ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Анодное оксидирование алюминия из "Практикум по прикладной электрохимии" Алюминий принадлежит к числу электроотрицательных металлов его стандартный потенциал iai - /ai = — 1.66 В. Поэтому в активном состоянии он легко подвергается коррозии. Однако в тех средах, которые способствуют его пассивированию, на поверхности алюминия образуется тонкая оксидная пленка — АЬОз или А Оз-НгО. Она предохраняет алюминий от коррозии во многих нейтральных и слабокислых растворах (например, органических кислотах), а также в атмосферных условиях, но в недостаточной степени. Искусственное наращивание более толстых оксидных слоев на поверхности алюминия возможно путем электрохимической обработки на аноде. Электролиты для анодного окисления алюминия принято подразделять на две группы. [c.79] Таким обра к)м, следует считать, что на аноде протекают параллельно реакции (13.1) и (13.3), которым сопутствует также реакция выделения кислорода каждый из этих трех процессов характеризуется своим выходом по току. [c.81] Здесь М II А — молекулярные и атомные массы ул1 и — плотности алюминия и оксида 2 — число атомов алюминия и молекуле оксида. [c.81] Можно принять -уок = 3,85 и 7а1==2,7 г/см . Тогда с1а,/(1, ] = 1,33, Т. е. в процессе анодного оксидирования происходит увеличение толщины, как это показано на рис. 13.3, а в зависимости от количества растворившегося оксида толш,ина может и уменьшаться, как это следует из рис. 13.3, б. Если пленка не растворяется, то соотношение 1,33 может изменяться за счет гидратации пленки, включения в нее анионов электролита, образования пор. [c.81] С ростом концентрации кислоты (при постоянных температуре и плотности тока) и при повышении температуры увеличивается скорость растворения оксида, уменьшается толшина пленки, образующаяся за определенное время электролиза, и увеличивается ее пористость. Поэтому наращивание толстых пленок в растворе серной кислоты проводят при низкой температуре (около О °С) или в комбинированнных электролитах ( 4, см. табл. 13.1), менее агрессивно действующих на пленку. [c.82] Скорость образования оксида должна возрастать пропорционально плотности тока. Однако с повышением плотности тока вследствие выделения джоулевой теплоты температура в зоне роста пленки повышается. Это, в свою очередь, приводит к повышению скорости растворения оксида, а следовательно, и к замедлению ускорения его роста. [c.82] Щавелевая кислота обладает, в сравнении с серной, меньшим растворяющим действием, что позволяет наращивать более толстые пленки без понижения температуры электролита. Путем сочетания сильной неорганической кислоты (серная) с более слабыми органическими кислотами (щавелевая, сульфо-салициловая, борная) в различных пропорциях разработаны оптимальные составы электролитов ( 2 и 4, см. табл. 13.1), в которых можно получать достаточно толстые пленки с заданными свойствами. [c.82] Напряжение на электролизере при анодном оксидировании алюминия значительно выше, чем во многих процессах электроосаждения металлов (см. табл. 13.1). Потенциалы выделения водорода из этих растворов на свинцовом катоде не превышают 1 В, падение напряжения в растворах при а = 100—300 A/м невелико. Вследствие высокого омического сопротивления пленок основное падение напряжения сосредоточено на аноде и зависит от толщины и пористости оксида. Этим объясняется значительно более высокое напряжение для процессов анодного оксидирования в электролитах 2—5 в сравнении с электролитом I. [c.82] Свойства оксидных пленок. 1. Оксидные пленки обладают хорошим сцеплением с основой. Эластичность же пленок невелика (при изгибе оксидированного образца появляются трещины) и большей частью ухудшается с понижением температуры процесса. [c.83] Высокая прозрачность пленок необходима, если анодное оксидирование проводят с целью сохранения отражательной способности рефлекторов или блеска различных деталей, а также для декоративного окрашивания. Такие покрытия, например из электролита 1 (см. табл. 13.1), получают на полированном алюминии с последующим наполнением горячей водой. [c.83] Цель работы — ознакомление с процессом анодного оксидирования алюминия и изучение влияния состава раствора и режима электролиза на свойства оксидной пленки. [c.84] Для сокращения времени, затрачиваемого на электролиз, целесообразно собирать две независимо работающие схемы, на анодную штангу завешивать одновременно несколько образцов, две ванны с электролитом 1 (см. табл. 13.1), работающие при комнатной п повышенной температурах, соединять последовательно. Расчет количества прошедшего электричества — см. в приложениях I и IV. Б течение опытов измеряют и записывают напряжение на электролизере. Опытные и расчетные данные записывают в табл. 13.2—13.4. [c.85] В одном из электролитов при одинаковых условиях проводят опыты 1 и 2. [c.85] Оксидируют только чистый или технически чистый алюминий, так как легирующие компоненты влияют на процесс. [c.85] Опыт 1. Исследовать влияние количества прошедшего электричества (электролиты 3—5, табл. 13.1) или температуры (электролиты 1 или 2) на свойства оксидной пленки. [c.85] Опыт 2. Определить влияние количества прошедшего электричества (электролиты 3—5, табл. 13.1) или температуры (электролиты 1, 2) на изменение массы образцов при анодном оксидировании, объемную пористость и толщину пленки. [c.85] Рабочая площадь поверхности образцов зависит от изменений массы при электролизе. В электролитах 1, 2, 5 5 1 дм , в электролитах 3, 4 — 5 0,5 дм . [c.87] Опыт 3. Определить зависимость выхода по току кислорода от продолжительности электролиза. [c.87] Опыт 3, дополняющий опыт 2, проводят на установке для определения выхода по току по объему выделившегося газа, описанную в работе 21 и показанную на рис. 21.2 (но без измерения потенциала). Анод — взвешенный съемный стержень из алюминия (на рис. 21.2 позиция 4). [c.87] Вернуться к основной статье