Анодирование алюминия в сернокислом электролите.

Стандартный потенциал алюминия -1,67 В, но вследствие его склонности к пассивации он приобретает меньший отрицательный потенциал (-0,5 В). Коррозионная стойкость алюминия и его сплавов зависит от количества примесей или специально введенных в них добавок, а также от качества и вида окисного покрытия.

Процесс получения эмаль-покрытий находит все более широкое применение для защиты от коррозии, защитно-декоративной отделки или придания алюминию и его сплавам специальных свойств (электроизоляция, светопогло-щение и др.).

Анодирование в сернокислом электролите. Детали, изготовленные из Д16, AMг1, ABT-1 и других сплавов методом штамповки или точения, а также методом литья из сплавов АЛ9, АЛ11, АЛ22, АЛ32 с целью повышения коррозионной стойкости и улучшения товарного вида, анодируют в растворах серной кислоты. Подготовка деталей под анодирование в основном ведется по технологии, применяемой в гальванотехнике при покрытии изделий из алюминия и его сплавов.

Сернокислый электролит анодирования содержит 170-250 г/л H₂SO₄ (1,8-1,82). Режим анодирования: температура электролита 13-26°С; i_а = 0,5- - 1,5 А/дм²; напряжение 10 - 25 В; S_а:S_к изменяется от 1:1 до 1:5; катод - из свинца; S_a = 0,5 ÷ 1,0 дм²/л, время анодирования 30 - 50 мин. В процессе анодирования по мере роста окисного покрытия плотность тока самопроизвольно падает. После соответствующей промывки в холодной, а затем в горячей воде, детали загружают в ванну с целью гидратирования окисла и замыкания пор в результате увеличения объема окисла. Раствор состоит из К₂Cr₂O₇ (100 г/л) и Na₂CO₃ (18 г/л). Температура раствора 90 - 95°С, рН = 6 ÷ 7, продолжительность наполнения до 10 мин. Далее детали промывают в сборнике для улавливания хромпика в горячей воде и сушат в специальных камерах, обогреваемых калорифером или теплоэлектронагревателями с принудительной циркуляцией горячего воздуха. Окисное покрытие можно гидратировать в горячей воде без добавок наполнителя.

С увеличением концентрации серной кислоты пленка растет медленнее, так как более концентрированный раствор быстрее растворяет растущую пленку. Такие пленки отличаются большей пористостью и лучше заполняются хроматом или красителем.

После включения тока за 1-2 мин напряжение достигает предельного значения, причем с увеличением силы тока напряжение увеличивается незначительно. Это указывает на то, что при более высоких значениях i_а получаются пленки с меньшим сопротивлением вследствие нагревания электролита, находящегося в порах. Поэтому в процессе анодирования необходимо постоянное охлаждение электролита. Оптимальную плотность тока надо выбирать с учетом температуры (рис. 132).

Рис. 132. Зависимость между напряжением и плотностью тока при сернокислом анодировании чистого алюминия

При повышении температуры электролита от 20 до 50°С толщина оксидной пленки уменьшается более чем в 10 раз.

Примеси хлоридов в электролите приводят к местным разрушениям пленки в результате концентрации тока и разъеданию металла в этих местах. Определенное влияние оказывает состав окисляемого металла (сплава). Дюралюминий и чистый алюминий анодируются легче, чем кремнистые сплавы. На силумине образуется более тонкая и менее пористая пленка, чем на чистом алюминии. Цвет пленки на силуминах темно-серый. Она не может быть окрашена в светлые тона. С увеличением содержания меди и кремния в сплавах получаются более тонкие и плотные пленки. В процессе анодирования концентрация серной кислоты в электролите естественно уменьшается, и ее добавляют согласно результатам химического анализа.

Окисные покрытия образованы в результате окисления основного металла и в отличие от металлических или Лакокрасочных покрытий обладают надежным сцеплением.

Твердость анодизационных покрытий на алюминии и его сплавах зависит от химического состава основного металла (сплава), а также от способа их нанесения. Наибольшую твердость имеют покрытия, получаемые на чистом алюминии в сернокислом электролите. Твердость окисных твердых покрытий близка к твердости естественного кварца и топаза (наждачная бумага не оставляет на них следов). Так, твердость окисного электроизоляционного покрытия, полученного из сернокислого электролита при 2,5 А/дм², составляет 770 кгс/мм² (при 14°С), а при 30°С и переменном токе 185-225 кгс/мм².

Петр Степанович Мельников. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении, 1979.