Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Защита от коррозии металла, гальваника, ЭХО -> Оксидирование -> Оксидирование сплавов алюминия -> Оксидирование сплавов алюминия

Оксидирование сплавов алюминия

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5 

Способы оксидирования алюминия и свойства оксидных покрытий

В атмосферных условиях поверхность алюминия покрыта тонкой оксидной 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 y-модификации окиси алюминия А12Оз. Это соединение устойчиво против действия 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. В зависимости от условий получения оксидных пленок их свойства могут изменяться, и соответственно будет изменяться степень влияния на эксплуатационные характеристики деталей.

Микротвердость оксидного покрытия на чистом алюминии достигает 1200-5000 МПа, на техническом алюминии - 5000-6000 МПа, на алюминиевых сплавах - 2000-5000 МПа. Чем выше толщина и твердость пленок, тем больше их хрупкость. При изгибе хрупкие пленки дают трещины, но не отслаиваются от металла. Они хорошо противостоят механическому и эрозионному износу. Непрозрачные оксидные пленки, полученные методом эматалирования алюминия в щавелево-кислом электролите с добавкой солей титана, по износостойкости приближаются к молочному хрому.

Оксидный слой является одним из жаростойких и электроизоляционных видов покрытий. Его теплопроводность значительно ниже, чем металла. Коэффициент теплового излучения оксидированного алюминия достигает 80 % излучения абсолютно черного тела. Пленки, полученные эматалированием алюминия, выдерживают нагрев до 500 °С без видимых изменений. На пленках, полученных анодированием металла в сернокислом электролите, при нагревании до 150 °С появляются мелкие трещины. Удельное объемное электросопротивление оксидной пленки 1012-1013 Ом•см. Пробивное напряжение в зависимости от толщины пленки и способа ее получения изменяется от нескольких сот до нескольких тысяч вольт.

Оксидный слой имеет микропористую структуру и вследствие этого обладает высокой адсорбционной способностью, что, в зависимости от назначения покрытия, играет положительную или отрицательную роль. С одной стороны, пористость ухудшает защитную способность пленки, ее электроизоляционные свойства. Для уменьшения пористости применяют уплотнение пленок в горячей воде, что приводит к гидратации оксида. Хорошие результаты дает обработка в растворах хроматов. С другой стороны, высокая адсорбционная способность пленки позволяет окрашивать ее органическими красителями, пропитывать светочувствительными солями, лаками, маслами, компаундами, что расширяет области использования оксидированного алюминия.

Оксидные пленки на алюминии и его сплавах можно получить химическим или электрохимическим способом, с использованием постоянного или переменного тока. Механизм образования пленок изучался применительно к процессу анодного оксидирования. В начальный период электролиза в результате электрохимического взаимодействия ионов гидроксида с металлом на его поверхности образуется тонкий слой оксида. Дальнейший ход процесса зависит от того, какое влияние оказывает электролит на этот слой. Если образовавшаяся тонкая пленка не растворяется в электролите, то ее рост быстро прекращается, и на металле формируется тонкий, практически беспористый слой с высоким электросопротивлением. Такие пленки, полученные например, при анодной обработке алюминия в растворе боратов, используются в производстве электролитических конденсаторов.

Чтобы оксидный слой добтиг сравнительно большой толщины, необходимо обеспечить доступ ионов кислорода к поверхности металла в течение всего времени электролиза. Такие условия создаются при обработке алюминия в электролитах, оказывающих определенное растворяющее действие на оксидную пленку. В этом случае первоначально образовавшийся тонкий беспористый слой, химически взаимодействуя с электролитом, частично растворяется, становится пористым и проницаемым для ионов. Создаются условия для дальнейшего окисления металла. Рост оксидной пленки происходит на границе металл - пленка, оксид как бы вырастает из металла. При этом его внешняя поверхность и поверхность пор непрерывно подвергаются воздействию электролита, а на границе с металлом продолжается формирование пленки. Таким образом, оксидная пленка, получаемая на алюминии, состоит из плотного барьерного слоя толщиной 0,01-0,03 мкм непосредственно на поверхности металла и внешнего пористого слоя, толщина которого может достигать 200-300 мкм.

В последние годы были высказаны новые взгляды на механизм формирования оксидных пленок на алюминии, основанные на коллоидно-электрохимических представлениях. Предполагается, что пленка состоит из коллоидных палочкообразных мицелл геля АLОз, в разлчичной мере гидратированных. Поры в пленке образуются по контурам плотно соприкасающихся друг с другом мицелл.

Рост оксидной пленки зависит от соотношения скоростей двух одновременно протекающих процессов: формирования ее в результате электрохимического окисления металла у основания пор и химического растворения пленки в электролите. Скорость формирования пленки определяется плотностью тока, скорость ее растворения зависит от природы электролита и температуры в зоне реакции - на поверхности металла и в прианодном слое электролита. Чем выше плотность тока, тем скорее идет формирование оксидной пленки. Чем выше температура, тем больше скорость ее растворения. Рост толщины пленки под влиянием повышения плотности тока или увеличения продолжительности электролиза сопровождается возрастанием омического сопротивления и, как следствие этого, повышением температуры.

Для получения оксидных пленок, применяемых в качестве защитно-декоративных покрытий алюминиевых деталей, подбирают такие условия электролиза, при которых скорость образования пленки превышает скорость ее растворения. Для получения твердых, износостойких и электроизоляционных пленок, толщина которых должна быть весьма большой, помимо подбора соответствующего электролита принимают меры для понижения его температуры.

Из рис. 1 видно, что чем ниже температура раствора, тем большей толщины достигает оксидная пленка.

 

Различные стадии процесса электрохимического оксидирования алюминия можно характеризовать изменением напряжения на ванне. В первые секунды обработки алюминия в растворе H2SO4 происходит быстрый рост напряжения, вызванный образованием на металле тонкого беспористого барьерного слоя (рис. 2, участок /). Следующее за этим небольшое падение напряжения (участок 2) вызывается агрессивным воздействием электролита на барьерный слой, что приводит к уменьшению его толщины и началу формирования пористой части оксидной пленки (участок 3). Затем в течение некоторого времени напряжение почти не увеличивается, хотя продолжается рост пористой части оксидного слоя. Такая относительная стабильность режима вызвана тем, что толщина барьерного слоя почти не изменяется, а утолщение пористой части пленки вследствие высокой электропроводности электролита в ее порах мало сказывается на величине напряжения. Дальнейший ход кривой напряжение - продолжительность электролиза зависит от свойств электролита и его реакции с оксидом. Чем агрессивнее электролит и выше его электропроводность, тем меньше изменяется напряжение на ванне. Такой случай наблюдается при оксидировании алюминия в сернокислом электролите, когда формируются очень пористые пленки. При оксидировании в щавелевокислом электролите, обладающем меньшей электропроводностью и оказывающем менее активное растворяющее действие на окисел, напряжение на ванне в процессе электролиза возрастает, а формирующаяся при этом пленка обладает повышенными электроизоляционными свойствами.

В ряде случаев, когда формируются пленки большой толщины и электросопротивления, вследствие местного разогрева электролита возможно растравливание пленки и ее электрический пробой.

Химическое оксидирование алюминия проводится в слабощелочном растворе хроматов, растворе, содержащем наряду с хроматами фосфорную кислоту и соединения фтора, и хроматно-фторидных растворах, содержащих эти соли в малых концентрациях. Толщина получаемых оксидных пленок от 0,5 до 4 мкм.

При щелочном оксидировании получаются пленки толщиной до 2 мкм, отличающиеся малой механической прочностью. Они могут быть использованы в качестве грунта под лакокрасочные покрытия. Большей механической прочностью и лучшими электроизоляционными свойствами характеризуются пленки, полученные в фосфорнокислом растворе. Толщина их достигает 3-4 мкм. В состав таких пленок помимо окиси алюминия входят фосфаты и хроматы. Оксидно-фосфатные пленки окрашены в светло-зеленый цвет. Они могут быть использованы в качестве грунта, а также как самостоятельное покрытие, защищающее алюминий от коррозии. Тонкие, но плотные пленки, формирующиеся в разбавленных хроматно-фторидных растворах, имеют низкое электросопротивление и используются в тех случаях, когда требуется более токопроводное оксидное покрытие.

Преимуществами химических способов оксидирования являются небольшая продолжительность процесса, простота его выполнения, несложность оборудования. Однако малая толщина пленок, низкие механическая прочность и диэлектрические свойства ограничивают область применения химического оксидирования.

 

Электрохимическое оксидирование позволяет получать пленки толщиной до 100 и более микрометров, обладающие хорошими механическими и диэлектрическими свойствами. Для зашиты от коррозии используют пленки толщиной 8-12 мкм с обязательным уплотнением пор. Для повышения твердости и износостойкости поверхности требуются оксидные слои толщиной 40-80 мкм, а для получения высокой электроизоляции - до 100 мкм. Окрашиванию органическими красителями подвергают бесцветные прозрачные пленки или матовые, молочно-белые.

Наибольшее промышленное применение нашли способы оксидирования в растворах серной, щавелевой и хромовой кислот. Сернокислотный способ оксидирования наиболее экономичен, позволяет использовать для питания ванн как постоянный, так и переменный ток. При небольшой толщине получаемые пленки прозрачны, бесцветны, хорошо адсорбируют органические красители, минеральные соли, компаунды. В сернокислом электролите можно оксидировать все алюминиевые сплавы. Его не рекомендуется применять лишь для литейных сплавов, а также изделий, имеющих клепаные или сварные соединения, так как в раковинах, узких зазорах могут остаться следы электролита, что приведет к коррозии металла. Для таких изделий применяют оксидирование в хромовокислом электролите, который оказывает менее агрессивное воздействие на металл. В процессе анодной обработки алюминия в хромовой кислоте на нем формируется бесцветная, прозрачная пленка толщиной 6-8 мкм. Такие пленки более эластичны, чем пленки, полученные в сернокислом и щавелевокислом электролитах.

Оксидированием в растворах щавелевой кислоты получают пленки, обладающие хорошими диэлектрическими свойствами. Они непрозрачны, окрашены в желтый или коричневый цвет.

Для получения твердых оксидных пленок большой толщины, так называемого процесса глубокого оксидирования, используют сернокислый электролит при температуре от - 6 до + 2 °С. Поддержание такого теплового режима требует принятия специальных мер по охлаждению раствора и обрабатываемых деталей, что усложняет и удорожает процесс.

В последние годы получили промышленное применение электролиты на основе сульфосалициловой кислоты с добавками серной и щавелевой кислот или одной из них. В этих растворах при температуре до 30-40 °С возможно получение оксидных пленок значительной толщины, обладающих хорошими механическими и диэлектрическими свойствами. Опыт эксплуатации таких электролитов показывает, что в ряде случаев они могут заменить сернокислые электролиты с глубоким охлаждением, которые давно используются в промышленности для получения толстых оксидных пленок.

Как будет показано ниже, в электролитах эматалирования на основе щавелевой кислоты формируются пленки большей толщины, обладающие сравнительно лучшими эксплуатационными характеристиками, чем пленки, получаемые в электролитах на основе хромовой кислоты. Однако меньшие стоимость и дефицитность хромовокислых растворов обусловили их большее использование в промышленности.

Непрозрачные эмалевидные оксидные покрытия на алюминии и его деформируемых сплавах получают по способу эматалирования в электролитах на основе щавелевой или хромовой кислот, содержащих специальные добавки. Своеобразный внешний вид эматаль-пленок связывают с тем, что соли титана, циркония, тория, содержащиеся в электролитах для эматалирования, гидролизуются и, включаясь в оксидную пленку, делают ее непрозрачной. По другим данным, при изменении напряжения на ванне в процессе эматалирования происходит перестройка ячеистой структуры пленки, что приводит к увеличению рассеивания света при его прохождении через оксидный слой и, как следствие, к получению непрозрачных пленок. Последние соображения высказывались на основании опытов с хромовокислым электролитом, который не содержит редких металлов. Обращает на себя внимание то, что в хромовокислом электролите непрозрачные пленки получаются лишь при отсутствии в растворе серной кислоты. По-видимому, растворяющее действие H2S04 на оксидную пленку и включение в ее состав ионов SO-24 оказывают большое влияние на структуру и свойства покрытия.

Эматаль-пленки характеризуются хорошими механическими и диэлектрическими свойствами, которые в ряде случаев лучше, чем свойства пленок, сформированных в сернокислом электролите.

Микротвердость пленок, полученных в щавелевокислом электролите с добавкой солей титана, достигает 5000-7000 МПа, удельное объемное электросопротивление 109-1014 Ом • см, прочность на электрический пробой при толщине пленки 20 мкм - около 600 В.

По внешнему виду эматаль-пленки напоминают эмаль, фарфор, пластмассу. Независимо от способа получения, они хорошо окрашиваются органическими красителями. Эматалирование наиболее широко применяется в отечественной судостроительной промышленности для защитно-декоративной отделки деталей оборудования и приборов, повышения их износостойкости.

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.11.08   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

14:02 Круг г/к Ст20 Д 20; 30 мм калиброванный

13:37 Труба 820х10, восстановленная

13:08 Изложницы

13:08 Колесные пары

13:08 Грейфер v0,5м3

13:07 Грейфер v0,7 м3

13:07 Траверса грузоподъемная

13:07 Грейфер v6,3 м3

13:07 Литейное производство

12:37 Круг стальной калиброванный ст. 10

НОВОСТИ

28 Февраля 2017 17:39
”Boston Dynamics” представляет робота Handle

22 Февраля 2017 17:42
Самодельный гидравлический дровокол (14 фото)

1 Марта 2017 17:24
На ”Гайском ГОКе” появился подземный вагоно-обменный комплекс

1 Марта 2017 16:26
Китайский среднесуточный выпуск стали в начале февраля вырос на 3,56%

1 Марта 2017 15:47
ПАО ”Запорожсталь”: итоги производства в феврале 2017 года

1 Марта 2017 14:16
Стоимость турецкого экспорта чугуна и стали в январе выросла на 47,2%

1 Марта 2017 13:18
”ЕВРАЗ” опубликовал финансовые результаты 2016 года

НОВЫЕ СТАТЬИ

Эффективная защита от налипания брызг металла при сварке – Индусвар-52

Спецтехника для тяжелых механизированных работ

Выбор способа стыковки транспортерной ленты в зависимости от ее типа

Стеклянные двери и перегородки противопожарного типа

Ондулиновая кровля

Металлические кабельные лотки

Двери из материала экошпон

Компоненты для систем водоподготовки пром. предприятий и жилых домов

Специальные прокатные стальные профили

Лазерная резка металлических листовых материалов

Изготовление деталей из проволоки

Некоторые особенности участия в современных тендерах

Советы по выбору металлической двери

Оборудование для обработки листового металла

Аппараты точечной контактной сварки (споттеры)

Боксы биологической безопасности для лабораторий

Блоки управления для двигателей и электротехнического оборудования

Выбор стеллажей для склада

Основные классы лома черных металлов

Дроссели для регулировки гидравлических систем

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.