществляют в щелочных хромистых растворах состава ( г / л): Na2CrC4 — 15; NaOH — 2 5 и Na2COa — 50 при температуре 90 — 95 С в течение 5 — 10 мин. Образуются пленки толщиной 3 — 4 мкм с невысокими механическими и диэлектрическими свойствами. Процесс простой, быстрый и не требует специального оборудования. [7]

Процесс химического оксидирования алюминия и его сплавов включает в себя основные операции: а) химическое обезжиривание в растворе, содержащем 50 г / л трифосфата натрия, 5 — 10 г / л едкого натра и 10 — 30 г / л жидкого стекла; температура 50 — 60 С, продолжительность 3 — 5 мин. Механизм процесса анодного оксидирования трактуется исследователями различно. Считают, что алюминий, растворяясь на аноде, образует гидрат окиси алюминия, который затем дегидратируется и твердеет с образованием окислов алюминия. Такое объяснение образования плотной окисной пленки не разделяется многими исследователями. [8]

Пленка, получаемая при химическом оксидировании алюминия , состоит из гидроокиси и хроматов алюминия. Она имеет желтоватую окраску и несколько разрыхленную поверхность и по своей устойчивости против коррозии уступает пленкам, получаемым при анодном оксидировании алюминия. [9]

В табл 119 приведены составы растворов для химического оксидирования алюминия и его сплавов и режимы их работы. [10]

Перед изложением состава растворов и условий для химического оксидирования алюминия уместно рассмотреть некоторые особенности механизма образования окисных и других пленок на металлах. [11]

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов применяется для повышения коррозионной стойкости изделий сложной конфигурации, электромеханическое оксидирование которых невозможно или затруднительно, а также для подготовки поверхностей под лакокрасочные покрытия. [12]

Пленки, полученные при химическом оксидировании, имеют незначительную толщину ( 2 — 3 мкм) и уступают по защитным и механическим свойствам оксидным пленкам, полученным электрохимическим методом. Поэтому химическое оксидирование алюминия имеет ограниченное применение. [13]

Поверхность алюминия покрыта естественной пленкой, однако искусственная пленка отличается большей прочностью и стойкостью. Различают электрохимическое и химическое оксидирование алюминия . [14]

Пленки, полученные при химическом оксидировании, имеют незначительную толщину ( 2 — 3 мк) и значительно уступают по защитным свойствам оксидным пленкам, получаемым электрохимическим методом. По этой причине химическое оксидирование алюминия и его сплавов имеет ограниченное применение. [15]

ОКСИДИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Алёна Моисеева 3 лет назад Просмотров:

1 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Инженерная защита окружающей среды» А.Г. Мохов ОКСИДИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ Екатеринбург

2 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Инженерная защита окружающей среды» А.Г. Мохов ОКСИДИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ Методические указания к лабораторной работе 24А для студентов дневной и заочной форм обучения всех специальностей Екатеринбург

3 УДК 54: М 86 Мохов А.Г. Оксидирование алюминия и его сплавов: методические указания к лабораторной работе 24а. Екатеринбург: РИО УрГУПС, с. Методические указания составлены в соответствии с учебной программой общетеоретической части по дисциплине Коррозия и защита металлов для студентов дневной и заочной формы обучения всех специальностей. В методических указаниях рассмотрены вопросы по электрохимическому оксидированию алюминия, реакции, протекающие при электролизе с нерастворимым анодом, приведен порядок выполнения опытов, даны рекомендации по составлению отчета. Методические указания разработаны коллективом преподавателей под редакцией доц. А.Г. Мохова. Рекомендуется к изданию по решению кафедры «Инженерная защита окружающей среды» (протокол 2, от ). Автор: Рецензент: А.Г. Мохов, доцент кафедры «Инженерная защита окружающей среды», канд. техн. наук (УрГУПС). В. Н. Соколов, доцент кафедры «Инженерная защита окружающей среды», канд. техн. наук (УрГУПС). Уральский государственный университет путей сообщения (УргУПС),

4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 24а ОКСИДИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ Тема: оксидирование алюминия и его сплавов. Цель работы: изучить сущность и освоить практические приемы осуществления электрохимического оксидирования (анодирования) алюминия и определения толщины оксидных пленок. Рабочее задание: провести переменным током оксидирование листового алюминия в серной кислоте и определить толщину оксидных пленок на алюминии в зависимости от условий их формирования и уплотнения. СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ Оксидирование процесс искусственного образования на поверхности черных или цветных металлов оксидов с целью: защиты от коррозии; декоративной отделки полированных и обработанных другими механическими способами поверхностей или с целью окраски; грунтовки для лакокрасочных покрытий и других органических пленок; как подслой для электролитических покрытий; создания покрытий с особыми свойствами, например, для электрической и тепловой изоляции, для условий, когда необходимы очень большая пористость и высокая степень адсорбции, или для придания твердости и износостойкости (например, в подшипниках скольжения). Для цветных металлов наибольшее распространение получило оксидирование (анодное окисление) алюминия и его сплавов. Пассивность алюминия и его стойкость в атмосферных условиях, несмотря на сильно электроотрицательный стандартный потенциал ( E 0 Al 0 / Al 3 1,66B), объясняется наличием на его поверхности естественной пленки Al 2 O 3 или Al 2 O 3. H 2 O толщиной 0,005-0,015 мкм. Эта пленка предохраняет алюминий от коррозии во многих нейтральных и слабокислых растворах. Однако в более жестких коррозионных условиях, например в кислых и щелочных средах, в присутствии хлоридов, стойкость естественной пленки недостаточна. Оксидирование алюминия позволяет увеличить коррозионную стойкость и износостойкость его поверхности, придает ей декоративный вид и высокие электроизоляционные свойства. Различают химическое и электрохимическое оксидирование (анодное окисление) алюминия. Химическое пассивирование (оксидирование) проводят в окисляющих растворах, например в хроматносодовой смеси Na 2 CrO 4 + Na 2 CO 3 + Na 2 SiO 3. + = — 6

5 Электрохимические методы, несмотря на их сложность, используют чаще, т.к. получаемые при этом оксидные пленки обладают самыми разнообразными свойствами. Анодное окисление (оксидирование) можно вести как с помощью постоянного тока, так и переменного (в анодный полупериод) тока. Оксидирование стали осуществляется химическим способом в растворе, г/л: NaOH, NaNO 3 и NaNO 2 при температуре С в течение минут. В результате на поверхности образуется оксидная пленка толщиной 0,6 0,8 мкм, состоящая в основном из магнитного оксида железа черного цвета. Для повышения защитных свойств оксидных пленок детали необходимо промасливать. Сущность электрохимического процесса оксидирования (анодирования) алюминия При электрохимическом оксидировании применяется процесс электролиза в растворе серной кислоты с нерастворимым алюминиевым анодом. При прохождении электрического тока через электролит на алюминиевом аноде происходит электрохимическое окисление воды по реакции A(+) 3H 2 O — 6e = 6H + + 1,5O 2. (1) Кислород, полученный при этом, химически окисляет алюминиевую поверхность 2Al + 1,5O 2 = Al 2 O 3 (2) и поверхность примесей, выступающих из кристаллической решетки сплава. В общем виде процесс анодного окисления алюминия можно представить уравнением 2Al + 3H 2 O — 6e = Al 2 O 3 + 6H +. (3) Благодаря этому поверхность алюминиевой основы полностью покрывается утолщенной пассивной пленкой, включая и дефекты ее на границах с кристаллами примесями. Полученная утолщенная пассивная пленка на алюминии и его сплавах обладает весьма высокой твердостью. На катоде происходит восстановление ионов водорода Н + или молекул воды по реакции K(-) 2H + + 2e = H 2 (4) или K(-) 2H 2 O + 2e = H 2 + 2OH -. (5) Просуммировав анодную и катодную реакции, получим суммарное уравнение процесса оксидирования (окисления) алюминия A(+) 2Al + 3H 2 O — 6e = Al 2 O 3 + 6H + (6) K (-) 6H 2 O + 6e = 3H 2 + 6OH — (7) Σ 2Al + 3H 2 O = Al 2 O 3 + 3H 2. (8) 7

6 Окрашивание и уплотнение оксидных покрытий После оксидирования алюминия в серной или щавелевой кислоте на металле получается пористая пленка, обладающая сильной поглотительной (адсорбционной) способностью. Необходимо принять меры к уменьшению поглотительной способности. Это осуществляется уплотняющей обработкой, при которой безводный оксид алюминия (Al 2 O 3 ) переходит в гидратированный оксид алюминия (Al 2 O 3 H 2 O), имеющий больший объем, вследствие чего заполняет пустое пространство пор. Процесс уплотнения состоит в погружении в кипящую воду или в растворы бихроматов, хроматов, силикатов или солей некоторых металлов, например, никелевых и кобальтовых. Уплотнение в горячей воде самый простой и распространенный метод, используемый в промышленности. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Приготовить два образца листового алюминия с предварительно зачищенной наждачной бумагой поверхностью и провести с ними операции, приведенные в табл. 1. Таблица 1 опера-ции Наименование операции 1 Обезжиривание Промывка в холодной проточной воде Оксидирование (анодирование) при токе I = i к. 2S образца Промывка в холодной проточной воде Окрашивание оксидной пленки органическими красителями (подвергать один образец) Промывка в холодной проточной воде Уплотнение оксидной пленки Состав ванн Na 3 PO 4-5 г/л NaOH-10г/л жидкое стекло-30 г/л H 2 O — вода H 2 SO г/л вода сода кальцинированная 0,05-0,1 г/л, красители: оранжевый 2- ж — 1,6 г/л, желтый 3-0,06 г/л, черный — 0,08 г/л вода дистиллированная вода 8 Сушка сушильный шкаф Режим работы t = C время 3..5 мин Время 0,3..0,5 мин i к = 1,0..1,5 А/дм 2, V = 12B, t = C Время — 20 мин Время — 20 мин t = C время — 2 мин Время 0,2..0,5 мин t = C время — 20 мин t = С время мин 8

7 Испытание качества пассивной пленки, полученной оксидированием (анодированием) при различных условиях на образцах листового алюминия. Испытанию подлежат: поверхность алюминия, не подвергавшегося обработке, и имеющая естественную пассивную пленку; оксидированная, окрашенная поверхность алюминия, неуплотненная в горячей воде; оксидированная, окрашенная поверхность алюминия, уплотненная в горячей воде. Для испытания коррозионной устойчивости оксидной пленки на поверхность каждого образца наносят (из капельницы, глазной пипеткой) 1..2 капли раствора следующего состава: HCl (уд. вес 1,19) 25 мл; K 2 Cr 2 O 7 3,0 мл; H 2 O 75 мл. Дописать реакции, происходящие при определении толщины оксидной пленки: Al 2 O 3 + HCl = Al + K 2 Cr 2 O 7 + HCl = Толщина оксидной пленки устанавливается по времени (по числу минут) от начала нанесения капли на образец до начала ее позеленения. Толщину оксидной (пассивной) пленки на образцах определяют с помощью табл.2. Таблица 2 Температура, 0 С Норма времени, мин (время в минутах указано для толщины пленки порядка 5 мкм в соответствующем интервале температур) В качестве отчета по лабораторной работе ответить на контрольные вопросы, сделать выводы по результатам работы. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. В чем сущность методов защиты алюминия от коррозии и условия их применения? 9

8 2. Какова сущность катодного и анодного процессов при электрохимической обработке алюминия? 3. Каков порядок выполнения практической части работы? 4. Как проводится испытание качества полученной оксидной пленки? ЛИТЕРАТУРА 1. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высш. шк с. 2. Гальванотехника: Справочник. М.: Металлургия, с. 3. Прикладная электрохимия./ Под ред. А.П. Томилова. М.: Химия, с. 10

9 Рис. 1. Схема роста окисной пленки при химическом пассивировании алюминия (теоретическая схема) Рис. 2. Схема образования пассивной пленки на алюминии при электрохимическом анодировании (реальная картина) Рис. 3 Электрическая схема лабораторной установки для анодирования алюминия переменным током 11

10 Анатолий Григорьевич Мохов ОКСИДИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ Методические указания к лабораторной работе 24А для студентов дневной и заочной форм обучения всех специальностей Компьютерный набор: А.В. Саблина, ассистент кафедры ИЗОС Редактор C.В. Пилюгина , Екатеринбург, ул., Колмогорова, 66, УрГУПС Редакционно-издательский отдел Бумага писчая 1 Подписано в печать Уч. печ. л. 0,8 Тираж 100 экз. Формат 60х84 1/16 Заказ 12