(0 Голосов)

 

Процесс анодирования алюминия

Анодирование металлов – это технология электролитической обработки металлов и их сплавов с целью создания или упрочнения защитных оксидных плёнок на их поверхности. Речь идёт об особом типе анодного окисления, при котором образуется оксид, прочно удерживающийся на поверхности металла.

Анодирование служит, в частности, для защиты металлов от коррозии.

Важнейшим видом анодирования является элоксация алюминия.

Описание технологии

При анодировании обрабатываемая металлическая заготовка погружается в подходящий водный раствор (например, серной, щавелевой или хромовой кислоты), который затем подвергается электролизу, причём положительным электродом служит сама заготовка.

Под действием электрического тока на поверхности анода (заготовки) образуется оксидный слой (плёнка), а на катоде происходит разложение воды с восстановлением водорода.

Для электролиза, как правило, применяется постоянный ток, напряжение которого часто составляет 15-21 В.

Для получения более толстых оксидных слоёв, например, в серной кислоте, может применяться постоянный ток напряжением до 300 В.

Области применения оксидных плёнок

Созданный оксидный слой служит главным образом для защиты металлов от коррозии и износа. Для этой цели используются оксидные плёнки, толщина которых, например, на алюминии, может составлять от 0,5 до 150 мкм.

Однако оксидные слои также применяются в качестве электрической изоляции (диэлектрика) в электролитических конденсаторах (танталовых, ниобиевых, алюминиевых). Для этой цели оксидные плёнки должны быть достаточно тонкими, так как только очень тонкий слой оксида (менее 1 мкм) обеспечивает желаемую высокую электрическую ёмкость, являющуюся одним из главных преимуществ электролитических конденсаторов.

В прошлом эффект анодирования некоторых металлов также использовался для выпрямления переменного тока. Такой выпрямитель состоял из платинового и ниобиевого электродов, которые погружались в разбавленную серную кислоту. Принцип его работы был основан на том, что, как только на ниобиевую пластину подавалось положительное напряжение, электрический ток прекращался, так как при этом на пластине образовывалась диэлектрическая плёнка оксида ниобия, который при изменении полярности напряжения на электродах вновь восстанавливался до металлического ниобия, благодаря чему электрический ток в цепи возобновлялся.

Несмотря на то, что анодированию могут поддаваться самые разные металлы, наиболее значимые с технической точки зрения результаты обеспечивают при этом лишь лёгкие металлы, особенно алюминий и его сплавы.

Технология анодирования алюминия иначе называется элоксацией. Элоксированный алюминий в больших объёмах применяется в изготовлении архитектурных элементов (фасадов домов, дверей и т.д.), а также в автомобильной промышленности.

Одно из главных преимуществ анодирования металлов состоит в том, что химическому преобразованию подвергаются лишь их самые верхние слои толщиной до 40 мкм. При этом некоторые металлы (например, титан) поначалу имеют тенденцию к образованию микропор и поэтому легко поддаются окрашиванию органическими красителями. Правда, после этого необходимо дополнительно уплотнить (с помощью порозаполнителя) образовавшуюся анодную плёнку.

История изобретения

Ещё в далёком 1853 году появилось сообщение об экспериментах с алюминиевыми анодами: при подаче на погруженный в серную кислоту алюминиевый электрод положительного внешнего напряжения сначала происходит «довольно активное газообразование» - выделяется кислород, однако этот процесс вскоре ослабевает. Там же сообщалось о том, что пассивация алюминия также может быть достигнута «при его погружении в азотную кислоту любой концентрации».

В 1923 году был выдан патент на изобретение технологии создания коррозионностойкого слоя на поверхностях алюминия и алюминиевых сплавов, принцип которой основан на использовании раствора хромата и электрического напряжения, нарастающего до 50 вольт. Эта технология была применена для антикоррозионной защиты дюралюминиевых деталей гидросамолётов.

Методы анодирования

Одним из методов является анодное окисление при искровом разряде (англ.: anodic spark oxidation, ANOF). При этом процессе для окисления используется не постоянный ток, а напряжение пилообразной формы, линейно нарастающее с 0 вольт до величины, при которой происходит проскакивание искры между электролитом и материалом обрабатываемой заготовки. Эта искра локально расплавляет такие материалы, как титан, магний или алюминий, и под действием высоких температур разряда образует на их поверхности твёрдый оксид. Так, например, в случае с алюминием возможно выделение на поверхности заготовки слоя альфа-оксида алюминия (корунда) без применения термообработки. Такие оксидные плёнки особенно выгодно использовать в качестве химически высокостойкой защиты от износа.

Обновлено (19.06.2017 14:33)