Анодирование. Изменение условий при сернокислом анодировании

Воздействие условий обработки на свойства анодного покрытия является непростой темой, так как большинство переменных, которые необходимо учитывать при этом, являются взаимосвязанными. Некоторые из основных свойств тесно связаны со скоростью роста плёнки и растворяющим действие электролита, которые определяют не только её толщину, но и степень пористости, механические характеристики и химический состав. На данные свойства покрытия влияет концентрация кислоты, температура, плотность тока, перемешивание, напряжение и тип тока. Не так давно Шесби провёл исследование и выяснил, каким образом изменяются условия обработки в зависимости от области применения изделий. В дополнение к вышесказанному на условия обработки сильно влияет состав анодируемого сплава, и это следует учитывать особенно при блестящем анодировании, где большое значение приобретает отражательная способность и чёткость отображения. В данном случае большое значение приобретает напряжение анодирования, и при понижении напряжения улучшается внешний вид, особенно на отожжённых материалах. Кук исследовал влияние температуры электролита и плотности тока во время анодирования на целый ряд свойств плёнки и показал, что при повышении плотности тока и температуры можно получить плёнки с похожими характеристиками. Среди разработок компании Alcoa в области блестящего анодирования особый интерес представляет процесс, при использовании которого происходит образование материала с высокой отражательной способностью без применения химической или гальванической полировки. В этом случае полированный прокатный алюминий анодируется постоянным током в 26% (вес) растворе серной кислоты при плотности тока 1.9 А/дм² и температуре 15-28ºС. Обработка длится 0.5-10 минут, и в результате происходит образование покрытия толщиной около 1-4 микрон. Толщина плёнки зависит от состава сплава и условий обработки. Киссин и др. исследовали наращивание толщины анодного покрытия, связанного со временем обработки, на разных сплавах. При этом они использовали раствор серной кислоты концентрацией 165 г/л при температуре 20 и 25ºС и плотности тока 1.3 А/дм².  Очень хорошо заметно, что плёнка гораздо меньшей критической толщины была получена на сплаве алюминия серии 2000, при температуре 25ºС. При постоянной концентрации электролита и температуре на толщину анодной плёнки влияет плотность тока и время обработки. Таким образом, для получения покрытия толщиной 25 микрон, при концентрации кислоты 15% (вес) и температуре 20ºС, требуется обрабатывать поверхность током плотностью около 85 А/мин/дм² в течение не более 75 минут. Для получения толщины 15 микрон необходима обработка током плотностью 55 А/мин/дм² в течение не более 45 минут.

Смягчающий эффект, оказываемый высокой температурой электролита на внешние слои толстого анодного покрытия очень наглядно был продемонстрирован Томасом.  Он провел измерения сопротивления истиранию анодного покрытия 25 микрон на сплаве 5005. Покрытия формировались при температуре  18-28ºС в 180 г/л H₂SO₄ с использованием плотности тока 1.5 А/дм² (14 А/фут²). При измерении сопротивления истиранию Томас использовал абразивно-струйный метод испытания (BS 6161:Часть10:1987), а так же испытания методом абразивного колеса (BS 6161:Часть10:1987). С помощью абразивно-струйного метода возможно измерение веса абразива, необходимого для того, чтобы проникнуть сквозь всю толщину анодного покрытия, таким образом можно узнать среднюю абразивную стойкость покрытия. Метод испытания абразивным колесом применяется для снятия значительной толщины пленки, это позволяет узнать разницу в абразивной стойкости внешнего и внутреннего слоев. Томас провел измерения количества движений абразивным средством (туда-назад), которое нужно сделать для того, чтобы удалить 6 микрон (0.24 мил) и 10 микрон (0.4 мил) поверхности пленки и сравнил их со средними значениями, полученными в процессе испытания абразивно-струйным методом. В каждом из случаев он брал результат, полученный при температуре 18ºС, присваивал ему показатель 100, а затем производил сравнение других полученных значений в процентном выражении. Результаты приведены в таблице.

Влияние температуры на стойкость к истиранию сплава 5005 при различных условиях

Из таблицы видно, что с точки зрения среднего сопротивления абразивному истиранию, пленка, полученная при 28ºС, обладает вдвое меньшей абразивной стойкостью, чем пленка, полученная при 18ºС. С другой стороны, исходя из данных испытания методом абразивного колеса, можно установить, что пленка, полученная при 28ºС, обладает только 1/8 абразивной стойкости пленки, полученной при 18ºС. Это очень важный факт с точки зрения проблемы получения толстых пленок при высокой температуре электролита.