Alyuminiy nisbatan faol metall bo'lib, standart potentsiali -1,66v ga teng. Tabiiyki, havoda qalinligi 0,01 dan 0,1 mikrongacha bo'lgan oksidli plyonka hosil qilishi mumkin. Ushbu oksidli plyonka amorf, ingichka va g'ovakli bo'lib, korroziyaga chidamliligi past. Ammo, agar alyuminiy va uning qotishmalari tegishli elektrolitga joylashtirilsa, alyuminiy mahsulot anod sifatida ishlatiladi va tashqi oqim ta'sirida sirtda oksid plyonka hosil bo'ladi. Ushbu usul anodik oksidlanish deb ataladi.
Turli xil konsentratsiyali elektrolitlar turlarini tanlab olish va oksidlanish jarayonida jarayon sharoitlarini nazorat qilish orqali har xil xossalari va qalinligi o'ndan yuzlab mikrongacha bo'lgan anodlangan plyonkalarni olish mumkin va ularning korroziyaga chidamliligi, aşınmaya bardoshliligi va bezak xususiyatlari va boshqalar. sezilarli darajada yaxshilangan va takomillashtirilgan.
shakl
Al va alyuminiy qotishmalarining anodik oksidlanishida ishlatiladigan elektrolit, odatda, eruvchanligi o'rtacha bo'lgan kislotali eritma. Katod sifatida qo'rg'oshin faqat elektr tokini o'tkazish rolini o'ynaydi. Alyuminiy va uning qotishmalari anodlanganda anodda quyidagi reaktsiyalar paydo bo'ladi:
2Al ---> 6e- + 2Al3+
Katodda quyidagi reaktsiyalar paydo bo'ladi:
6H2O +6e- ---> 3H2 + 6OH-
Shu bilan birga, kislota alyuminiy va hosil bo'lgan oksid plyonkasini kimyoviy eritadi va reaktsiya quyidagicha:
2Al + 6H+ ---> 2Al3+ -3H2
Al2O3 + 6H+ ---> 2Al3+ + 3H2O
Oksid plyonkaning o'sish jarayoni bu oksid plyonkasining uzluksiz hosil bo'lishi va uzluksiz erishi jarayonidir.
Birinchi bo'lim a (egri qism ab): g'ovaksiz qatlam hosil bo'lishi. Elektrlash boshlanganda bir necha soniyadan o'nlab soniya ichida alyuminiy yuzasida zichligi yuqori, yuqori izolyatsion oksidli plyonka hosil bo'ladi, uning qalinligi taxminan 0,01 dan 0,1 mikrongacha, bu doimiy, g'ovaksiz plyonka qatlami. G'ovaksiz qatlam yoki to'siq qatlami sifatida ushbu plyonkaning ko'rinishi oqimning o'tishiga va plyonkaning davomiy qalinlashuviga to'sqinlik qiladi. G'ovaksiz qatlamning qalinligi hosil bo'ladigan kuchlanish bilan to'g'ridan-to'g'ri proportsional va elektrolitdagi oksid plyonkasining erish tezligiga teskari proportsionaldir. Shuning uchun egri chiziqning ab segmentining kuchlanishi noldan maksimal qiymatgacha keskin o'sishni ko'rsatadi.
Ikkinchi bo'lim b (egri chiziqli qism): g'ovakli qatlam hosil bo'lishi. Oksid plyonka hosil bo'lishi bilan elektrolitning plyonkada erishi boshlanadi. Hosil bo'lgan oksid plyonkasi bir hil bo'lmaganligi sababli, teshiklar avval plyonkaning eng yupqa qismida eritiladi va elektrolit bu teshiklar orqali alyuminiyning yangi yuzasiga yetishi mumkin, elektrokimyoviy reaksiya davom etishi, qarshilik pasayishi va kuchlanish quyidagicha bo'ladi. bu pasayish (pasayish eng yuqori qiymatdan 10-15%), membranada g'ovakli qatlam paydo bo'ladi.
Uchinchi bo'lim c (egri cd bo'limi): g'ovakli qatlam qalinlashishi. Taxminan 20 yil davomida anodlashdan so'ng, kuchlanish nisbatan barqaror va sekin ko'tarilish bosqichiga kiradi. Bu shuni ko'rsatadiki, g'ovaksiz qatlam g'ovakli qatlam hosil qilish uchun doimiy ravishda eriydigan bo'lsa, yangi g'ovaksiz qatlam yana o'sib bormoqda. Ya'ni oksid plyonkasida g'ovak bo'lmagan qatlamning hosil bo'lishi va erishi tezligi asosan muvozanatli bo'ladi, shuning uchun g'ovaksiz qatlam qalinligi endi oshmaydi va voltaj o'zgarishi kichik bo'ladi. Biroq, bu vaqtda tuynuk tubidagi oksid plyonkasining hosil bo'lishi va erishi to'xtamadi, ular hanuzgacha davom etmoqda, natijada tuynuk tubi asta-sekin metall matritsaning ichki qismiga o'tdi. Oksidlanish davom etar ekan, teshiklar chuqurlashib teshik hosil qiladi va teshiklari bo'lgan plyonka qatlami asta-sekin qalinlashadi. Filmning hosil bo'lish darajasi va erish tezligi dinamik muvozanatga kelganda, oksidlanish muddati uzaytirilgan bo'lsa ham, oksid plyonkasining qalinligi endi oshmaydi va anodik oksidlanish jarayoni shu vaqtda to'xtatilishi kerak. Anodlash xarakterli egri va oksidli plyonkalarning o'sish jarayoni.
Hunarmandchilik
Alyuminiy va uning alyuminiy qotishmalarini anodlashning ko'plab usullari mavjud. Odatda sulfat kislota anodlash, xrom kislota anodlash, oksalat kislota anodlash, qattiq anodlash va chinni anodlash usullari qo'llaniladi.
Oltingugurt kislotasi
Suyultirilgan sulfat kislota elektrolitida alyuminiy va uning qotishmalarini anodlash uchun doimiy va o'zgaruvchan tok qo'llaniladi va qalinligi 5-20 mikron va yaxshi adsorbsiyali rangsiz va shaffof oksidli plyonka olinishi mumkin.
Sulfat kislota anodlash jarayoni sodda, eritma barqaror, ishlashi qulay, aralashmaning ruxsat etilgan doirasi keng, quvvat sarfi kam, narxi past va deyarli alyuminiyni qayta ishlashga tatbiq etilishi mumkin. turli xil alyuminiy qotishmalari, shuning uchun u Xitoyda keng qo'llanilgan.
Quyidagi jadval anodlash jarayonining bir nechta odatiy jarayonlarini ko'rsatadi:
Formulalash va jarayon sharoitlari DC usuli AC usuli
1 2 3
Sulfat kislota (g / L) 50 ～ 200 160 ～ 170 100 ～ 150
Alyuminiy ioni Al3+ (g / L)<><><>
Harorat (℃) 15 ～ 25 0 ～ 3 15 ～ 25
Anod oqim zichligi (A / dm2) 0,8 ～ 1,5 0,4 ～ 6 2 ～ 4
Kuchlanish (V) 18 ～ 25 16 ～ 20 18 ～ 30
Vaqt (min) 20 ～ 40 60 20 ～ 40
Aralashtirilgan siqilgan havo bosimli havo
Katod maydoni / Anod maydoni 1.5: 1 1.5: 1 1: 1
Oksidli plyonka sifatiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar:
①Sulfat kislota konsentratsiyasi: odatda 15% dan 20% gacha. Konsentratsiya oshgani sayin plyonkaning erish tezligi oshadi va plyonkaning o'sish darajasi pasayadi. Filmning g'ovakliligi, kuchli adsorbsiyasi, elastikligi va bo'yash qobiliyati yaxshi (quyuq ranglarni bo'yash oson), ammo qattiqligi va ishqalanish qarshiligi biroz yomonroq; Sulfat kislota konsentratsiyasini pasaytiring, oksidli plyonkaning o'sish tezligi tezlashadi, plyonka kamroq teshikka ega, qattiqligi yuqori va aşınmaya yaxshi qarshilik ko'rsatadi.
Shuning uchun, himoya qilish, bezatish va sof bezakni qayta ishlash uchun foydalanilganda, ruxsat etilgan kontsentratsiyaning yuqori chegarasi, ya'ni elektrolit sifatida 20% oltingugurt kislotasi ishlatiladi.
② Elektrolitlar harorati: Elektrolitlar harorati oksidli plyonka sifatiga katta ta'sir ko'rsatadi. Harorat oshgani sayin plyonkaning erish tezligi oshadi va plyonka qalinligi pasayadi. Harorat 22 ～ 30 is bo'lganda, olingan plyonka yumshoq va adsorbsion qobiliyati yaxshi, ammo aşınma qarshiligi juda yomon; harorat 30 ℃ dan yuqori bo'lsa, plyonka bo'shashadi va notekis bo'ladi, ba'zan hatto uzilib qoladi va qattiqligi past bo'ladi, shuning uchun u foydalanish qiymatini yo'qotadi; harorat 10 dan 20 ℃ gacha bo'lganida, hosil bo'lgan oksidli plyonka gözeneklidir, adsorbsion qobiliyati kuchli va elastik, bo'yash uchun mos, ammo plyonka qattiqligi past va aşınmaya bardoshli emas; harorat past bo'lganda 10 ° C da oksid plyonkasining qalinligi oshadi, qattiqligi yuqori va aşınmaya qarshilik yaxshi, lekin gözeneklilik kam. Shuning uchun ishlab chiqarish jarayonida elektrolitlar harorati qat'iy nazorat qilinishi kerak. Qalin va qattiq oksidli plyonkani tayyorlash uchun ish haroratini pasaytirish kerak. Oksidlanish jarayonida siqilgan havoni aralashtirish va nisbatan past haroratdan foydalaniladi va qattiq oksidlanish odatda nol atrofida amalga oshiriladi.
③Oqim zichligi: ma'lum bir chegarada oqim zichligi oshadi, plyonkaning o'sish tezligi oshadi, oksidlanish vaqti qisqaradi, hosil bo'lgan plyonka ko'proq g'ovaklarga ega, ranglanishi oson, qattiqligi va aşınmaya chidamliligi oshadi; agar hozirgi zichlik juda yuqori bo'lsa, bu Joule issiqlikining ta'sirida qismlarning sirtini qizib ketishiga olib keladi va mahalliy eritmaning harorati oshadi, plyonkaning erish tezligi oshadi va qismlarni yoqish ehtimoli bor ; agar hozirgi zichlik juda past bo'lsa, filmning o'sish sur'ati sekin, ammo hosil bo'lgan plyonka zichroq va qattiqroq bo'ladi. Aşınma qarshilik kamayadi.
④Oksidlanish vaqti: Oksidlanish vaqtini tanlash elektrolitlar kontsentratsiyasiga, haroratga, anod oqimi zichligiga va kerakli plyonka qalinligiga bog'liq. Xuddi shu sharoitda, oqim zichligi doimiy bo'lganda, filmning o'sish darajasi oksidlanish vaqtiga mutanosib bo'ladi; ammo plyonka ma'lum bir qalinlikda o'sganda, plyonka o'tkazuvchanligi plyonka qarshiligining oshishi tufayli ortadi va harorat ko'tarilishi tufayli plyonkaning erish tezligi oshadi, shuning uchun plyonkaning o'sish darajasi asta-sekin kamayadi , va oxir-oqibat ko'paymaydi.
TirTirilish va harakatlanish: u elektrolitlar konvektsiyasini kuchaytirishi, sovutish effektini kuchaytirishi, eritma haroratining bir xilligini ta'minlashi va metallning mahalliy isishi tufayli oksid plyonkasining sifatini pasayishiga olib kelmaydi.
⑥ Elektrolitdagi aralashmalar: alyuminiy anodlash uchun ishlatiladigan elektrolitlar tarkibiga kiradigan aralashmalarga Clˉ, Fˉ, NO3ˉ, Cu2+, Al3+, Fe2+ va boshqalar kiradi, ular orasida Clˉ, Fˉ, NO3ˉ membrananing g'ovakliligini oshiradi, va sirt qo'pol va bo'shashgan. Agar uning tarkibi chegara qiymatidan oshsa, u hatto ishlov beriladigan qismning korroziyasini va teshilishini keltirib chiqaradi (Clˉ 0,05 g / L dan kam, Fˉ 0,01 g / L dan kam bo'lishi kerak); agar elektrolit tarkibidagi Al3+ miqdori ma'lum qiymatdan oshsa, ishlov beriladigan buyumning yuzasi ko'pincha oq rangda ko'rinadi. Spot yoki dog'ga o'xshash oq bloklar va filmning adsorbsion ishlashini pasaytiradi va uni bo'yash qiyin (Al3+ 20g / L dan kam bo'lishi kerak); Cu2+ miqdori 0,02 g / L ga yetganda oksid plyonkasida quyuq chiziqlar yoki qora dog'lar paydo bo'ladi; Si2+ tez-tez to'xtatib turiladi holat elektrolitda mavjud bo'lib, u elektrolitni biroz loyqalanishiga olib keladi va membranada jigarrang kukun shaklida adsorbsiyalanadi.
⑦ Alyuminiy qotishma tarkibi: alyuminiy metall tarkibidagi elementlar plyonkaning sifatini pasaytiradi va olingan oksidli plyonka toza alyuminiy kabi qalin emas va qattiqligi ham past. Anodlash uchun turli xil tarkibdagi alyuminiy qotishmalaridan foydalaniladi. Buni bir xil uyada bajarmaslik uchun ehtiyot bo'ling.
Xrom kislotasi
Xrom kislota anodizatsiyasi alyuminiy va uning qotishmalarini 5-10% xrom kislota elektrolitlari bilan anodik oksidlanish texnologiyasini nazarda tutadi. Ushbu usul bilan olingan oksidi plyonkasi quyidagi xususiyatlarga ega: ①U ingichka (sulfat kislota va oksalat kislotasi oksidi plyonkalari bilan taqqoslaganda), taxminan 2-5 mikron va ishlov beriladigan qismning asl aniqligi va pürüzlülüğünü saqlab turishi mumkin; ②Sifati yumshoq va elastik, deyarli teshiklari yo'q. Korroziyaga chidamliligi sulfat kislota anodlangan plyonkasidan kuchliroq; ③U shaffof emas, rangi kul rangdan to quyuq kul ranggacha, hatto kamalak ranggacha o'zgarib turadi, shuning uchun uni bo'yash oson emas; ④Teshiklari ozligi sababli plyonkani muhrlashsiz ishlatilishi mumkin; ⑤Organik moddalar bilan yaxshi bog'lanish kuchi, Shuning uchun u ko'pincha bo'yoqning pastki qatlami sifatida ishlatiladi; ⑥Sulfat kislota anodlashi bilan solishtirganda narxi ancha yuqori va ulardan foydalanish cheklangan.
Quyidagi jadvalda bir nechta xrom kislota anodlash jarayoni ko'rsatilgan:
Formula va jarayon shartlari 1 2 3
Xrom kislotasi (g / L) 90 ～ 100 50 ～ 55 30 ～ 35
Harorat (℃) 37 ± 2 39 ± 2 40 ± 2
Hozirgi zichlik (A / dm2) 0,3 ～ 2,5 0,3 ～ 0,7 0,2 ～ 0,6
Kuchlanish (V) 0 ～ 40 0 ～ 40 0 ～ 40
Oksidlanish vaqti (min) 35 60 60
Katod materiali Alyuminiy plastinka va grafit
Oksalik kislota
Oksalik kislota anodizatsiyasi - oksidlanish jarayoni bo'lib, unda 2% dan 10% gacha oksalat kislota elektrolitlari doimiy oqim yoki o'zgaruvchan tok bilan qo'llaniladi.
Anod oksidlanish uchun to'g'ridan-to'g'ri oqim ishlatilganda, hosil bo'lgan plyonkaning qattiqligi va korroziyaga chidamliligi H2SO4 anod oksidi plyonkasidan kam emas va oksalat kislota eritmasining alyuminiy va oksid plyonkasida eruvchanligi kichik bo'lgani uchun oksid plyonkasining qalinligi sulfat kislota eritmasiga qaraganda olinishi mumkin. Agar o'zgaruvchan tok bilan oksidlangan bo'lsa, yumshoqroq va elastikroq plyonka olish mumkin. Oksalat kislotasi anodlangan plyonkasining qalinligi odatda 8-20 mikronni tashkil qiladi va maksimal qalinligi 60 mikronga etishi mumkin.
Oksidlanish jarayonida jarayonning shartlari o'zgargan ekan (oksalat kislotasi konsentratsiyasi, harorat, oqim zichligi, to'lqin shakli va boshqalar), binoni davolashsiz kumushrang oq, oltin sariqdan jigar ranggacha dekorativ plyonkalarni olish mumkin.
Oksalik kislota anodlashtiruvchi elektrolit xlor ionlariga sezgir bo'lib, uning massa konsentratsiyasi 0,04 g / l dan oshganda plyonkada korroziya dog'lari paydo bo'ladi. Uch valentli alyuminiy ionining massa kontsentratsiyasining 3 g / l dan oshishiga yo'l qo'yilmaydi.
Ammo oksalat kislotasini anodlash qimmatga tushadi va ko'p energiya sarf qiladi (chunki oksalat kislota elektrolitining qarshiligi oltingugurt kislotasi va xrom kislotasiga nisbatan yuqori), eritma zaharli va elektrolitlar barqarorligi yomon. Bir necha oksalik kislota anodlash jarayoni quyidagi jadvalda keltirilgan.
Formula va jarayon shartlari 1 2 3
Oksalik kislota (g / L) 30 ± 3 50 ± 5 50 ± 10
Harorat (℃) 18 ± 3 30 ± 3 30 ± 3
Hozirgi zichlik (A / dm2) 1 ～ 2 1 ～ 2 2 ～ 3
Kuchlanish (V) 110 ～ 120 30 ～ 35 40 ～ 60
Oksidlanish vaqti (min) 120 30 ～ 60 30 ～ 60
Katod moddasi Uglerod tayoqchasi Uglerod tayog'i
Elektr ta'minoti doimiy shahar doimiy o'zgaruvchan tok
Chinni
Oksid plyonka hosil qilganda plyonkada adsorbsiyalash uchun elektrolitga ba'zi moddalar qo'shiladi va shu bilan" deb nomlangan emal va emal rangiga o'xshash silliq, porloq, bir xil va shaffof bo'lmagan oksidi plyonka olinadi; chinni anodik oksid plyonkasi" ;" Yoki" chinni oksidi plyonka". Bunday oksidli plyonka yaxshi elastiklik va yaxshi korroziyaga chidamliligiga ega. Bo'yashdan keyin plastik tuyg'u bilan tashqi ko'rinishini olish mumkin. Olingan plyonka qalinligi taxminan 6-25 mikronni tashkil qiladi.
Quyida chinni oksidlanishining ikkita usuli keltirilgan.
①Sulfat kislota yoki oksalat kislota eritmasiga noyob metall elementlarning ba'zi tuzlarini (masalan, titan, torium va boshqalar) qo'shing: oksidlanish jarayonida ushbu tuzlarning gidrolizi tufayli xromoforik moddalar oksidning g'ovaklariga yotadi. Shunga o'xshash emal plyonka qatlamini hosil qiladigan plyonka yuqori qattiqlikka ega, qismlarning yuqori aniqligi va yuqori darajadagi silliqligini saqlab turishi mumkin, ammo u qimmat, eritmani ishlatish tsikli qisqa va jarayon shartlari qat'iydir.
② Anodlovchi eritma sifatida xrom angidrid va bor kislotasining aralashmasi ishlatiladi: oddiy tarkibi, arzonligi, oksid plyonkasining yaxshi elastikligi, ammo qattiqligi avvalgisiga qaraganda pastroq va umumiy dekorativ chinni oksidlanish sirtini qayta ishlash uchun ishlatilishi mumkin.
Eslatma: Katod material sof alyuminiy, qo'rg'oshin plitasi yoki po'lat plitalar bo'lishi mumkin.
Oksidlovchi eritmada turli xil tarkibiy qismlarning o'zgarishi oksid plyonkasining rangini aniqlaydi: masalan, xrom angidridning ko'payishi bilan plyonka rangi xira kul rangga o'zgaradi; bor kislotasining ko'payishi bilan plyonka rangi sutli oq rangga o'zgaradi. Oksalik kislotaning ko'payishi bilan plyonka rangi sariq rangga o'zgaradi.