Химическое оксидирование алюминия – Механизм химического оксидирования алюминия. Теория и технология

Механизм химического оксидирования алюминия. Теория и технология

Главная → Механизм химического оксидирования алюминия

 

 

Заказать ХИМИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ алюминия сплавов

Заказать ХИМИЧЕСКОЕ ИЗНОСОСТОЙКОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ алюминия и его сплавов

 

Изделия из алюминия и его сплавов для увеличения коррозионной стойкости подвергают химическому и электрохимическому оксидированию. Оксидирование алюминия не только повышает его коррозионную стойкость, но и увеличивает твердость и износостойкость, жаростойкость, теплостойкость, придает различные электрические свойства (электроизоляционные или электропроводные), а также улучшает внешний вид. Оксидный слой на оксидированном алюминии имеет микропористую структуру и вследствие этого обладает высокой адсорбционной способностью, что повышает адгезию лакокрасочных покрытий к поверхности деталей.

Толщина оксидной пленки на алюминии, полученной химическим способом, обычно составляет 0,5-4 мкм. Пленки, получаемые при химическом оксидировании алюминия уступают по экусплуатационным характеристикам анодным, однако они имеют технологические и экономические преимущеста при покрытии сложнопрофильных и крупногабаритных изделий, внутренних поверхностей длинных и тонкостенных труб, больших сварных конструкций, а также в тех случаях, когда требуется электропроводнойсть на поверхности оксидированного алюминия.

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов проводится в щелочно-хроматных, фосфатно-хроматных и хроматно-фторидных ратсворах.

Щелочно-хроматные оксидные пленки имеют толщину меньше 2 мкм и слабые механические характеристики, их используют главным образом как грунт под покраску.

Фосфатно-ххроматные растворы формируют оксидные пленки на алюминии большей толщины — 3-4 мкм с более высокими защитными и физико-механическими свойствами. Эти оксидные пленки применяются для защиты от коррозии и как грунт под окраску.

Оксидные пленки на алюминии из хроматно-фторидных растворов тонкие, но плотные, имеют низкое электросопротивление. Их используют для получения токопроводного оксидного покрытию.

Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО «НПП Электрохимия» Любое копирование без прямой ссылки на сайт www.zctc.ru преследуется по закону. Текст статьи обработан сервисом Яндекс «Оригинальные тексты»

zctc.ru

25 Химическое оксидирование алюминия и его спла

25 Химическое оксидирование алюминия и его сплавов

Оксидирование алюминия является весьма эф­фективным методом защиты алюминия от коррозии, Кроме того, оксидирование проводят с целью при­дания его поверхности новых, весьма ценных свойств. По технологии получения защитных пленок оксидирование может быть электрохимическим (ано­дирование) и химическим, а, следовательно, и сами свойства оксидных пленок будут существенно раз­личаться.

При оксидировании алюминия и его сплавов, вы­полняемом химическим или электролитическим спосо­бом, на поверхности металла образуется защитный слой окисла со стекловидной структурой, который за­щищает металл от дальнейшего окисления и подготав­ливает поверхность для дальнейшей обработки (окра­шивания, склеивания и т.д.).

Анодирование позволяет создать оксидные пленки с высокой твердостью и износостойкостью, с отличны­ми электроизоляционными свойствами и с красивой декоративной поверхностью, в то время как химиче­ское оксидирование в основном применяется для по­лучения хорошего грунта под окраску. Анодирование может производиться с применением постоянного или переменного электрического тока, а по составу элект­ролитов и режиму оксидирования в настоящее время имеется множество вариантов.

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов

В тех случаях, когда оксидирование производят в целях защиты от коррозии или в качестве грунта под окраску, целесообразно применять химическое окси­дирование, более дешевое и не требующее электро­оборудования.

Химическое оксидирование производится простым погружением деталей из алюминия и его сплавов в раствор.

Приведем несколько составов растворов для защитно-декоративного оксидирования.

Раствор 1: 40-50 г/л ортофосфорной кислоты, 3-5 г/л кислого фтористого калия, 5-7 г/л хромового ангидрида.

Процесс ведут при температуре 15-20 °С в тече­ние 5-7 мин. Этот раствор пригоден для оксидирова­ния алюминия и всех его сплавов. Полученная защит­ная пленка имеет оксидно-фосфатный состав, толщи­ну около 3 мкм, красивый салатно-зеленый цвет и об­ладает электроизоляционными свойствами, но не по­риста и не окрашивается красителями.

Раствор 2: 4 г/л хромового ангидрида, 3,8 г/л фторосиликата натрия.

Раствор используют при нормальной температуре. На чистом алюминии оксидирующий слой образуется приблизительно через 10 мин, на его сплавах — при­близительно через 20 мин.

Раствор 3: 60 г/л углекислого натрия (соды), 20 г/л хромовокислого натрия.

Раствор используют при температуре 90-100 °С. Для оксидирования необходимо 5-10 мин.

Раствор 4: 68 г/л углекислого натрия, 26 г/л хро­мовокислого натрия, 3,2 г/л ортофосфата натрия.

Рабочая температура 90-100 °С, оксидирование длится 5-10 мин.

Раствор 5: 62 г/л фосфорной кислоты, 8 г/л хро­мового ангидрида, 4 г/л фтористого натрия.

Раствор используют при нормальной температу­ре. Время оксидирования около 10 мин.

Раствор 6 для оксидирования дюралюминия: 10 г/л хромового ангидрида, 6 г/л фторсиликата натрия.

Раствор используется при комнатной температуре. Оксидный слой образуется за 20 мин.

При химическом оксидировании в любом из ука­занных выше растворов рекомендуется во время об­работки перемешивать раствор. С извлеченных де­талей дать раствору полностью стечь, детали хоро­шо промыть в холодной воде и, если поверхность не будет далее обрабатываться (например, упрочнять­ся), произвести пассивирование (например, хрома- тирование). Деталь погружается в раствор с тем­пературой 40-50 °С на 10-15 с. Полученный в ра­створах № 2-6.оксидный слой довольно порист и хорошо окрашивается красителями. Если окрашива­ние не будет производиться, то для защиты металла поры в оксидной пленке необходимо закрыть. Это достигается сушкой деталей, вынутых из оксиди­рующего раствора без промывки при температуре 140- 180 °С в течение 3-4 мин.

studfiles.net

Химическое оксидирование алюминия

Химическое оксидирование алюминия – самый доступный, дешевый и простой способ получить оксидные пленки на алюминии и его сплавах. Метод химического оксидирования не требует подвода электрического тока. Процесс проводится в растворах хроматов и позволяет оксидировать большое количество деталей одновременно. По качеству полученные пленки уступают слоям, полученным методами, с использованием тока. Толщина оксидных слоев – около 2 – 3 мкм.

В связи с невысокими защитными свойствами окисных слоев, полученных химическим оксидированием, метод не нашел широкого применения (используется довольно редко).

Очень важно при химическом оксидировании алюминия и его сплавов постоянно контролировать температуру и состав электролита. При уменьшении концентрации щелочи в растворе для химического оксидирования – пленки получаются тонкие, а при увеличении и высокой температуре раствора — имеют рыхлую структуру.

Конечная обработка анодно-окисных слоев

Очень часто полученные защитные оксидные пленки подвергаются дополнительной обработке: окрашивание, уплотнение.

Уплотнение анодно-оксидных пленок на алюминии применяют для придания окисным слоям светостойкости, высокой коррозионной стойкости и повышения диэлектрических свойств. Процесс уплотнения основан на способности оксидных слоев впитывать влагу. Во время уплотнения часть оксидов превращается в гидроксиды, которые заполняют полые поры, тем самым уплотняя пленку. На производствах очень часто применяют для уплотнения горячую воду (температура порядка 100 °С). Качество уплотненных окисных слоев зависит от продолжительности обработки, температуры, характеристик самой пленки. Для того чтоб ускорить процесс, в воду добавляют ПАВ и соли. Полученная пленка может быть от светло-серого до темно-серого цвета.

Еще один способ уплотнения оксидных слоев на алюминии – обработка в растворе бихромата калия (около 40 г/л) при температуре 90 – 95 °С. Продолжительность – 20 – 25 минут. На вид пленка зеленого цвета (светлый или с желтоватым отливом).

Защитные свойства оксидных слоев, уплотненных различными способами, примерно одинаковы.

Окрашивание анодно-оксидных пленок на алюминии проводят для придания изделию декоративных свойств

Окрашивание проводится в различного типа красителях. Оксиды алюминия очень хорошо впитывают и удерживают органические и неорганические красители.

Перед окрашиванием пленку необходимо тщательно промыть от остатков электролита. Процесс пигментации проводят методом окунания в ванну с красящими веществами. Интенсивность и насыщенность цвета зависит от пористости и толщины оксидного слоя.

При использовании органических красителей можно получить большую гамму цветов, но их светостойкость низкая. Чтобы повысить светостойкость уже окрашенные слои дополнительно обрабатывают в уксуснокислых растворах никеля, кобальта и борной кислоты.

При окрашивании с использованием органических красителей процесс ведет в два этапа. Алюминиевое изделие с готовой оксидной пленкой поочередно погружают в раствор одной, а потом другой соли. Между погружениями следует промывка. Процесс ведется при комнатной температуре. В каждом растворе обработка длится 5 – 10 минут.

Если окрашенная пленка должна эксплуатироваться в агрессивной коррозионной среде – ее дополнительно пропитывают парафином либо бесцветным лаком.

Уплотнение окисной пленки на алюминии при окрашивании не происходит.

studfiles.net

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов — КиберПедия

ЭФХМО ТХОМ Лекция 11

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов

 

Оксидные покрытия, получаемые электрохимическим и химическим способом, существенно отличаются по составу, структуре и толщине. Но в механизме их образования существуют общие закономерности. Растворение плёнки в обоих случаях является результатом её взаимодействия с раствором. При химическом оксидировании в растворе хроматов под их влиянием на поверхности формируется тонкая, беспористая плёнка. Увеличение её толщины возможно лишь при введении в раствор активаторов – ионов F^– или SiF₆^2–. Активаторы нарушают сплошность плёнки, дают возможность проникновения раствору к поверхности и роста оксидного покрытия. Скорость роста плёнки при химическом оксидировании ниже, чем при электрохимическом, поэтому плёнки получаются на порядок меньшей толщины.

Для химического оксидирования алюминия и его сплавов используют следующие электролиты.

1) Щёлочно-хроматные. В них формируются плёнки толщиной не более 2 мкм, низкой механической прочности. Их применяют в качестве грунта под лакокрасочные покрытия.

2) Фосфатно-хроматно-фторидные. Толщина формируемых в них плёнок 3–4 мкм, они обладают лучшими свойствами. Поэтому эти плёнки можно использовать в качестве антикоррозионных покрытий.

3) Хроматно-фторидные. Формируемые в них плёнки обладают низким электросопротивлением.

Окраска плёнок зависит от их толщины, состава раствора, легирующих компонентов обрабатываемого сплава. Включение соединений шестивалентного хрома придаёт золотисто-жёлтую окраску, трёхвалентного хрома – зеленоватый оттенок. Слабо жёлтая окраска с зеленоватым оттенком характерна для плёнок малой толщины.

Составы используемых растворов, г/л:

1) 40–60 Na₂CO₃, 2–3 NaOH, 10–20 Na₂CrO₃. Температура раствора 80–100°С, продолжительность обработки 5-20 мин. Отклонение от оптимальной температуры ухудшает качество покрытия.

2) 3–4 CrO₃, 3–4 Na₂SiF₆. Температура раствора 15–25°С, продолжительность обработки 5 мин. При выработке раствора температура повышается до 80°С, продолжительность обработки увеличивается до 20 мин.

3) 5–8 CrO₃, 40–50 Н₃PO₄, 3–5 NaF. По мере выработки раствора продолжительность обработки увеличивают от 5 до 20 мин.

Недоброкачественные покрытия удаляют обработкой их в течение 5–10 мин при 90–95°С в растворе, содержащем 150–180 г/л CrO₃.

 

Оксидные покрытия чёрных, цветных и благородных металлов

Оксидные покрытия стали

 

Оксидирование чёрных металлов называется воронением. С давних пор применялось химическое оксидирование – щёлочное и кислотное. Электрохимическим способом получают более толстые и качественные покрытия, но этот способ менее распространён по сравнению с химическим.

При щёлочном оксидировании в горячих растворах гидроксида натрия (при 140–160°С) на углеродистой и низколегированной стали формируются оксидные плёнки толщиной 1–3 мкм, чёрного, с синеватым оттенком цвета; на высоколегированных сталях – от тёмно серого до тёмно-коричневого цвета. Они состоят в основном из оксида железа Fe₂O₃ и примеси оксидов легирующих компонентов обрабатываемого сплава.

Кислотное оксидирование проводят в растворах фосфорной кислоты или монофосфатов железа, цинка с добавками окислителей – нитратов бария, калия, пероксида марганца. Оно занимает промежуточное положение между процессами оксидирования и фосфатирования. Получаемые плёнки достигают толщины 5–6 мкм и состоят в основном из труднорастворимых фосфатов. Их защитные свойства лучше, чем у плёнок, полученных щелочным оксидированием. Недостаток процесса – малая стабильность растворов по сравнению со щелочными.

Перед нанесением оксидно-фосфатных покрытий проводят активирование деталей в 5–10%-ном растворе фосфорной кислоты.

Независимо от способа получения оксидные и оксидно-фосфатные покрытия после промывки для улучшения защитных свойств подвергают химической обработке в растворах хроматов, пропитке минеральным маслом, ингибированными смазками или гидрофобизации.

 

Оксидные покрытия серебра

 

Оксидные или смешанные оксидно-солевые плёнки тёмно-коричневого или чёрного цвета на серебре получают химической или электрохимической обработкой. В первом случае большое распространение получили растворы на основе серной печени. Этот препарат получают сплавлением в течение 20–30 мин смеси 2-х массовых частей серы и 2-х частей карбоната калия K₂CO₃. Полученный однородный сплав после охлаждения измельчают и растворяют в воде. На 100 частей воды – 2–3 части серной печени. Готовый раствор необходимо использовать в течение 12 часов. Обработку серебряных деталей или покрытий ведут в этом растворе 2–3 мин при температуре 60–70°С. Серная печень легко поглощает влагу, поэтому препарат следует сохранять в закрытой посуде.

Для декоративной отделки серебряных изделий можно использовать двухкомпонентные растворы следующих составов, г/л:

1) 5 серной печени, 10 карбоната аммония (NH₄)₂CO₃;

2) 15 серной печени, 40 хлорида аммония NH₄Cl.

В этих электролитах в зависимости от продолжительности обработки формируются плёнки светло-серого или тёмно-голубого цвета.

Покрытия тёмно-синего, почти чёрного цвета получают при анодной обработке в электролите, г/л: 25-30 Na₂S, 15-20 Na₂SO₄×10 H₂O, 5-10 H₂SO₄. Эти компоненты в указанной последовательности вводят в воду, после чего добавляют 3-5 мл/л ацетона. Режим оксидирования: анодная плотность тока (0,1-0,5) А/дм², температура 18-25°С продолжительность 3-5 мин.

Оксидные покрытия интенсивного чёрного цвета, отличающиеся несколько бóльшей стойкостью против коррозии, можно получить с применением переменного тока плотностью (0,6-0,7) А/см² при температуре 60-80°С в электролите, содержащем 0,05 г/л перманганата калия KMnO₄.

На поверхности серебра и его сплавов возможно формирование покрытий различных цветов, но они обладают плохой механической стойкостью.

 

Фосфатные покрытия

ЭФХМО ТХОМ Лекция 11

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов

 

Оксидные покрытия, получаемые электрохимическим и химическим способом, существенно отличаются по составу, структуре и толщине. Но в механизме их образования существуют общие закономерности. Растворение плёнки в обоих случаях является результатом её взаимодействия с раствором. При химическом оксидировании в растворе хроматов под их влиянием на поверхности формируется тонкая, беспористая плёнка. Увеличение её толщины возможно лишь при введении в раствор активаторов – ионов F^– или SiF₆^2–. Активаторы нарушают сплошность плёнки, дают возможность проникновения раствору к поверхности и роста оксидного покрытия. Скорость роста плёнки при химическом оксидировании ниже, чем при электрохимическом, поэтому плёнки получаются на порядок меньшей толщины.

Для химического оксидирования алюминия и его сплавов используют следующие электролиты.

1) Щёлочно-хроматные. В них формируются плёнки толщиной не более 2 мкм, низкой механической прочности. Их применяют в качестве грунта под лакокрасочные покрытия.

2) Фосфатно-хроматно-фторидные. Толщина формируемых в них плёнок 3–4 мкм, они обладают лучшими свойствами. Поэтому эти плёнки можно использовать в качестве антикоррозионных покрытий.

3) Хроматно-фторидные. Формируемые в них плёнки обладают низким электросопротивлением.

Окраска плёнок зависит от их толщины, состава раствора, легирующих компонентов обрабатываемого сплава. Включение соединений шестивалентного хрома придаёт золотисто-жёлтую окраску, трёхвалентного хрома – зеленоватый оттенок. Слабо жёлтая окраска с зеленоватым оттенком характерна для плёнок малой толщины.

Составы используемых растворов, г/л:

1) 40–60 Na₂CO₃, 2–3 NaOH, 10–20 Na₂CrO₃. Температура раствора 80–100°С, продолжительность обработки 5-20 мин. Отклонение от оптимальной температуры ухудшает качество покрытия.

2) 3–4 CrO₃, 3–4 Na₂SiF₆. Температура раствора 15–25°С, продолжительность обработки 5 мин. При выработке раствора температура повышается до 80°С, продолжительность обработки увеличивается до 20 мин.

3) 5–8 CrO₃, 40–50 Н₃PO₄, 3–5 NaF. По мере выработки раствора продолжительность обработки увеличивают от 5 до 20 мин.

Недоброкачественные покрытия удаляют обработкой их в течение 5–10 мин при 90–95°С в растворе, содержащем 150–180 г/л CrO₃.

 

cyberpedia.su

Электропроводное химическое оксидирование алюминия в ЕКБ

Заказать

Теория и технология оксидно-фторидной обработки алюминия

Проектирование изделий из алюминия под оксидирование

Подготовка поверхности алюминия перед нанесением гальванических покрытиий

Заказать химическое оксидно-фторидное покрытие алюминия по ГОСТ 9.305-84 Вы можете по телефонам и электронной почте, указанным в разделе «КОНТАКТЫ». Для ускорения расчетов просим воспользоваться специальной формой для on-line заказа.

Пример обозначения электропроводного химического оксидного покрытия на алюминии: Хим.Окс.э.

Толщина 2-3 мкм, не регулируется.

Гарантия на покрытие согласно ОСТ5 Р.9048-96. Трехступенчатый контроль качества.

Описание покрытия. Химическое оксидно-фторидное покрытие на алюминии в основном применяется как грунт под окраску и как альтернатива анодированию, если детали мелкие или их анодировка невозможна по иным причинам. В отличие от других оксидных покрытий, оксидно-фторидное обладает электропроводностью.

Достоинства электропроводного химического оксидно-фторидного покрытия на алюминии и его сплавах:

а) Химическое оксидирование — самое экономичное решение для защиты алюминия от коррозии и улучшения его внешнего вида.

б) Химическое оксидирование идеально подходит для мелких деталей, анодирование которых затруднительно или вообще невозможно.

в) Оксидное покрытие на алюминии является идеальным грунтом под покраску.

г) Данное оксидное покрытие обеспечивает свойства электромагнитного экрана.

д) Химическое оксидирование на алюминии — единственное оксидное покрытие, обеспечивающее одновременно защитные функции и сохраняющее электропроводность.

Недостатки желтого химического оксидирования алюминия и его сплавов:

а) Оксидно-фторидное покрытие имеет более низкую износостойкость, чем оксидно-фосфатное и аноднооксидное.

Принимаем заказы на серебристое анодирование алюминия как в Свердловской области (Екатеринбург, Алапаевск, Асбест, Березовский, Верхняя Пышма, Верхотурье, Ирбит, Каменск-Уральский, Камышлов, Краснотурьинск, Красноуфимск, Нижний Тагил, Новоуральск, Полевской, Ревда, Реж, Серов, Североуральск и другие), так и по всему Уралу и России (Челябинск, Пермь, Уфа, Тюмень, Казань, Новосибирск, Москва и другие).

zctc.ru

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов

2. Химическое оксидирование литейных и деформируемых сплавов, в том числе имеющих размеры 6-8 квалитетов Базовый состав раствора и режимы обработки (г/л):

Калий двухромовокислый 70-100 Магний сернокислый 40-50

Аммоний сернокислый 40-50

1. Температура раствора 15-30 °С.

2. pH раствора 3,0-4,0.

3. Продолжительность обработки 10-35 мин в зависимости от марки сплава:

MJ14, МЛ5, МЛ 10, МА2, МА2-1, МА5 10-15 мин;

МЛ9, МЛ 11, МА8, МА12, МА18, ВМЛ9 20-25 мин;

МЛ8, МЛ 12, МА14, ВМЛ7, МЛ 15, ВМЛ5, ВМЛ6 30-35 мин.

1. Цвет получающейся пленки от золотистого до черного.

1. Оксидирование окисное

Базовый состав раствора и режимы обработки (г/л):

Натрий углекислый 40-60

Калий или натрий хромовокислый 10-20

Натр едкий 2-3

1. Температура раствора 80-100 “С.

2. Продолжительность обработки 3-10 мин.

2.0ксидирование окисно-фосфатное

Базовый состав раствора и режимы обработки (г/л):

Ангидрид хромовый 5-10

Натрий фтористый 3-5

Кислота ортофосфорная 40-60

1. Температура раствора 15-30 °С.

2. Продолжительность обработки 5-20 мин.

3. Допускается заменять фтористый натрий фтористоводородной кислотой (40%-ной) в количестве 4-5 мл/л.

81

2. Оксидирование окисно-фторидное (электропроводное^.

Базовый состав раствора и режимы обработки (г/л):

Ангидрид хромовый Калий железосинеродистый Калий фтористый кислый

4-8 0,5-1,0 1,5-2,0

1. Температура раствора 15-30 °С.

2. Продолжительность обработки 1-5 мин.

3. Допускается заменять кислый фтористый калий эквивалентным количеством кислого фтористого аммония.

12. Фосфатирование сталей

1. Оксидное Фосфатирование

Базовый состав раствора и режимы обработки (г/л):

Цинк азотнокислый 10-20

Цинк монофосфат 8-12

Барий азотнокислый 30-40

1. Применяется для получения окисно-фосфатного покрытия на деталях из углеродистых, низко- и среднелегированных сталей, изготовленных с допусками 5, 6 и 7 квалитетов, пружин, а также деталей с цинковыми и кадмиевыми покрытиями.

_ч 1.2) Температура раствора 75-85 ‘С.

3. Продолжительность обработки 3-10 мин.

4. Кислотность свободная 0,1-2,0 «точек».

5. При повышенных температурах образуются гладкие блестящие фосфатные пленки от темно-серого до черного цвета. На сталях с мартенситной структурой образуются блестящие черные пленки.

6. Толщина пленки 6 мкм (в течение 10 мин).

7. Пленка состоит в основном из малорастворимого двух- замещенного фосфата бария.

8. Фосфатная пленка обладает высокими защитными свойствами: при неполном погружении в водопроводную воду коррозия стали появляется через 9-12 сут. Пленка имеет высокую термостойкость.

2. «Холодное» фосфатирование

Базовый состав раствора и режимы обработки (г/л):

Препарат Мажеф 20-22

Цинк азотнокислый 80-100

Натрий фтористый 2-4

1. Применяется для получения фосфатного покрытия на крупногабаритных деталях из углеродистых и низколегированных сталей.

2. Температура раствора 15-30 °С.

3. Продолжительность обработки 30-40 мин. Окончание процесса можно установить по прекращению выделения водорода.

4. Кислотность («точки») свободная 1-2, общая 60-78.

5. Для деталей с точными размерами исключают фтористый натрий и обработку проводят при температуре 60-80 °С в течение 10- 20 мин, кислотность раствора общая 28-60 «точек», свободная 1,5-3,5 «точек».

6. Толщина покрытия 3-6 мкм.

7. Для достижения одновременного обезжиривающего эффекта допускается введение поверхностно-активных веществ.

8. Образующийся при работе ванны осадок периодически удаляют, оставляя только небольшое его количество.

9. На эксплуатацию ванны вредно сказывается наличие в растворе примесей алюминия, мышьяка, свинца, сульфитов и хлоридов. Предельно допустимое содержание примесей составляет: ионов БОз — 0,3%, С1 — следы, РЬ — 0,01%, As — 0,002%, А1 — 0,02%. Выведение указанных примесей из раствора весьма затруднено, и поэтому целесообразно его сменить.

10. В процессе обработки детали следует периодически встряхивать, чтобы избежать неравномерного фосфатирования различных участков.

Недоброкачественные фосфатные покрытия снимают обработкой деталей в 10 %-ном растворе соляной кислоты или 20 %-ном растворе едкого натра при температуре 40-45 °С в течение 4-5 мин.

11. Неполадки, их причины и способы устранения представлены в табл. 1.21.

12. Для фосфатирования углеродистых, низко- и среднелегированных сталей перед холодной деформацией применяются растворы, содержащие:

83

Характеристика	Причины неполадок	Способы устранения неполадок
Тонкая светло-серая просвечивающая фосфатная пленка	Недостаточная про­должительность фосфатирования	Увеличить продолжитель­ность фосфатирования до прекращения газовыделения.
Крупнокристалли­ческое строение пленки; пониженная коррозионная стойкость	Травление деталей перед фосфатиро- ванием без последующей нейтрализации.	Заменить травление абразивной обработкой; промыть травленые детали в содовом растворе.
Неравномерная пятнистая пленка	1 .Плохая подготовка перед фосфатиро- ванием. 2.Детали из высоко­легированной стали.	1 .Улучшить очистку поверхности деталей. 2.Применить специальный раствор.
Светло-серый порошкообразный налет на пленке	Взмучивание осадка при фосфатиро- вании.	Удалить осадок; понизить температуру раствора до 96- 98 °С; дать раствору отстояться.
Пониженная стой­кость фосфатной пленки против коррозии	1 .Низкая концент­рация Мажефа и других компонентов. Низкая темпера­тура раствора. Неправильное соотношение между общей и свободной кислотностью.	1 .Повысить концентрацию Мажефа и других компонентов. 2.Повысить температуру раствора до 97-99 °С. З.Откорректировать раствор добавками углекислого марганца или ортофосфор- ной кислоты.

84

1.3.16. Электрохимическое полирование сталей

Базовый состав раствора и режимы обработки (г/л):

Ортофосфорная кислота 500-1100 Серная кислота 250-550

Хромовый ангидрна 30-80

1. Применяется для полирования углеродистых, низко- и среднелегированных, коррозионно-стойких сталей, алюминия и его сплавов.

2. Температура раствора 60-80 «С.

3. Анодная плотность тока 30-60 А/дм ², объемная — 1-3 А/л.

4. Продолжительность обработки 1,0-10,0 мин.

5. Плотность тока и продолжительность обработки выбирают опытным путем в зависимости от формы и размеров деталей, шероховатости поверхности и требований к внешнему виду.

6. Для обработки углеродистых и низколегированных сталей выбирают раствор с содержанием фосфорной кислоты в верхнем диапазоне, серной кислоты в нижнем диапазоне концентраций.

7. Для обработки коррозионно-стойких аустенитных сталей присутствие в электролите хромового ангидрида не является обязательным.

8. Загрузку и выгрузку деталей производят при отключенном токе.

9. Катоды из стали марки 12Х18Н9Т или свинца. Оптимальное отношение площади анода к площади катода 1:3.

10. Плотность раствора 1,65-1,72 г/см³.

11. Детали с допусками 6, 7, 8, 9 и 10 квалитетов обрабатывают в более концентрированном растворе (г/л) плотность раствора 1,72- 1,74 г/см³:

Ортофосфорная кислота 1460-1480 Хромовый ангцарцд 160-185

при плотности тока 20-150 А/дм² , температура раствора 60-80 °С, продолжительность обработки 0,5-15,0 мин, допускается применять катоды из алюминия.

12. Предельно допустимое содержание окиси железа (БегОз) 7,0- 7,5%, окиси алюминия (АЬОз) 3,0-3,5%, трехвалентного хрома в пересчете на СггОз 1,5%.

При полировании высоколегированных сталей в электролите без хромового ангидрида допускается работа при больших

85

Характеристика	Причины неполадок	Способы устранения неполадок
В электролите, проработавшем менее 10 А-ч/л
Точечное травление металла	Наличие в электро­лите взвеси мелких частиц хромового ангидрида.	Прогреть электролит при 90-100 «С до полного растворения хромового ангидрида.
Появление матовости после протирки поверхности детали	1 .Электролит после приготовления не прогрет и ие проработан. 2.Низкая темпера­тура раствора.	Прогреть электролит в течение 1,0-1,5 ч при 110-120 °С или проработать током 5-10 А-ч/л. Нагреть раствор до 70-80 •с.
Коричневая опалесци- рующая пленка на металле i	Плотность раствора выше 1,77 г/см3.	Разбавить раствор водой до рабочей плотности и прогреть при 90-100 °С в течение 1,0-1,5 ч.
Отсутствие блеска поверхности металла, беловатые пятна на желтом фойе	Высокое содержание в растворе трехва­лентного хрома (выше 1,5%).	Провести анодное окисление трехвалентного хрома
Отсутствие блеска поверхности металла, желтоватые пятна	Низкая плотность раствора (ниже 1,7 г/см3).	Прогреть электролит до достижения рабочей плотности раствора.

Характеристика	Причины неполадок	Способы устранения неполадок
В электоолите. ггоосаботавшем более 10 А ч/л
Белые полосы на деталях	Высокая плотность раствора (выше 1,8 г/см3).	Разбавить электролит водой до рабочей плотности и прогреть при 90-100 °С в течение 1 ч.
Отсутствие блеска светло-желтые пятна	Низкая плотность раствора.	Выпарить раствор до плотности 1,74 г/см3.
Отсутствие блеска темно-коричневые пятна	1 .Большая концен­трация хрома (III) (выше 2-3% СпОз). Высокая темпера­тура раствора. Высокая анодная плотность тока. Плохой контакт детали с подвеской.	1 .Окислить СпОз электролизом. Понизить температуру до рабочей. Понизить анодную плотность тока до 35 А/дм2. Улучшить контакт детали с подвеской.
Отсутствие блеска вблизи контакта с под­веской, коричневые пятна, остальная по­верхность блестящая.	Плохой контакт детали с подвеской.	Увеличить площадь контакта детали с подвеской, зачистить подвеску.
Серебристо-белые пят­на на вогнутых участ­ках детали и вблизи контакта с подвеской.	Экранирование вогнутых участков краями детали или подвеской.	Изменить положение детали в ванне, сблизить электроды, повысить анодную плотность тока.
Волнистость у краев и отверстий деталей.	1 .Высокая темпера­тура раствора. Длительное время обработки. Высокая плотность тока.	1 .Понизить температуру до нормы. Сократить продолжитель­ность обработки. Понизить плотность тока до 25-35 А/дм2.
Коричневые пятна, появляющиеся после извлечения детали.	Малая продолжительность электрополирования.	Увеличить продолжительность электрополирования.
Синевато-коричневый оттенок поверхности деталей, появляющий­ся после обработки в растворе щелочи.	1 .Высокая концент­рация NaOH (>10%). 2.Длительное пребы­вание детали в растворе щелочи.	1 .Уменьшить концен­трацию NaOH до 10%. 2.Уменьшить время пребывания в растворе щелочи до 10 мин.
Полосчатость, чередо­вание крупной и мелкозернистой структуры металла.	Влияние прокатки и последующего отжига.	Уменьшить время электрополирования до 5 мин.

87

17. Электрохимическое полирование меди и её сплавов

I

Базовый состав раствора и режимы обработки (г/л):

Ортофосфорная кислота 1000-1200 Хромовый ангидрид 100-150

1. Температура раствора 18-30 °С.

2. Анодная плотность тока 15-50 А/дм².

3. Продолжительность обработки 3-5 мин для улучшения декоративного вида, 5-10 мин для снижения шероховатости поверхности.

4. Не допускает перегрев электролита.

5. Недостатки: большой съем металла; малая интенсивность сглаживания микрошероховатостей; необходимость периодического окисления накапливающихся ионов трехвалентного хрома; усложнение работ по обезвреживанию сточных вод.

6. Для устранения вышеуказанных недостатков рекомендуется заменить хромовый ангидрид на: 80-100 мл/л н-бутилового спирта, или 40-50 мл/л моноэтаноламина, или 3-6 г/л тиомочевины. В случае появления точечного травления металла (питтинга) в раствор добавить 2-5 мл/л бутилового спирта.

7. Характерные дефекты и способы их устранения представлены в табл.1.23.

8. Материал катодов — свинец.

9. Объемная плотность тока должна быть 1-3 АУл.

10. Электролит, содержащий повышенное (выше 10 об.%) количество органических компонентов (н-бутилового спирта, моноэтаноламина) рекомендуется применять для электрохимического полирования алюминия и его сплавов при температуре 60-65 ‘С.

Характеристика	Причины неполадок	Способы устранения неполадок
Матовость поверхности деталей	1 .Большая концен­трация хрома (III) (выше 1,5%) в раст­воре, содержанием хромовый ангидрид. 2.Низкая концен­трация органичес­кого компонента.	Провести анодное окисление трехвалентного хрома. Добавить органический компонент.
Неравномер­ность блеска по поверхности детали, местный пригар	1.Плохой контакт детали с подвеской. 2.Экранирование одних деталей другими.	1.Обеспечить плотный контакт детали с подвеской. 2.Изменить положение деталей в ванне.
Точечное травление на плоских участках детали	1 .Низкая плотность тока. Болыиое содержа­ние в ванне воды (плотность ниже 1,6 г/см3). Малый срок ра­боты электролита.	1.Повысить анодную плотность тока до 35-50 А/дм2. 2.0ткорректировать раствор или прогреть его при температуре 100 °С до достижения плотности 1,6 г/см3. 3.Проработать раствор с мед­ными анодами током 2-3 А-ч/л.
Точечное травление на различных участках детали	1 .Низкая плотность тока. Большое содержа­ние в ванне воды (плотность ниже 1,6 г/см3). Низкая концен­трация органичес­кого компонента.	1 .Повысить анодную плотность тока до 35-50 А/дм2. 2,Откорректировать раствор или прогреть его при температуре 100 «С до достижения плотности 1,6 г/см3. З.Добавить органический компонент или 2-5 мл/л бутилового спирта.

studfiles.net

ХИМИЧЕСКОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ

ХИМИЧЕСКОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ. И.И. Денкер, И.Д. Кулешова Метод химического оксидирования алюминия и алюминиевых сплавов в хроматных растворах (хроматирование) нашел весьма широкое применение. Оксидные пленки, образующиеся на поверхности металла, способствуют значительному повышению адгезии лакокрасочных покрытий. В этом отношении они являются более универсальными, чем пленки, полученные анодным оксидированием, особенно для покрытий на основе синтетических смол и, в частности, эпоксидных. Основными достоинствами способа химического оксидирования являются его простота, экономичность и быстрота. Для химического оксидирования не требуется электрическая энергия, не нужно сложное оборудование, трудоемкость его намного меньше, чем при анодировании. Но по защитным свойствам и стойкости к износу оксидные пленки значительно уступают пленкам, полученным путем анодного окисления. Пленки, получаемые химическим оксидированием, могут быть использованы не только как подслой под лакокрасочные покрытия, но и для временной защиты деталей, например при хранении их в течение длительного времени в условиях цеха или отапливаемого склада. Технологический процесс подготовки и химического оксидирования деталей из деформированных и литейных алюминиевых сплавов включает следующие операции: расконсервацию; монтаж деталей на подвесках; химическое обезжиривание; промывку в теплой и затем в холодной проточной воде; травление в растворе едкого натра; промывку в теплой и затем в холодной проточной воде; осветление в азотной кислоте; промывку в холодной проточной воде; химическое оксидирование; промывку в холодной, затем в теплой воде; сушку покрытия и демонтаж деталей с подвесок; контроль качества покрытий. Травление в растворе едкого натра и промывку после него, а также осветление в азотной кислоте применяют в тех случаях, когда необходимо методом окунания получить равномерную оксидную пленку. В качестве подвесных приспособлений могут быть использованы проволока, крючки и корзины из алюминиевых сплавов; не допускается применение таких металлов, как олово, цинк и медь. Подвески должны обеспечивать свободный доступ электролита к поверхности деталей и беспрепятственное удаление газообразных продуктов. Для химического оксидирования применяют растворы следующего состава (г/л):   №1 №2 №3 №4 №5 №6 Бихромат натрия – 3–3,5 – – – – Хромовый ангидрид 3–3,5 3,5–4 4–6 5,8–7 8–10 7–8 Гидрофторид аммония – – 1,5 – – – Фторид натрия или калия – 0,8 2 0,7–2,1 4–5 – Фтористоводородная кислота (40%–ная) – – – – – 4–5 мл Ортофосфорная кислота – – – – 40–50 50–60 Гексацианоферрат (III) калия – – 0,5–1 1–1,7 – – Фторсиликат натрия 3–3,5 – – – – – Оксидирование в растворах № 1, 5 и 6, наиболее широко, применяемых в нашей стране, производится в течение 10–oo 20 мин при 15–25 °С, а в растворах № 2, 3 и 4 – в течение 1–5 мин при 18–26 °С. Продолжительность оксидирования определяется для каждого сплава опытным путем. Для промывки после оксидирования в холодной проточной воде требу–ется не менее 25 л воды на 1 м2 поверхности деталей; затем детали промывают в проточной воде при температуре не ниже 20 °С из расчета 15 л на 1 м2. По окончании промывки детали сушат в сушильном шкафу при температуре не выше 60 °С. При более высокой температуре верхние слои оксидной пленки могут разрушиться. Сушить можно также теплым чистым воздухом. После удаления воды из пленки повышение температуры для нее не опасно. С оксидированными деталями нужно обращаться осторожно, так как оксидная пленка легко повреждается при механическом воздействии. Недоброкачественные оксидно–фосфатные пленки можно удалить обработкой деталей в течение 5–10 мин при 90–95 °С в растворе, содержащем 150– 180 г/л хромового ангидрида. В последние годы в СССР разработан [8, с. 42–44] ряд новых составов для хроматирования алюминия и алюминиевых сплавов типа алькон. С их помощью можно получить желтые хроматные пленки за 7–10 с при обработке поверхности методом распыления из пистолета, а обработкой составом алькон–2 можно получить бесцветный хроматный слой даже на полированной поверхности алюминия методами окунания и распыления за 10–20 с. Для хроматирования поверхности собранных изделий рекомендуется применять алькон–3, который наносят кистью или распылением в течение 30–120 с. За рубежом для химического оксидирования широко используют составы алодин (США) и алохром (Англия) [4, с. 113]. Некоторые из них приведены ниже (г/л):   №1 №2 №3 №4 №5 №6 Фосфорная кислота (75 %–ная) 64 12 24 – – – Монофосфат натрия Nah3PO4xh3O – – – 31,8 66,5 31,8 Фторид натрия 5 3,1 5 5 – – Фторид алюминия – – – – – 5 Гидрофторид натрия NaHF2 – – – – 4,2 – Хромовый ангидрид СгО3 10 3,6 6,8 – – – Бихромат калия К2Сг2О7 – – – 10,6 14,7 10,6 Серная кислота – – – – 4,8 – Соляная кислота – – – 4,8 – 4,6 Пленки, полученные с помощью этих составов, имеют толщину около 2 мкм. Продолжительность процесса 5 мин при 18–19 °С и 1,5 мин при 50 °С. После оксидирования детали промывают в холодной проточной воде в течение 10–15 с, затем в 0,05 %–ном растворе хромового ангидрида или фосфорной кислоты при 35–50 °С в течение 10–15 с, после чего сушат при 38–66 °С. В случае плохого обезжиривания деталей, более высокой концентрации компонентов, более высокой температуры раствора и большей продолжительности оксидирования, а также сушки при температуре выше 60 °С покрытия могут получиться порошкообразными и легко осыпаются. Для приготовления составов для химического оксидирования расчетное количество компонентов растворяют при перемешивании в подогретой умягченной воде. Применение жесткой водопроводной воды нежелательно, так как содержащиеся в ней соли кальция адсорбируются оксидной пленкой, что приводит к возникновению белых пятен, ухудшающих защитные свойства оксидной пленки. Для получения качественной пленки необходимо строго соблюдать технологические режимы подготовительных операций и самого оксидирования. Ванны химического оксидирования периодически проверяют на содержание компонентов, входящих в их состав. В 1 л свежего раствора, содержащего фтор–силикат натрия (раствор 1), можно обрабатывать примерно 30 дм2 поверхности деталей без корректировки ванны. Ванну корректируют по мере образования слабоокрашенной пленки небольшими добавками хромового ангидрида (0,5–1,0 г/л) и фторсиликата натрия (0,1–0,25 г/л). При накоплении хромового ангидрида более 25 г/л и фторсиликата натрия более 6– 8 г/л ванну сменяют. В 1 л свежего раствора, содержащего фосфорную кислоту (растворы № 2 и № 3), можно обработать 50 дм2 поверхности деталей без корректировки ванны. По мере истощения ванны (это видно по образованию слабоокрашенной пленки) производят корректировку, добавляя небольшие количества компонентов, входящих в состав ванны (0,5 г/л фторида натрия или 1 мл/л фтористоводородной кислоты). Во избежание сползания пленки количество фторида натрия и фтористоводородной кислоты не должно превышать указанного в составе. Хромовый ангидрид и фосфорную кислоту добавляют, если их содержание в ванне соответственно менее 5 и 25 г/л. Возможные дефекты химического оксидирования в основном сводятся к образованию рыхлой пленки, легко стирающейся при протирке после высушивания, либо пленки с бледной окраской или со светлыми пятнами. Эти дефекты возникают главным образом при оксидировании в свежеприготовленном электролите вследствие большой его активности. После проработки ванны с бракованными деталями в течение 4–5 ч дефекты обычно устраняются. Дефекты могут также появиться при нарушении состава ванны, режима оксидирования, особенно температурного, продолжительности выдержки, истощения ванны, накопления в ней растворенного алюминия. Качество пленки проверяют по внешнему виду: она должна покрывать всю поверхность и прочно удерживаться на металле. При протирке салфеткой пленка не должна стираться. Цвет пленки, полученной в растворе, содержащем фторсиликат натрия, – от желто–золотистого до коричнево–золотистого. Цвет пленки, полученной в растворе, содержащем фосфорную кислоту, на деталях из алюминия и малолегированных сплавов – светло–зеленый, на легированных сплавах – более темный. По мере истощения раствора цвет пленки становится серо–зеленым. Светлые пятна на поверхности указывают на отсутствие пленки в этих местах. Детали с такими дефектами следует оксидировать заново. …….ДРУГИЕ СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ. На практике при защите алюминиевых сплавов не всегда представляется возможным применить для подготовки поверхности химическое оксидирование или анодное окисление. В таких случаях можно использовать и некоторые другие способы, нашедшие применение в промышленности. К ним относятся травление в различных кислотах и механическая обработка поверхности. Травление в растворе фосфорной кислоты. При травлении поверхности алюминия и его сплавов в фосфорной кислоте происходит удаление с металла естественной оксидной пленки и образуются фосфатные покрытия, способствующие повышению адгезии лакокрасочных покрытий. Удовлетворительные результаты получаются после травления в растворе фосфорной кислоты с концентрацией 200–300 г/л при 40 °С в течение 5 мин [9]. Добавки хромового ангидрида, бихромата калия, фторси–ликата натрия, а также винной, щавелевой и лимонной кислот к раствору фосфорной кислоты способствуют повышению адгезии. Механизм влияния органических добавок на адгезию, по–видимому, заключается в снижении разрушающего действия фосфорной кислоты на алюминий, что способствует образованию на поверхности алюминия фосфатных пленок кристаллической структуры, отличающихся большой пористостью. Лучшие результаты получаются после обработки в растворах следующего состава [% (масс.)]: Раствор 1 Фосфорная кислота 10 Фторсиликат натрия 0,5 Вода 89,5 Раствор 2 Фосфорная кислота 12 Лимонная кислота 16 Метилэтилкетон 12 ОП–7 8 Вода 52 Продолжительность обработки при 20 °С в первом растворе – 5 мин, во втором – 20 мин. Травление в растворах серной, азотной и других кислот. Адгезия лакокрасочных покрытий к алюминиевым сплавам повышается после обработки их в растворе серной кислоты с добавками бихромата натрия или калия, в частности в растворе следующего состава [% (масс.)]: Серная кислота (конц.) 22,5 Бихромат натрия (калия) 7,5 Вода 70 Температура раствора 60.–65 «С, продолжительность обработки 20–30 мин. При применении этого способа подготовки, называемого пиклинг–процессом, достигается высокая адгезия грунтовок к поверхности алюминиевых сплавов. В ряде случаев применяется ускоренный пиклинг–процесс, заключающийся в предварительной подготовке поверхности деталей из алюминиевых сплавов в растворе следующего состава [%(масс.)]: Фторид натрия (калия или аммония) или фтористоводородная кислота 1 Азотная кислота (конц.) 15 Вода 84 Поверхность обрабатывают этим раствором при комнатной температуре в течение 1 мин, а затем в растворе, применяемом для основного пиклинг–процесса, в течение 1 мин при 60–65 °С. глава из книги И.И. Денкер, И.Д. Кулешова «Зашита изделий из аллюминия и его сплавов лакокрасочными покрытиями», Москва, Химия, 1985, стр. 23-27.

anytech.narod.ru