ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оксидирование алюминия и его сплавов из "Оксидирование и фосфатирование металлов Издание 3 " В атмосферных условиях поверхность металлического алюминия покрыта тонкой окисной пленкой, которая сообщает ему некоторую пассивность. Но такая пленка вследствие малой толщины и низкой механической прочности не может надежно защитить металл от разрушительного действия коррозии. При эксплуатации изделий во влажной атмосфере на поверхности алюминия образуется белый рыхлый налет продуктов коррозии, что приводит не только к ухудшению внешнего вида рзделий, но и к значительному снижению механической прочности и других эксплуатационных характеристик. [c.19] Наиболее простым и надежным способом защиты алюминия и его сплавов от коррозии является оксидирование-процесс получения на поверхности металла оксидных пленок в результате химической или электрохимической обработки. [c.19] Химическое оксидирование используется для защиты изделий от коррозии и для получения грунта под лакокрасочные покрытия. Толщина оксидных пленок, полученных химическим путем, составляет 0,5—3 мкм. Пленки отличаются малой механической прочностью и поэтому неприменимы в тех случаях, когда требуется повышенная твердость или износостойкость поверхности изделий. [c.19] Большей механической прочностью и лучшими электроизоляционными свойствами характеризуются пленки, полученные в фосфорнокислом растворе. Толщина их достигает 3—4 мкм. Они окрашены в светло-зеленый цвет. Б состав пленок, помимо окислов, входят фосфорнокислые соли металлов. Оксидно-фосфатные пленки являются хорошим грунтом для лакокрасочных покрытий, но и в отсутствии их защищают алюминий от коррозии. [c.20] Тонкие, но плотные пленки, характеризующиеся низким электросопротивлением, получают обработкой алюминия в растворе, содержащем хроматы и фториды в малых концентрациях. Такие пленки, условно называемые токопроводными, используются для защиты от коррозии изделий, на поверхности которых не допускается электроизоляционный слой, получающийся при других способах оксидирования. [c.20] Преимуществом химических способов оксидирования являются малая продолжительность процесса, простота его выполнения, несложность оборудования, что положительно сказывается на экономических показателях. [c.20] Электрохимическое оксидирование требует использования источников тока для питания ванны, специальных приспособлений и оборудования, точного соблюдения режима электролиза, что усложняет и удорожает процесс. Но исключительно высокие качества получаемых оксидных пленок обеспечили широкое применение электрохимических способов оксидирования. [c.20] Образование на алюмиции в процессе электролиза окисной пленки можно представить следующим образом. В результате электрохимического взаимодействия ионов гидроксила с металлом на его поверхности образуется тонкий слой окисла А1гОз. Дальнейший ход процесса зависит от того, какое влияние оказывает на этот слой электролит. Если пленка не растворяется в электролите, то ее рост быстро прекращается, и на металле формируется тонкий, практически беспористый слой с высоким электросопротивлением, толщина которого определяется величиной подаваемого напряжения. Так, в растворе борной кислоты с бурой при напряжении на ванне 800 в формируются пленки толщиной около 1 мкм. [c.20] Для формирования сравнительно толстых оксидных слоев необходимо обеспечить доступ ионов кислорода к металлу в течение всего времени электролиза. Такие условия создаются при оксидировании в электролитах, оказывающих растворяющее действие на оксидную пленку. [c.21] На рис. 1 схематически показаны структура оксидного слоя и механизм его формирования. [c.21] Процессы, происходящие прн, оксидировании алюминия, могут характеризоваться зависимостью напряжения на ванне от продолжительности электролиза или пропущенного количества электричества (рис. 2). Возникновение барьерного слоя на металле характеризуется резким повышением напряжения на ванне (участок /). Следующее затем нарушение сплошности слоя за счет растворяющего действия электролита приводит к небольшому снижению напряжения (участок II). Дальнейшее увеличение времени электролиза сопровождается постепенным возрастанием напряжения за счет роста пористой части оксидной пленки (участок III). Этот участок кривой ток — время соответствует обычному процессу анодного оксидирования. [c.22] С увеличением толщины пленки возрастает ее электросопротивление, что, в свою очередь, приводит к увеличению количества выделяющегося джоулева тепла. [c.22] Если оксидирование продолжается долго, то электросопротивление на участках пор утолщенной пленки начинает быстро возрастать за счет скопления в порах пленки кислорода и образования паров вследствие сильного местного перегрева электролита (участок IV). Результатом этих процессов может явиться растравливание или электрический пробой пленки (участок У). [c.22] Свойства оксидных пленок на алюминии и его сплавах определяются как режимом электролиза, так и составом обрабатываемого металла. [c.23] Твердость пленки на чистом алюминии достигает 1500 кПмм , на техническом алюминии — 500—600 кГ/мм , на алюминиевых сплавах — 200—500 кПмм . Пленки, полученные электрохимическим путем, весьма хрупки и при изгибе дают трещины. Наряду с высокой твердостью, оксидные пленки хорошо противостоят механическому и эрозионному износу. [c.23] Оксидный слой является одним из жаростойких и электроизоляционных видов покрытий. Его теплопроводность значительно ниже, чем металла. Коэффициент теплового излучения оксидированного алюминия достигает 80% излучения абсолютно черного тела. Удельное электросопротивление оксидной пленки на чистом алюминии при температуре 15—25° С составляет 10 ом см , а при 250° С — 10 ом1см . Пробивное напряжение в зависимости от толщины пленки изменяется от нескольких сот до нескольких тысяч вольт. [c.23] Для стабилизации и улучшения электроизоляционных характеристик оксидные слои пропитывают лаками или компаундами. [c.23] Коррозионная стойкость и защитные свойства оксидных пленок связаны с их природой, структурой и толщиной. Получаемый электрохимическим путем оксидный слой состоит в основном из кристаллической -модификации окиси алюминия АЦОд. Это соединение устойчиво против действия органических растворителей, большинства органических кислот, некоторых минеральных солей, ио активно растворяется в растворах щелочей. Чем меньше примесей в металле, тем однороднее получается оксидная пленка и тем выше ее химическая стойкость. Лучшими защитными свойствами обладают пленки, формированные на алюминии высокой чистоты. [c.23] Значительная пористость оксидного слоя обусловливает его высокую адсорбционную способность. Он легко впитывает и удерживает растворы солей, красителей, органические вещества. Это обстоятельство в зависимости от назначения процесса оксидирования может играть положительную или отрицательную роль. [c.24] Пористость ухудшает электроизоляционные свойства пленок и их способность защищать металл от воздействия окружающей среды. Для уменьшения пористости применяют уплотнение пленок в кипящей воде или паре, наполнение хроматами, осаждение в порах нерастворимых в воде солей или пропитывание лаками, маслами, компаундами. [c.24] Вернуться к основной статье