Процесс анодного оксидирования

Для рассмотрения процесса анодного оксидирования рассмотрим самый распространенный вид — анодирование алюминия в водных растворах электролитов. Упрощенная установка для анодирования представляет собой ванну, заполненную водным раствором электролита или расплавом солей, в которую помещены два электрода: катод — свинец и окисляемое изделие алюминий — анод.

Рис. 3.

Наиболее распространенный электролит при анодировании алюминия — водный раствор серной кислоты. Катод выполняют из свинца, графита или коррозионно-стойкой стали. В отличие от других электролитических процессов анод не растворяется, а кислород почти не выделяется, большая часть кислорода соединяется с алюминием и образует слой пористого оксидного алюминия. Водород выделяется на катоде. Масса образованного оксида алюминия прямо пропорциональна плотности тока и времени его прохождения, т. е. количеству потребленного электрического тока. Образование анодного покрытия зависит от химического состава анодирующего электролита и выбранного режима электролиза.

На основе данных электронной микроскопии установлено, что анодные оксиды состоят из двух слоев: прилежащего к металлу сплошного тонкого слоя, называемого барьерным, и внешнего пористого слоя значительной толщины (100 мкм и более). На этой основе были созданы так называемые физико-геометрические представления (рис. 3) об идеальной модели пористой анодной пленки. Согласно высказанным предположениям, рост анодной пленки сводится к росту барьерного слоя и для алюминия может быть представлен как следствие взаимной диффузии ионов А1³⁺ и О^2- под пленкой образуется новый слой А1₂0₃. Образовавшаяся пленка взаимодействует с электролитом и частично растворяется.

При этом считается, что на металле вначале образуется беспористый барьерный оксидный слой. Его началом служат линзообразные микроячейки, срастающиеся в процессе окисления металла в сплошной слой оксида. Анодный оксид представляет собой плотно упакованные ячейки, которые направлены перпендикулярно к поверхности металла и параллельны друг другу. Поры возникают в центре ячеек в виде цилиндрических каналов. Их основанием служит беспористый барьерный слой. Рост анодного оксида происходит под барьерным слоем за счет удлинения поры ячейки от подтравливающего действия электролита. Полусферическая форма дна растущей ячейки при этом сохраняется. Оксидированный алюминий и его сплавы окрашивают в растворах органических красителей или неорганических солей с целью получения поверхности разнообразной цветной гаммы и дополнительного повышения коррозионной стойкости.

Анодные оксидные пленки на алюминии и его сплавах, как отмечалось весьма пористы. При окрашивании пористость несколько уменьшается. Однако длительность процесса окрашивания невелика и полного сужения или их герметизации не происходит. Кроме того, светостойкость окрашенных пористых пленок низка и требуется дополнительная защита, для чего после нанесения пленки и ее окрашивания производят операцию уплотнения пленки. При уплотнении изменяется структура пленки и поры закрываются. Повышаются защитные свойства пленки, ее светостойкость, т.к. адсорбированный при окрашивании пленки краситель предохраняется от атмосферного воздействия кислорода воздуха и влаги. Уплотнения производят в кипящей воде, пропиткой маслами, воском, парафином и т. д.