Параметры анодирования алюминиевых сплавов в серной кислоте
Вопрос.
Не первый раз сталкиваюсь с тем, что на предприятиях машиностроения в типовых технологических процессах на анодирование алюминиевых сплавов в серной кислоте (в т. ч. твердое анодирование) параметрами технологического процесса фигурируют напряжение и время, причем, зачастую не учитывается тот факт, что сплавы разных марок анодируются неодинаково. При этом, в литературе недвусмысленно написано, что именно эти процессы анодирования подчиняются закону Фарадея. Связано ли это с оборудованием (кое-где еще применяются мотор-генераторы) и как правильно задавать параметры анодирования: "сила тока (в зависимости от площади поверхности и выбранной плотности тока) - время" или "напряжение - время"?
С уважением
Вакалова Т.Ю.
Ответ.
Анодирование алюминиевых сплавов в серной кислоте или ее смесях с другими кислотами следует проводить, поддерживая определенную плотность тока (т.е. силу тока, отнесенную к суммарной покрываемой поверхности деталей), поскольку именно эта величина характеризует скорость формирования (толщину) оксидного слоя. В зависимости от температуры и концентрации электролита, определяющих его растравливающее действие на оксид и образование пористой структуры покрытия, плотность тока должна составлять 1-2,5 А/дм2 при нанесении защитно-декоративных покрытий толщиной 6-20 мкм (время обработки 20-40 мин) или 2-4 А/дм2 при нанесении твердых или электроизоляционных покрытий толщиной 40-75 мкм (продолжительность 1-3 часа).
Вместе с тем напряжение на ванне является важным параметром, позволяющим контролировать качество получаемого покрытия в процессе его нанесения. При включении тока напряжение на ванне достигает 21-25 В (формируется барьерный слой покрытия), затем в течение минуты опускается до уровня 15-18 В (происходит частичное растравливание барьерного слоя); затем начинается формирование пористой части покрытия, которое сопровождается практически постоянным значением напряжения 15-20 В при нанесении защитно-декоративных покрытий или плавным повышением напряжения до 20-25 В при нанесении функциональных покрытий. Если напряжение оказывается меньше указанных величин, покрытие будет некачественным из-за повышенной пористости, поэтому необходимо несколько увеличить рабочую плотность тока. Если наблюдаются колебания напряжения в процессе нанесения покрытия, имеет место локальный перегрев отдельных участков покрываемой поверхности или плохо осуществлен контакт деталей с подвесным приспособлением; в этом случае необходимо срочно прекратить процесс и устранить неполадки, чтобы сохранить деталь.
03.02.2011
Дополнение к ответу
При толстослойном анодировании решающим фактором становится такое явление, как разогрев электролита. По мере роста оксидной пленки, ее электрическое сопротивление возрастает и «Джоулево тепло» выделяется преимущественно в порах растущей пленки, вызывая местный разогрев электролита. Соответственно, увеличивается и саморастворение пленки, сводя на нет собственно анодирование.
Для толстослойного анодирования необходимо охлаждать электролит до минусовых температур с одновременным повышением напряжения до 40-60 Вольт. (Это опасное напряжение и необходимо исключить случайное касание токопроводов персоналом). Таким образом можно нарастить анодную пленку до десятков микрометров.
Из личной практики: мне приходилось делать толстое анодирование в сернокислотном электролите, охлажденном до –5-8°С. Охлаждали электролит с помощью «сухого льда». Источником постоянного тока служил сварочный мотор-генератор. Это было примерно 50 лет назад. Сейчас есть большой выбор современных выпрямителей с заданными характеристиками и холодильных установок.
06.02.2011