Анодирование. Процесс анодирования в щавелевой кислоте

Изначально данный процесс был изобретен в Японии, позже использовался в Германии. И в результате, в обеих странах он получил широкое распространение. Главной задачей при использовании этого процесса является получение относительно прочного покрытия, как правило, золотого или бронзового цвета, в зависимости от обрабатываемого металла. Так, сплаву алюминия и хрома (0,2% – 0,5%) (содержание железа и кремния ниже 0,35%) можно придать насыщенный золотой или бронзовый оттенок. Этот процесс также имеет определенные преимущества при анодировании проволоки ( Eloxal WX).

Анодирование в щавелевой кислоте требует бóльших химических и энергетических затрат, чем анодирование в серной кислоте. При этом, однако можно получить довольно плотное покрытие свыше 60 микрометров (2,4 мил) в толщину без использования специальных технологий, при этом толщина покрытия будет  линейно увеличиваться, как в первые часы обработки. Поэтому  щавелевая кислота используется, в основном, при твердом анодировании. Далее приводятся 4 немецких стандартных процессах анодирования с использованием раствора, содержащего 3-5% щавелевой кислоты:

Eloxal GX являлся основным процессом анодирования постоянным током, плотность тока составила 10-20 А/квадратный фут (1-2 А/дм² ) при напряжении 40-60 вольт. Данный раствор использовали при температуре 18-20°С в течение 40-60 минут. Покрытие, полученное в результате этой операции, имело желтый цвет на материалах из алюминия и сплавах, не содержащих тяжелых металлов, и обладало хорошей износостойкостью. Метод Eloxal GXh является модифицированным аналогом метода Eloxal GX. В этом методе температура была повышена до 35°С, а напряжение составляло 30-35 вольт. Время на обработку сократилось до 20-30 минут, так как при повышенной температуре необходимая толщина покрытия может быть получена за более короткое время. Полученные покрытия были практически бесцветными, а повышенная пористость нового покрытия сделала метод GXh более пригодным для окрашивания и фотографической обработки. Данное покрытие, однако, было  мягче и тоньше.

Eloxal WX – это метод обработки переменным током плотностью 20-30 А/квадратный фут (2-3 А/дм^{2 ­}) при напряжении 20-60 вольт. Температура раствора – 25-35° С, время обработки – 40-60 минут. Получаемое в этом случае покрытие оказалось гораздо мягче и получило применение для анодирования проволоки и эластичной ленты. В процессе чередовалась анодная и катодная обработка, а напряжение постепенно увеличивалось с 20 до 60 вольт. На материалах из алюминия покрытие получилось желтого цвета при этом оно было немного темнее на сплавах, содержащих тяжелые металлы.

Метод Eloxal WGX являлся комбинированным методом GX и WX. Для использования переменного и постоянного тока варьировались в зависимости от необходимого цвета и толщины покрытия. Обычно, норма составляла 20-30 А/квадратный фут постоянного тока при напряжении 30-60 вольт и 10-20 А/квадратный фут переменного тока при напряжении 40-60 вольт (2-3 А/дм² постоянного тока и 1-2 А/дм² переменного тока). Используемая температура составляла 20-30°С, а время обработки – 15-20 минут. На материалах из сплава алюминия и марганца данное покрытие обладало наибольшей износоустойчивостью. Ни один из методов с применением переменного тока не получил широкого распространения, главным образом, из-за больших затрат, связанных с его использованием.

В Японии процесс анодирования в щавелевой кислоте иcпользовался на протяжении многих лет. Таджима описал основные условия использования данного метода. Обычный процесс заключался в получении 3 % (вес) раствора при плотности постоянного тока 1-2 А/дм² и температуре 25-30°С в течение 30-80 минут при напряжении  15-30 вольт и переменного тока при напряжении 60-100 вольт (с использованием свинцовых или графитовых катодов при использовании постоянного тока). В практику также входило уплотнение покрытия с помощью парового давления в 50 кН/м² в течение 30-60 минут после завершения процесса анодирования. После  небольшой полировки покрытие приобретало светло-золотой оттенок.

В Великобритании и США иногда прибегают к методу анодирования в растворе щавелевой кислоты со слегка повышенным кислотным содержанием (5-10%). Такой электролит являлся основным в методе Alcan’s Alcanodox. Электролит содержал 80-100 г/л щавелевой кислоты. В зависимости от сплавов покрытие могло иметь цвет от золотого до светло-бронзового. В процессе дальнейшего усовершенствования было предложено использование постоянного тока, главным образом, прямоугольных импульсов тока с частотой 1-20 в секунду с показателями максимального тока до 21 А/дм² (200 А/квадратный фут) и средней анодной плотностью тока 1,1-3,8 А/дм² (10-36 А/квадратный фут). При таких условиях покрытие приобретало темные оттенки, а на результат сильно влияли показатели максимальной и средней плотности тока. При максимальной и средней плотности тока можно было получить покрытие темно-бронзового или даже черного цвета.

Как и при анодировании в серной кислоте, используемые для анодирования в щавелевой кислоте резервуары должны быть покрыты резиной, пластиком или свинцом, а используемые электроды изготавливаются из нержавеющей стали, свинца, алюминия или графита. Источники питания, оборудование для смешивания и охлаждения сырья используются  те же, что и при анодировании в серной кислоте. Однако при анодировании в щавелевой кислоте требуются более мощные выпрямители и охлаждающее оборудование.

Вследствие того, что электролит не вызывает разъедание поверхности, щавелевую кислоту можно использовать при работе с образцами, имеющими микротрещины и спайки. После процесса анодирования и промывки изделие можно обмакнуть в 1 % раствор аммиака или гидрокарбоната аммония.