Алюминий Окисные покрытия — Справочник химика 21

    Помимо хроматных растворов для наполнения окисных покрытий применяют водные растворы анилиновых красителей. Так, например, для наполнения покрытия алюминия применяют состав раствора (в г/л)  [c.218]

    Стандарт устанавливает методы контроля качества анодно-окисных покрытий на алюминии и его сплавах [c.642]

    На чистом алюминии окисное покрытие прозрачно, стекловидно и содержит адсорбированные ионы электролита. Однако технический алюминий и алюминиевые сплавы содержат примеси, электролитическое поведение которых существенно изменяет физический характер покрытия. Эти примеси в зависимости от их поведения во время анодной обработки можно разбить на три класса [6]  [c.924]

    Зарождение окисного покрытия начинается обычно у основания пор или микровпадин на поверхности алюминия. При этом покрытие растет до тех пор, пока имеется возможность поступления кислорода в кристаллическую решетку алюминия. В основании поры образуется окисная ячейка. 

[c.214]

    Стандарт устанавливает метод ускоренных испытаний покрытий медь-никель-хром., никель-хром на стали и анодно-окисных покрытий на алюминии и его сплавах [c.642]

    Стандарт распространяется на уплотненные защитные и защитно-декоративные анодно-окисные покрытия на рабочих поверхностях изделий из алюминия и его сплавах [c.645]

    Проведено исследование этого метода как способа получения и очистки алюминия путем превращения неочищенного металла в алкильное соединение однако промышленное использование этого метода маловероятно Поверхность можно покрыть тонким слоем алюминия, удалив предварительно загрязнения и влагу и нагревая в инертной (не вызывающей окисления) атмосфере в присутствии алкилалюминия или алкилалюминийгалогенида нагревание ведется при температуре, обеспечивающей разложение алкильного соединения и отложение металлического алюминия алкильные соединения используются в виде 20%-ного раствора в гептане температура варьирует от 250 до 800° С. С помощью алюминийалкилов можно окрашивать стеклянные волокна для этого их приводят в контакт с алюминийалкилом при 160—180° С в результате анодирования образуется алюминиевое покрытие, которое может быть окрашено различными красителями для уплотнения пор производится обработка 0,5%-ным раствором ацетата никеля при 80—90° С, в результате которой окисное покрытие превращается в гидрат-ное . 

[c.80]

    Анодно-окисное покрытие обладает рядом ценных свойств способствует значительному повышению защитных свойств алюминия и его сплавов (рис. 1), повышению адгезии к ним лакокрасочных покрытий. Кроме того, оно обладает электроизоляционными свойствами, а также легко окрашивается различного рода красителями, что широко используется для декоративной отделки изделий из алюминия и его сплавов. При соответствующих толщинах анодно-окисное покрытие устойчиво к трению и износу. 

[c.17]

    Толщина анодно-окисного покрытия, образующегося на поверхности алюминия и алюминиевых сплавов, определяется в основном двумя факторами количеством пропущенного через раствор электричества и интенсивностью химического растворения покрытия в электролите. Однако, если при анодном окислении чистого алюминия основное количество пропускаемого электричества практически расходуется на образование анодно-окисного покрытия, то при окислении алюминиевых сплавов часть тока расходуется на побочные процессы, поэтому выход по току анодно-окисного покрытия зависит от состава сплава. [c.17]

    В процессе анодирования происходит снижение концентрации свободной хромовой кислоты, повышение содержания алюминия и Сг +, вследствие чего ванна теряет свою эффективность и возрастает растравливание поверхности деталей. Образующееся в этих условиях анодно-окисное покрытие имеет слабые защитные свойства. В связи с указанным необходимо постоянное корректирование ванны. 

[c.27]

    Метод химического оксидирования алюминия и алюминиевых сплавов нашел широкое применение. Окисные покрытия, образуюш,иеся на поверхности металла, способствуют значительному повышению адгезии лакокрасочных покрытий. В этом отношении они являются более универсальными, чем покрытия, полученные анодным окислением, особенно для покрытий на основе синтетических смол, и в частности эпоксидных. [c.31]

    Оптимальным решением вопроса защиты алюминия И анодно-окисного покрытия от воздействия строительных растворов является применение бесцветных атмосферо- и светостойких лаковых покрытий, стойких к этим растворам. Для подобных целей могут быть использованы лаки на основе акриловых смол, полиуретанов или ацетобутирата целлюлозы срок службы получаемых покрытий 2—4 года. [c.123]

    Удаление хрома можно производить также путем анодного растворения покрытия в хромовом электролите. Однако делать это в ванне хромирования не рекомендуется ввиду загрязнения электролита железом и сильного увеличения концентрации трехвалентного хрома. Этот способ может быть рекомендован для удаления хрома с алюминиевых деталей. Образующаяся при этом на поверхности алюминия окисная пленка удаляется зачисткой ее наждачным полотном или растворением в щелочи. 

[c.29]

    Удаление хрома с алюминиевых деталей можно производить путем анодного растворения покрытия в хромовом электролите. Образующаяся при этом на поверхности алюминия окисная пленка удаляется зачисткой ее наждачным полотном или растворением в щелочи. [c.94]

    Защитные свойства анодных покрытий и естественной окисной пленки на алюминии имеют один характер. Однако естественная окисная пленка чрезвычайно тонка, анодные же покрытия, вследствие большой толщины и устойчивости против истирания, значительно более надежно защищают против коррозии и против механических повреждений. Окись алюминия относительно устойчива в атмосферных условиях и в слабокислых растворах, в пределах pH от 4,5 до 7,0. В сильнокислых и в особенности в щелочных растворах окисные покрытия на алюминии разъедаются. Поэтому анодные покрытия применяются главным образом для защиты против атмосферной коррозии. 

[c.925]

    Окисное покрытие на алюминии и его сплавах  [c.695]

    Так как поверхность алюминия всегда покрыта очень тонкой окисной пленкой, закон л

Анодирование алюминия: наполнение анодного покрытия

Свежее анодное покрытие на алюминиевом изделии похоже на твердую хрупкую промокашку. Оно легко впитывает в себя как краситель при его адсорбционном окрашивании, так и возможные загрязнения. Попавшие в поры загрязнения снижают его будущие функциональные свойства: коррозионную стойкость, износостойкость или стойкость к образованию пятен от частого соприкосновения с руками. Поэтому немедленно после анодирования или окрашивания анодное покрытие подвергают наполнению. См. также Применение анодированного алюминия

Наполнение анодно-окисного покрытия

Официальное, “гостовское” название этого процесса – наполнение анодно-окисного покрытия, например, по ГОСТ 9.031 или ГОСТ 9.301. Часто употребляют термин «наполнение пор». Нередко вместо «гостовского» «наполнения» применяют не стандартизированный термин «уплотнение», который, может быть, и лучше отражает существо дела. Вообще о путанице в терминах надо поговорить в отдельной статье. Отдельный разговор нужен и по нормативным документам, которые регламентируют процесс анодирования и контроль его качества – отечественным, а еще больше – заграничным.

Как и ранее под анодированием мы понимаем стандартное сернокислое анодное оксидирование, то, которое применяется, в частности, для строительных алюминиевых профилей. Анодирование в других растворах, например,  хромовой кислоты, применяется, в основном, для деталей машин, транспортных средств, военной и аэрокосмической техники.

Чтобы лучше представить себе процессы, происходящие при наполнении пор, полезно осознавать соотношения размеров анодной поры (рисунок 1).

Рисунок 1 – Размеры типичной анодной ячейки при сернокислом анодировании

Если диаметр поры составляет где-то 25 нм, а ее высота 25 мкм = 25000 нм, то представьте себе при тех же соотношениях размеров «пору» диаметром 25 см и высотой 25000 см = 250 м. Это – труба диаметром в четверть, а высотой чуть не с Эйфелеву башню!

Наполнение анодного покрытия по QUALANOD

Европейская организация , которая производит лицензирование производителей сернокислого анодного покрытия на изделиях строительного назначения, «признает» только два стандартных вида наполнения: гидротермическое и частично так называемое холодное наполнение на основе фторида никеля.

Все другие методы при получении лицензии QUALANOD требуют доказательства своей эффективности.

Горячее наполнение анодного покрытия

Этот тип наполнения наиболее широко применяется в промышленности, в том числе, для строительных изделий. Его называют еще «гидротермическим наполнением». Сущность его состоит в обработке хорошо промытого анодного покрытия в насыщенном паре при атмосферном давлении или в кипящей воде.  Точный механизм процесса до сих пор до конца не известен, однако обычно процесс гидротермического наполнения представляют в виде трех накладывающихся друг на друга стадий (рисунок 2). Первоначально обезвоженное покрытие постепенно насыщается водой до 8-13 %. Оксид алюминия на стенках пор превращается в гидрат алюминия, обычно считается, что это – так называемый бемит – Al2O3∙h3O. Сначала этот гидрат похож на гель на стенках пор, затем он постепенно увеличивается в объеме, заполняет собой всю пору, уплотняется и окончательно  «запирает» пору. Получается плотное покрытие, которое является непроницаемым для жидкостей и устойчивым к воздействию большинства химических сред.

Рисунок 2 – Основные этапы механизма гидротермического наполнения анодного покрытия [1]

Что влияет на качество горячего наполнения?

Наиболее важным факторам горячего наполнение являются следующие.

Температура воды

Вода должна быть при температуре от 99 до 100 °С, но интервал от 96 до 99 °С считается приемлемым.

Величина рН воды

Величина рН воды является очень важной. При рН ниже 5,4 качество наполнения ухудшается, а при рН в щелочном диапазоне, то есть выше 7,0, существует угроза химического повреждения покрытия. В промышленной практике применяют интервал рН от 5,5 до 6,5.

Качество воды

Применяют деминерализованную воду. Загрязнение воды фосфатами, силикатами и фторидами приводит к замедлению процесса наполнения.

Длительность наполнения

Минимальная длительность наполнения – 2 минуты на каждый микрометр покрытия. Это требование установлено, в частности, в технических условиях организации QUALANOD. При повышенных требованиях к качеству наполнения или, скажем, проблемах с чистотой воды или с температурой, длительность наполнения увеличивают до 3 или даже 4 минут на каждый микрон покрытия.

Белый налет

При горячем наполнении может образовываться белый налет. При малых объемах производства его просто вытирают мягкой ветошью. При больших объемах производства для борьбы с этой проблемой применяют специальные добавки в ванну наполнения.

Холодное наполнение анодного покрытия

Холодное наполнение называют так, потому, что это – процесс, которых происходит при значительно более низких температурах, чем горячее наполнение. Типичное холодное наполнение производят в растворе фторида никеля при температуре от 25 до 30 ºС  в течение около 1 минуты на каждый микрометр покрытия. В отличие от горячего наполнения, в основе которого лежит процесс гидратации, холодное наполнение «работает» на химической реакции между оксидом алюминия и фторидом никеля. По этой причине «чистое» холодное наполнение без дополнительной горячей обработки часто называют не «наполнением» (sealing), а «пропиткой» (impregnation).

Две стадии холодного наполнения по QUALANOD

Поскольку остаются сомнения в эффективности чисто холодного наполнения анодного покрытия для его наружного применения, QUALANOD предписывает применять холодное наполнение в две стадии: 1) холодная «пропитка» в растворе на основе фторида никеля и тщательная промывка и 2) погружение в «горячую» воду при температуре не ниже 96 ºС или в «теплую» воду с добавкой от 5 до 10 г/л сульфата никеля при температуре не ниже 60 ºС.  Первую стадию называют «пропитка», вторую – «старение обработкой в горячей воде». Длительность обеих стадий – от 0,8 до 1,2 минут на микрометр анодного покрытия. Этот процесс  QUALANOD называет «cold impregnation/cold sealing (CI-CS)» – холодная пропитка/холодное наполнение. Это процесс широко применяется во многих европейских странах, особенно в Италии, но, насколько мне известно, не применяется в Великобритании.

Другие методы наполнения анодного покрытия

Существуют другие методы наполнения анодного покрытия, но они применяются в основном не для строительных профилей и изделий, а для, например,  деталей машин или транспортных средств. Чаще всего применяют наполнение в растворах солями никеля или кобальта, бихроматами (дихроматами) натрия или калия, ацетата аммония. Бихроматы, например, применяют при анодировании деталей в аэрокосмической технике.

См. также Выбор анодно-окисного покрытия по ГОСТ 9.303-84

Источники:
1. TALAT 5203
2. QUALANOD SPECIFICATIONS, edition 01.01.2017

 

Предварительная подготовка алюминия перед гальваническим покрытием

Главная → Подготовка поверхности алюминия перед нанесением гальванических покрытий

1. Введение

Общие подготовительные операции при обработке поверхности алюминия (деформируемые и в некоторых случаях литейные сплавы) заключаются в совмещенном обезжиривании-травлении и осветлении. Данные операции могут выполняться однократно, либо последовательно двукратно. Перед последующим анодированием и оксидированием такой подготовки вполне достаточно, но перед гальванической или химической металлизацией потребуется дополнительная обработка, исключающая мгновенное образование при промывке на алюминии тончайшей оксидной пленки. Наиболее надежный способ для достижения этого - цинкатная обработка.

 

2. Общая подготовка поверхности.

В процессе обезжиривания-травления на поверхности алюминия происходит ряд химических процессов. Вначале пойдет растворение оксида алюминия на наиболее чистых местах с выделением водорода и образованием алюминатов. Далее будет происходить растворение металлического алюминия с образованием тех же продуктов, причем растворение металла на выступах будет происходить быстрее, чем в углублениях, за счет чего будет происходить выравнивание поверхности от крупных царапин. Одновременно с этим будет усиливаться растрав поверхности и увеличиваться микрошероховатость.При загрузке деталей в ванну обезжиривания-травления также начинает работать несколько факторов обезжиривания:

- Гидроксид натрия омыляет жиры.

- ПАВ улучшает смачиваемость деталей и снижает поверхностное натяжение жировой пленки.

— Активно выделяющийся водород срывает механически масложировую пленку в объем раствора, где она подвергается действию первых двух факторов.

В некоторых случаях при общей подготовке поверхности алюминиевых деталей оправдано использование щадящего раствора травления, не обладающего обезжиривающим действием и применяемого для обработки изделий со сварными негерметизированными швами (80-100 г/л фосфорной кислоты, 4-6 г/л фторсиликата натрия).

По окончании обезжиривания-травления на поверхности деталей остается рыхлый слой шлама, состоящего из продуктов, нерастворимых в щелочи. Точный состав шлама зависит от легирующих добавок, входящих в алюминиевые сплавы. Удаление шлама происходит во время операции осветления. Состав растворов при этом различен для деформируемых и литейных сплавов и обусловлен составом шлама. Деформируемые сплавы осветляются в азотной кислоте, в то время как шлам от литейного алюминия, богатый кремнием, в ней не растворяется. Для него возникает необходимость добавления в раствор плавиковой кислоты. Азотная кислота не действует на алюминий, пассивируя его. Во многом благодаря этому на алюминии остаются тончайшие оксидные слои, препятствующие дальнейшей металлизации и не препятствующие оксидированию.

 

3. Цинкатный метод подготовки поверхности.

При погружении алюминия в раствор цинката натрия окисная пленка растворяется и из раствора вытесняется металлический цинк. С этой точки зрения цинкатный метод напоминает другие химические методы подготовки алюминия в растворах кислот, содержащих соли тяжелых металлов. Отличие данного метода заключается в том, что цинк в сильнощелочной среде находится в виде комплексных ионов и потенциал его намного отрицательнее потенциалов железа или никеля в простых растворах, например в растворах хлоридов. Поэтому разность потенциалов в сильнощелочной среде между цинком и алюминием значительно меньше, чем между железом или никелем и алюминием в растворах простых солей. При погружении алюминия в раствор цинката натрия можно рассчитывать на получение более тонкой, равномерной и плотной пленки, что должно способствовать прочному сцеплению с гальваническим покрытием без видимых следов травления основного металла, что чрезвычайно важно при нанесении защитно-декоративных покрытий.

Поведение алюминия в растворе цинката натрия рассматривается как электрохимический процесс. На анодных участках растворяется алюминий, на катодных выделяется цинк:

на анодных участках:

 

Al — 3e+ 3OH^—  Al(OH)₃

Al (OH)₃  AlO₂^— + H₂O + H⁺

на катодных участках:

 

Zn(OH)₄^2- Zn²⁺ + 4OH^—

Zn²⁺ + 2e  Zn

По данным Диркса в сильнощелочных растворах цинк находится в виде [Zn(OH)₄]². Принципиально на катодных участках может также восстанавливаться водород по реакции:

Алюминий, анодные покрытия — Справочник химика 21

    Защитные покрытия. Слои, искусственно создаваемые на поверхности металлических изделий и сооружений для предохранения их от коррозии, называются защитными покрытиями. Если наряду с защитой от коррозии покрытие служит также для декоративных целей, его называют защитно-декоративным. Выбор вида покрытия зависит от условий, в которых используется металл. Материалами для металлических защитных покрытий могут быть как чистые металлы (цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, хром, серебро и др.), так и их сплавы (бронза, латунь и др.). По характеру поведения металлических покрытий при коррозии их можно разделить на катодные и анодные. К катодным покрытиям относятся покрытия, потенциалы которых в данной среде имеют более положительное значение, чем потенциал основного металла. В качестве примеров катодных покрытий на стали можно привести Си, N1, Ag. При повреждении покрытия (или наличии пор) возникает коррозионный элемент, в котором основной материал в поре служит анодом и растворяется, а материал покрытия — катодом, на котором выделяется водород или поглощается кислород (рис. 74). Следовательно, катодные покрытия могут защищать металл от коррозии лишь при отсутствии пор и повреждений покрытия. Анодные покрытия имеют более отрицательный [c.218]
    По отношению к коррозионному воздействию покрытия металлами делятся на катодные и анодные. В катодных покрытиях металл покрытия в коррозионной среде более электроположителен, чем сталь, поэтому в возможном коррозионном процессе покрытие является катодом, а сталь — анодом. К металлам катодного покрытия на стали относятся хром, никель, свинец, медь и другие металлы, более благородные, чем железо. В анодных покрытиях металл покрытия в данной среде более электроотрицателен, чем сталь, поэтому в возможном коррозионном процессе покрытие является анодом, а сталь — катодом. Такие покрытия образуют цинк, кадмии, алюминий и другие менее благородные, чем железо, металлы. [c.74]

    Можно ли использовать для защиты железа от коррозии свинец, медь, алюминий, никель, хром Почему не все из этих металлов применяются в качестве покрытий (обсуждение должно иметь комплексный характер, затрагивая самые различные стороны проблем, вплоть до экономических). Среди изученных металлов выделите те, которые могут играть роль катодных и анодных покрытий. [c.382]

    Интересным примером получения анодных защитных и декоративных покрытий может служить анодирование алюминия — анодное окисление его поверхности, приводящее к образованию тончайших плотных цветных защитных пленок. [c.222]

    Все анодные покрытия на алюминии или его сплавах в той или иной степени пористые поры, образующиеся в покрытии, большие, поэтому поступление электрического тока к аноду в процессе оксидирования происходит постоянно. Рост анодной пленки продолжается до тех пор, пока скорость ее образования превышает скорость ее растворения. [c.213]

    Для повышения износостойкости и борьбы с коррозией, а также для декоративных целей сталь часто покрывают другими металлами. Покрытия делятся на катодные и на анодные. Катодные покрытия это такие, у которых металл покрытия более электроположителен в данной среде, чем сталь, поэтому покрытия являются катодами, а сталь анодом в возможном коррозионном процессе. К металлам катодного покрытия относятся, в частности, хром, никель, медь и другие металлы, более благородные, чем железо. Анодные покрытия — это такие покрытия, у которых металл покрытия более электроотрицателен в данной среде, чем сталь, поэтому покрытие является анодом, а сталь — катодом в возможном коррозионном процессе. Такими металлами покрытия являются, в частности, цинк, кадмий, марганец, алюминий и ряд других менее благородных металлов, чем железо. [c.153]

    Патент США, № 4023986, 1977 г. Из многочисленных способов отделки металлов, особенно алюминия, наиболее глубокими являются электрохимическое окисление и анодирование. Толщина диэлектрической пленки оксида алюминия, получаемой при анодировании алюминия в растворах борной кислоты, может быть анодные покрытия, получаемые в охлажденных растворах серной кислоты, могут иметь толщину > 127 мкм. Имеются несколько типов электролитов для анодирования, которые применяют для получения оксидных покрытий с нужными свойствами. Однако наиболее часто используется анодирование в серной кислоте. Алюминиевые изделия, которым нужно придать декоративный вид, высокую коррозионную стойкость и износоустойчивость, анодируют в этом электролите. [c.190]

    Пример 1. Анодированное изделие из алюминия погружается в ванну с водным раствором хлорида олова. Концентрация хлорида олова невелика, обычно от 1 до 50 г/л. Температура ванны 10—30°С. Хлорид олова поглощается незакрепленной анодной пленкой. Пропитывание идет довольно быстро, обычно не более 5 мин. Затем изделие нагревают на воздухе, чтобы хлорид олова превратился в проводящий оксид олова. Операция разложения включает прогрев на воздухе при температуре от 300 до 600°С в течение 1—60 мин. После завершения этих операций анодные покрытия насыщаются проводящим электрический ток оксидом олова, т.е. можно проводить гальваническое осаждение любого металла, например, непосредственно хромирование или хромирование с подслоем меди и никеля. Высокая коррозионная стойкость алюминиевой детали обусловлена также высоким ионным сопротивлением пропитанной анодной пленки. [c.192]

    ВЛИЯНИЕ ОКИСНЫХ АНОДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ТРЕНИЕ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ АЛЮМИНИЯ В ПРОЦЕССЕ ВОЛОЧЕНИЯ [c.221]

    При внешнем трении анодные окисные пленки на алюминии обладают антифрикционными свойствами и предохраняют металл от износа [3—6], но роль естественных окисных пленок и искусственных анодных покрытий в разнообразных процессах обработки алюминия и его сплавов давлением еще не выяснена. Отсутствуют также сведения о том, может ли твердая окисная пленка обладать экранирующими свойствами по отношению к металлу и инструменту и в какой степени твердые окисные пленки могут предотвращать налипание металла и облегчать процесс обработки давлением. [c.221]

    Однако применять анодные покрытия в процессах холодного волочения алюминия не рационально, так как упруго-пластичные смазки (типа окисленного парафина) снижают усилие до 50 кГ. При этом поверхность также получается гладкой и блестящей. Важно было проверить, как ведут себя анодные покрытия при горячем деформировании алюминия, при котором наблюдается весьма сильное налипание алюминия и процесс даже при незначительных степенях деформации (1—2%) пе выполним. [c.224]

    При обработке алюминия давлением твердые анодные покрытия выполняют роль защитных (экранирующих) пленок, предотвращающих налипание алюминия на инструмент. [c.225]

    В крупнопанельном строительстве наиболее э