Анодований алюміній - це вид електролітичної пасивації, що використовується для збільшення товщини оксидного шару на поверхні металевих деталей. Загалом, профілі з алюмінієвих сплавів легко окислюються. Хоча оксидний шар має певний ефект пасивації, оксидний шар відшаровується в результаті тривалого впливу. Втрата захисту, тому анодне окислення має скористатися його легкими характеристиками окислення, щоб контролювати утворення оксидних шарів електрохімічними методами, щоб запобігти подальшому окисленню алюмінію та збільшити механічні властивості його поверхні. Інша мета - використання різних хімічних реакцій. Він виробляє різні кольори для покращення краси і широко використовується в обшивці літаків, військовій зброї, роликах для ксероксів, алюмінієвих шторах для будівель, алюмінієвих дверях та вікнах тощо. . Але це не може збільшити міцність алюмінію. Крім того, шар анодного оксиду не є провідним.

1. Історія

Походження назви

Походження назви анодування полягає в тому, що металеві деталі розміщені на аноді в електронній схемі. Анодування робить металеві деталі менш схильними до корозії та зносу, а також робить грунтовку більш щільно прикріпленою до деталей. Анодування забезпечує різноманітні ефекти модифікації поверхні. Наприклад, нанесення на більш товсту і пористу поверхню для полегшення вбирання барвника або більш тонкий прозорий шар для збільшення відбиття світла

Перше широкомасштабне промислове застосування процесу анодного окислення відбулося в 1923 році. Метою було запобігти окисленню та корозії гідролітака з дюралюмінію. Ранній процес використання хромової кислоти в якості електроліту був названий процесом Бенгофа-Стюарта, і цей процес використовується досі.

У 1927 році процес анодного окислення електроліту хромової кислоти був модифікований електролітом сірчаної кислоти за допомогою Гоуера та О'Брайена та зареєстрований як патент. Поки що електроліт сірчаної кислоти є найпоширенішим методом анодного окислення [3].

Процес анодування щавлевої кислоти був зареєстрований як патент в Японії в 1923 році, і згодом цей процес широко використовувався в Німеччині, особливо в німецькій будівельній промисловості. Анодований екструзії алюмінію колись були дуже популярним будівельним матеріалом у 1960 -х і 1970 -х роках, але їх швидко замінили дешевші пластики та процеси порошкового фарбування

Остання розробка анодування-процес на основі фосфорної кислоти. До цього часу (2020 р.) Цей процес використовувався лише для попередньої обробки в’яжучих або органічних покриттів. Постійно розробляються різні нові процеси анодування, тому майбутня тенденція полягає у класифікації процесів анодування на основі військових та промислових стандартних характеристик покриття, а не хімічних реакцій процесу

2.Потік процесу

Хімічне знежирення (Na3 PO4 60 г/л, Na2CO3 40 г/л, 40 ℃, 3 хвилини) -> прання 1> лужне травлення (NaOH, 40 г/л, 3 хвилини) -> прання 1> Idemitsu (HNO3 40 г/л, 15 с )-промивання водою-деіонізована вода промивання-анодне окислення (180 г/л H2SO4, щільність струму 1,4 А/дм2, час окислення 30 хв, температура 18 ~ 22 ℃)-промивання водою-ущільнення (10 хв) → промивання водою → сушка феном .

Після анодування для герметизації використовуються наступні чотири процеси:

(1) Герметизація киплячої води в киплячій чистій воді (рН = 6,5 ~ 7), герметизація протягом 10 хвилин;

(2) Неправильне блокування солі, 30 г/л калію фторколової кислоти (рН = 4,5 ~ 4,6) при кімнатній температурі, блокування на 10 хвилин;

(3) Блокування неправильною сіллю, 30/л калію фторколової кислоти (рН = 5,0 ~ 5,1) при температурі середовища 60 ℃, блокування протягом 10 хвилин;

(4) Герметизація HB, 6 г/л HB (pH = 5,5 ~ 6) при 60 ~ 65 ℃, герметизація протягом 10 хвилин

3.Вплив

Анодування використовується для уникнення гострих кутів або задирок після нарізки гвинтів. Він також використовується як діелектрик ємності з електролітом. Анодний шар найчастіше використовується для захисту алюмінієвих сплавів. Існують також інші, такі як титан, цинк, магній, ніобій, цирконій, гафній і тантал. . Залізо та вуглецева сталь розшаруються у нейтральному або лужному розчині електроліту. Пластівці являють собою гідроксид заліза, або іржу, яка складається з поверхні анодної порожнини та катода, де бракує кисню, а порожнини збираються, як сірчана кислота. Такі аніони, як сіль і хлорид, прискорюють швидкість іржавіння основного металу. Вуглецеві пластівці або вуглецеві блоки всередині залізного блоку, такі як високовуглецева сталь або чавун, будуть взаємодіяти з поверхневим покриттям або гальванічним шаром. Метали, що містять залізо, зазвичай поміщають у розчин азотної кислоти для анодування, або димову азотну кислоту використовують для утворення шару твердого чорного оксиду заліза.

4. Метод обробки

Попередня обробка поверхні

При попередній обробці поверхні алюмінієвого сплаву основною метою є видалення олії та домішок з поверхні, щоб забезпечити чистоту поверхні, а також забезпечити стан зразка відповідно до вимог. По -перше, згідно з вимогою 1: 1, використовуйте абсолютний етанол та деіонізовану воду для досягнення відповідної конфігурації очисного розчину; по -друге, помістіть вирізаний зразок безпосередньо в склянку з миючим розчином і покладіть його на внутрішню частину ультразвукового очищувача, очистіть його протягом 5 хвилин; після того, як чистка буде завершена, протріть її фільтрувальним папером, а потім виберіть для наждачного паперу 240#, 400#, 600#, 800#, 1200#, 2000#; По -третє, очистіть зразок у дистильованій воді, потім помістіть його у склянку (з розчином ацетону), очистіть у пральній машині протягом 10 хвилин, потім вийміть зразок і висушіть безпосередньо.

Приготування плівки анодного оксиду

Додайте зразок безпосередньо в пристрій для анодування (попередня обробка), виберіть розчин сірчаної кислоти 100 г/л, встановіть напругу окислення на 8, 10, 12, 14, 16 В і, нарешті, отримайте відповідний зразок для підготовки до подальшого аналізу.

Обробка герметизатором

Додайте у склянку відповідну кількість деіонізованої води, а потім покладіть її на водяну баню для прямого нагрівання та кипіння, і, нарешті, покладіть зразок у деіонізовану воду для герметизації, а потім вимагайте стояння протягом 20 хвилин. Вийміть зразок, промийте деіонізованою водою та почекайте, поки він висохне на повітрі.

Тестування продуктивності

Цього разу у випробуванні продуктивності обираються два аспекти: по -перше, металографічне спостереження. Якщо ви вирішите використовувати металургійний мікроскоп, ви можете аналізувати та спостерігати за анодованою плівкою та площею, яка не покрита. По -друге, експерименти з товщиною оксидної плівки та точковими дослідами. В основному це вимірювання товщини оксидної плівки та аналіз точкового експерименту.

5.Експеримент

Експериментальний матеріал та його попередня обробка Експериментальним матеріалом є зразок алюмінієвого сплаву 5052, його хімічний склад наведено на таблиці нижче.

Перед експериментом відшліфуйте наждачним папером зернистістю 1200, щоб видалити оксидну плівку, яка природним чином утворюється на поверхні зразка при впливі повітря, а потім замочіть її у лужному розчині приблизно на 10 хвилин. Після знежирення проводиться травлення, а масло, пил та оксидна плівка на поверхні зразка повністю видаляються за допомогою травлення кислоти. Стан поверхні зразка після травлення відповідає вимогам, а анодування щавлевої кислоти та анодування хромової кислоти можна проводити після очищення та сушіння. Наступна діаграма показує склад і умови процесу розчинів для знежирення та травлення.

Анодування щавлевої кислоти та анодування хромової кислоти

Використовуючи джерело живлення з анодуванням постійного струму, оброблене 5052 алюмінієвий сплав зразок поміщається в електроліт як анод, а на поверхні зразка утворюється оксидна плівка за принципом електролізу після подачі електроенергії. Склад електроліту та умови процесу анодування щавлевої кислоти такі: щавлева кислота 50 г/л, напруга 45 В, щільність струму 1,4 А/дм2, температура електроліту 25 ℃, час 55 хв.

Склад електроліту та умови процесу анодування хромової кислоти такі: хромова кислота 40 г/л, напруга 40 В, щільність струму 0,75 А/дм2, температура електроліту 35 ° С, час 55 хв.

Характеристика морфології та випробування плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та плівки анодного оксиду хромової кислоти

Морфологію плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та плівки анодного оксиду хромової кислоти характеризували скануючим електронним мікроскопом Hitachi S-4800. Шорсткість поверхні плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та плівки анодного оксиду хромової кислоти вимірювали за допомогою шурпатора SJ-210. Було зайнято чотири позиції та записано результати вимірювань відповідно. Використовуйте електрохімічну робочу станцію Princeton PARSTAT2273 для перевірки поляризаційних кривих та спектрів імпедансу плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та плівки анодного оксиду хромової кислоти. Електродна система-це триелектродна система: платиновий електрод-це допоміжний електрод, а насичений каломельний електрод-електрод порівняння. Зразок плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та зразок плівки анодного оксиду хромової кислоти використовувались як робочі електроди, і обидва були випробувані в розчині хлориду натрію (3,5 мас.%). Швидкість сканування тесту поляризаційної кривої становить 0,5 мВ/с, а тест спектра імпедансу сканує від 105 Гц у високочастотній зоні до 10-2 Гц у низькочастотній.

Товщина плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та плівки анодного оксиду хромової кислоти

Товщина плівки анодного оксиду відноситься до відстані від зовнішньої поверхні плівки анодного оксиду до внутрішньої поверхні (тобто розділу між плівкою анодного оксиду та підкладкою). Товщина має великий вплив на продуктивність плівки анодного оксиду (наприклад, на корозійну стійкість, опір вигину тощо).

Морфологія плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та плівки анодного оксиду хромової кислоти. Плівка з анодного оксиду в основному надає декоративний та захисний ефект алюмінієвому сплаву, тому морфологічна якість плівки анодного оксиду особливо важлива. Загалом, якість топографії анодованої плівки в основному включає колір, шорсткість поверхні та дефекти поверхні. Появу плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та плівки анодного оксиду хромової кислоти спостерігали неозброєним оком. Перший був світло-сірим, а другий-сріблясто-білим. Дві плівки анодного оксиду не мали дефектів поверхні на макромасштабі.

Корозійна стійкість плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та плівки анодного оксиду хромової кислоти

Наступний малюнок показує криві поляризації зразка алюмінієвого сплаву 5052, плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та плівки анодного оксиду хромової кислоти. З малюнка нижче видно, що потенціал корозії плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та плівки анодного оксиду хромової кислоти становить -412,6 мВ та -645,7 мВ відповідно, що вище, ніж корозійний потенціал зразка алюмінієвого сплаву 5052 (-750,4 мВ). Метод екстраполяції кривої Тафеля був використаний для підбору кривої поляризації. Крім того, щільність корозійного струму плівки анодного оксиду щавлевої кислоти та плівки анодного оксиду хромової кислоти становила 1,31 × 10-5 А/см2, 1,70 × 10-5 А/см2 Порівняно зі зразком алюмінієвого сплаву 5052, щільність корозійного струму значно нижче. Щільність корозійного струму теоретично може характеризувати швидкість корозії досліджуваного матеріалу, і між ними існує зв'язок перетворення. Взагалі кажучи, чим менша щільність корозійного струму, тим повільніше корозія досліджуваного матеріалу. Отже, порядок стійкості до корозії такий: плівка анодного оксиду щавлевої кислоти> плівка анодного оксиду хромової кислоти> зразок алюмінієвого сплаву 5052.