Анодирование. Механизм электролитического окрашивания. Часть 1

На ранних стадиях развития процесса электролитического окрашивания имелось мало информации относительно его механизма и на самом деле оставалось неясным, осаждался ли металл или металлическое соединение. Ранние патенты Asada указывали, что осаждается оксид или гидроокись, но более поздние работы в общем отмечали, что главное отложение создается металлическими частицами. Laser исследовал электролиты на основе олова и меди и показал, для этих случаев, с помощью рентгеновской гониометрии, что осаждения были металлическими по характеру. Sandera опубликовал подробное исследование о ряде окрашивающих электролитов, включая электролиты на основе кобальта, никеля, молибдена, меди, олова, серебра, железа и золота. Он применял разнообразные исследовательские средства, включая рентгеновские и спектроскопические методы. Электронная спектроскопия (ESCA) в общем показывала присутствие оксида, но большая часть других методов указывала, что осаждения были в большой степени металлическими. Lichtenberger также заключил, что осаждения были металлическими, на основании изучения окрашенных медью пленок, а Sautter et al. рентгеновскими методами показали для случаев олова и меди, что в порах пленок осаждались металлические частицы 60-250 µм длины.

Катодная поляризация анодных окисных пленок в смешанной ванне NiSO₄-H₃BO₃. (Толщина пористого слоя 9 µм, барьерный слой 150 А^о)

Позднейшие работы концентрировали внимание более конкретно на определенных металлах. Состояние анодных пленок, окрашенных оловом, изучалось Cohen’ом и др., которые использовали мессбауэровскую спектроскопию, чтобы показать, что олово преобладающе присутствовало в виде олова-металла. Saji et al. изучали электролиты на основе меди и показали, что металлическая медь может осаждаться на поверхностях анодных пленок равно, как и в порах. В первом случае главной причиной поверхностных отложений оказываются дефекты структуры анодной пленки.

Sato and Sakai применяли поляризационную технику для изучения осаждений из электролитов на основе никеля. Они измеряли катодные поляризационные кривые на примере сернокисло-никелево/борнокислотного электролита. Были измерены три пика, первый при -4 V, с представлением сокращения водородных ионов, второй при -13 V, где нет уверенности относительно происхождения эффекта, и третий при -18 V, с представлением сокращения ионов никеля. Было показано, что эти поляризационные пики подвержены влиянию как толщины анодной пленки, так и толщины барьерного слоя пленки, что и показано на рисунках ниже. Когда пористый слой был тоньше 2 микрон, катодный ток вследствие вырабатывающегося водорода был очень высоким, и пленка не окрасилась. Первый и второй пики катодного тока наблюдались на пленке в 4 микрона, но окрашивающий пик при -18 V все еще отсутствует; все три пика были видны в случае с пленкой 9 микрон. Этот эффект низкой толщины анодной пленки почти наверняка изменяется в соответствии с применяемым электролитом и используемыми режимами (условиями), но когда пленка слишком тонкая, окрашивание затруднено. Воздействия толщины барьерного слоя  также важны, поскольку тонкий барьерный слой влияет не только на форму кривой поляризации, но и сдвигает положение основного пика окрашивания. Хотя происхождение среднего пика и не определяется с уверенностью, он представляет значение, так как исследователи показали, что он подвергался сильному воздействию ионов натрия или аммония, причем первые по меньшей мере служат главной причиной проблем отслаивания (растрескивания) в электролитах на основе никеля.

Катодная поляризация анодной окисной пленки в смешанной ванне NiSO₄-H₃BO₃. Воздействие толщины пористого слоя: толщина барьерного слоя-150 А^о, толщина пористого слоя – (А) 2 мкм, (В) 4 мкм, (С) 9 мкм.

Катодная поляризация анодной окисной пленки в смешанной ванне NiSO₄-H₃BO₃. Воздействие толщины барьерного слоя: толщина пористого слоя-9 мкм, толщина барьерного слоя – (А) 150 А^о, (В) 100 А^о, (С) 50 А^о.