Название: основы электрохимических технологий (В.К.Варенцов)

Жанр: Технические

Просмотров: 1117


Лабораторная работа № 6

 

Анодное оксидирование алюминиевых сплавов, окрашивание оксидных пленок, полученных на алюминиевых сплавах

 

Анодирование является одной из разновидностей конверсионных покрытий и используется для повышенной коррозионной стойкости изделий, улучшения их прочностных характеристик, создания пленок с высокими электроизоляционными характеристиками.

Наиболее широко в промышленности используется окси-

дирование изделий из алюминия. Оксидирование можно осуществлять химическими и электрохимическими методами. наиболее

широкое промышленное применение нашел электрохимический

способ.

Цель работы – ознакомление с процессами: анодного оксидирования алюминиевых сплавов, уплотнения оксидной пленки, окрашивания оксидного покрытия. Ознакомление со способами оценки защитной способности и пористости полученного

покрытия.

 

Экспериментальная часть

 

Детали, подлежащие анодированию, защищаются наждачной бумагой и обезжириваются в растворе состава:

1. Натрий фосфорнокислый 50 г/л

2. Натрий едкий 10 г/л

3. Силикат натрия 30 г/л

Температура раствора 40 – 50 0С

Время обработки 3 – 5 мин.

Деталь промывается, осветляется в 30\%-м растворе азотной кислоты (кратковременным погружением детали в раствор) и тщательно промывается в дистиллированной воде. Затем следует процесс оксидирования.

Анодные реакции, сопровождающие процесс образования оксидной пленки, следующие:

а) 2Аl + 3Н2О – 6ē ® Аl2О3 + 6Н+

б) 2Н2О – 4ē ® О2 + 4Н+

в) Аl2О3 + 6Н+ ® 2Аl3+ + 3Н2О

Анодное оксидирование проводится в растворах состава:

1. Серная кислота 200 г/л

Анодная плотность тока 1,5 А/ дм2

Время анодирования 25 минут

Температура раствора 20 0 С

2. Щавелевая кислота 50 г/л

Анодная плотность тока 1,5 А/дм2

Время анодирования 25 минут

Температура раствора 20 0С

В качестве катодов в сернокислом электролите используются свинец или сталь марки 12Х18Н9Т, в щавелевокислом электролите – сталь марки 12Х18Н9Т или алюминий марки АО. После нанесения оксидной пленки детали тщательно промывают в дистиллированной воде. Контролировать напряжение на ячейке.

 

Оценка защитной способности и пористости оксидной пленки на изделии из алюминиевого сплава

 

Качественной оценкой защитных свойств полученной анодированием защитной пленки может быть реагентный метод. Для этого на поверхность изделия наносится 1–2 мл раствора, содержащего 75 мл дистиллированной воды, 3 г двухромовокислого калия и 25 мл соляной кислоты (плотность 1,19 г/см2). С помощью секундомера отметить время, в течение которого цвет раствора из оранжевого переходит в зеленый за счет реакции:

Cr2 O7-2 + 2Al + 14H+ = 2Cr3+ + 2Al3+ + 7H2O.

Время окрашивания определяется толщиной и плотностью полученной пленки. Пленка считается качественной, если время окрашивания раствора не менее двух минут.

Пористость оксидной пленки определяется погружением испытуемого образца на 5 минут в раствор, содержащий медь сернокислую 20г/л и соляную кислоту 20 мл/л (плотность 1,19 г/см3). После извлечения образца из раствора, промывки и сушки выявляют наличие пор по розовым (коричневым) точкам контактно выделившейся меди. Если в течение 25 секунд точки не появились, пленка считается качественной.

 

Уплотнение оксидной пленки

 

Для повышения коррозионной стойкости оксидного покрытия изделие подвергается обработке в специальном растворе состава:

1. Калий двухромовокислый 100 г/л

2. Натрий едкий 10 г/л

Температура раствора 90 – 95 ºС

Время обработки 15 минут

С целью проверки улучшения защитных свойств полученной пленки повторяются описанные выше испытания защитных свойств пленки и ее пористости.

 

Окрашивание оксидных пленок на алюминиевых изделиях

 

Окрашиванию подлежат пленки, не подвергшиеся уплотнению. Окрашивание производят неорганическими соединениями по реакции двойного обмена.

Окрашивание осуществляется погружением изделия последовательно в два раствора на 10 – 15 минут с тщательной промежуточной и окончательной промывкой.

Составы растворов (г/л):

1. FeCl3 – 100 + K3[Fe(CN)6] – 50 (голубой цвет)

2. FeCl3 – 100 + CuSO4 – 50 (коричневый цвет)

3. Na2S2O3 50 + KMnO4 – 50 (золотисто-желтый)

После окрашивания образцы промывают холодной, затем горячей водой и высушивают фильтровальной бумагой. С целью закрепления красителя в порах рекомендуется в течение 30 минут обработать образцы в кипящей дистиллированной воде.

 

Оформление результатов работы

 

Отчет должен содержать: краткое изложение теории процесса, составы использованных электролитов, описание процессов оксидирования, уплотнения, окрашивания оксидной пленки, условий обработки, методик оценки качества полученного оксидного покрытия.

 

Контрольные вопросы по работе

 

1. Конверсионные покрытия, виды конверсионных покрытий, их назначение, способы получения конверсионных покрытий (хроматирование, оксидирование, фосфатирование, микроплазменные процессы).

2. Оксидирование Ме и их сплавов (сущность процесса, виды Ме, подвергаемых оксидированию).

3. Способы оксидирования Аl и его сплавов.

4. Электрохимическое оксидирование, сущность способа, механизм образования оксидных пленок, свойства образующихся пленок.

5. Защитно-декоративные оксидные покрытия, используемые электролиты.

6. Особенности анодирования в различных электролитах, особенности получаемых при этом покрытий.

7. Требования к составу электролитов анодирования и накоплению примесей, способы очистки электролитов от примесей.

8. Особенности оксидирования в 2- и 3-компонентных электролитах.

9. Процесс эматалирования, сущность процесса, используемые электролиты.

10. Предварительная подготовка поверхности перед анодированием.

11.Твердые и электроизоляционные покрытия на Аl и его сплавах, особенности ведения процесса.

12. Режим постоянной и падающей мощности анодирования.

13. Электролиты, используемые для нанесения твердых и электроизоляционных оксидных пленок.

14. Способы окрашивания оксидных покрытий на Аl и его сплавах, их преимущества и недостатки.

15. Электрохимическое окрашивание.

16. Уплотнение оксидных покрытий, назначение и способы.

17. Микроплазменное оксидирование, сущность способа, его особенности и преимущества.