Get Adobe Flash player

Анодирование. Металлический субстрат

лучше, чем его сплавы, и внешний вид покрытия на алюминии различного качества имеет существенные различия. Особенно заметна разница между промышленным материалом (99%) и сверхчистым алюминием (99,99%).  Внешний вид и эксплуатационные качества анодированных сплавов тесно связаны с историей их производства, которая определяет, являются ли добавки или примеси однородным твёрдым раствором, как интерметаллические соединения в зернах, или осадком на межзёренной границе. На поведение сплава также влияет размер, форма и состав интерметаллических соединений, а анодная реакция зависит от того, растворяются они, окисляются, или остаются инертными в процессе обработки.

В многочисленной литературе  приведено общее руководство по поведению сплавов в том плане, насколько хорошо они подходят для защитного, декоративного и «подкрашивания», осветления и твёрдого анодирования. Большинство сплавов алюминия можно гарантированно покрыть анодной оксидной плёнкой среднего или хорошего качества, если не принимать во внимание  не внешний вид , а защитные свойства покрытия. Общей декоративной обработки так же могут быть подвержены большинство сплавов, если в процессе они не становятся слишком тёмными или неоднородными. Однако, дл получения блестящих покрытий  подходят сплавов и, как показано в таблице, только металл высокой степени чистоты классифицируется как первоклассный. Для твёрдого анодирования основной характеристикой является получение анодного покрытия удовлетворительного качества толщиной в 50 микрон.

В общем, деформируемые сплавы лучше подходят для анодирования, чем литейные сплавы благодаря их большей однородности, меньшему размеру частиц примесей, меньшей пористости, а также в результате того, что химический состав литейных сплавов, особенно высококремнистых, делает их менее подходящими для анодирования.

Из деформируемых сплавов, сплавы Al-Mg (5000 серия), и сплавы Al-Mg-Si (6000 серия) с или без небольших добавок марганца, обеспечивают наилучшие декоративные и защитные покрытия. Со сплавами Al-Zn-Mg (7000 серия) также можно получить неплохие результаты6. Сплавы, содержащие значительные количества меди и других тяжёлых металлов, напр. дюралюминий (2000 серия), обычно дают покрытия худшие по цвету и с худшими защитными свойствами.

Роль интерметаллидов.Эффект, производимый интерметаллическими соединениями в металлической матрице, зависит от степени, до которой те усваиваются в твёрдом растворе, так как в процессе тепловой обработки может произойти полная дисперсия во вторичной фазе, и быстрое охлаждение может помочь поддержать эту однородность без появления крупнозернистого осадка.

Анодное покрытие на алюминии с чистотой 99,99%, образованное в серной кислоте, будет блестящим и прозрачным, однако при содержании железа около 0,08% оно становится менее блестящим и заметно мутнеет при увеличении толщины плёнки, в то время как при содержании железа 0,3%, что типично для металлов с чистотой 99,5%, покрытие приобретает серый оттенок. Это может быть светло-серый цвет в полоску или пятнами, в зависимости от распределения железосодержащего компонента в основной литой структуре.

В сплавах алюминия может происходить формирование  большого количества интерметаллических соединений. Далее представлены основные бинарные, тернарные и четвертичные.

Келлер и Эдвардс, проведшие серии экспериментов по выявлению влияния примесей, выяснили, что кремний не окислялся и не растворялся в процессе обработки, в то время как интерметаллические составляющие, такие как CuAl2 и фаза b-Al-Mg  (которая возникает в определённых алюминиево-магниевых сплавах), окислялись или растворялись намного быстрее алюминия, из-за чего покрытия получались тонкими, грубыми и пористыми. Между этими двумя крайними состояниями находились  такие компоненты как FeAl3, фаза a-Al-Mg , и MnAl6, часть из которых растворялась, а часть оставалась в покрытии, оказывая влияние на цвет, прозрачность и целостность плёнки.

Фишер, Будилофф и Кох анодировали интерметаллические соединения по отдельности. Оксидной плёнкой покрывались такие соединения, как Al6Mg, FeAl3, CuAl2 и кремний. Другие, напр. Al3Zn2 и Pb, частично подверглись анодированию, частично растворились; в то время как Mg2Si, Al3Mg2Zn3 просто растворились.

В своей работе французский учёный Лакомб показал, что кремний и фазы с высоким содержанием кремния, также как и Al6Mg, окисляются намного медленнее чем алюминий, и поэтому диспергируются в анодном покрытии, что приводит к потере прозрачности, в то время как Al3Mg2 и CuAl2 окисляются быстрее и могут оставлять разрывы в оксидной плёнке.

Гумински, Шисби и Лэмб детально изучали основные интерметаллиды, чтобы выявить результаты травления едким натром, химического осветления в блескообразователе типа фосфорной кислоты и анодирования в щавелевой кислоте интерметаллидов в сравнении с алюминиевой матрицей. Шисби и Шот расширили рамки этой работы, с целью изучить также более сложные компоненты, но на момент выхода данной работы были опубликованы только результаты исследования травления едким натром. Коут и другие также проводили  подобные исследования.

Более фундаментальная работа по типичным бинарным сплавам, которая проводилась учеными промышленной группы UMIST, показала, что обогащение легирующими элементами происходит в слое толщиной 1-5 нм, непосредственно под анодной плёнкой. Это является прямым следствием формирования анодной плёнки, но также может наблюдаться и при других процессах, таких как химическое полировка и щелочное травление. Шимитсу и другие в своей работе с использованием ультрамикротомии продемонстрировали процессы, происходящие с присутствующими в сплаве Al-Fe частицами FeAl3 и FeAl6.

Сравнительно недавно Форсис провёл исследование роли интерметаллидов и влияния микроструктуры алюминия на процесс твёрдого анодирования. Его результаты по интерметаллидам оказались схожими с результатами других исследователей, но при этом ему так же удалось обнаружить, что крупные частицы интерметаллидов, которые попадали в оксидную плёнку, не изменяясь, оставляли углубления на поверхности раздела алюминий/оксид. Это похоже на эффект наблюдавшийся Куком. Однако Форсис заметил, что углубления сопровождаются плоскими трещинами в оксидной плёнке, а это в свою очередь считалось следствием высокого механического напряжения в оксиде из-за неравномерной скорости роста соседних частиц.

Возможно, самыми крайними случаями включённых частиц вторичной фазы являются композиционные материалы с металлической матрицей, к которым с целью усиления добавляют SiC. Анодирование подобных материалов является достаточно проблематичным, однако Шахид показал, что при  анодировании в серной кислоте, хотя толщина анодной плёнки и была неоднородна, но все же она обеспечивала достаточную антикоррозионную защиту в агрессивной среде. Он обнаружил, что частицы карбида кремния обтягивались плёнкой, образуя её неотъемлемую часть.

 

 

Поделитесь с друзьями!

Опубликовать в своем блоге livejournal.com

Добавить комментарий

Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.