Анодирование. Технологии окрашивания с применением постоянного тока

На ранних стадиях разработки электролитического окрашивания считалось существенно важным применять пер. ток, и, несмотря на сходство с гальваническими процессами, считалось, что невозможно производить окрашивание в условиях просто постоянного тока. Самая близкая к пост. току система была системой, разработанной Pechiney, которую мы уже упоминали, рассматривая электролиты на основе никеля. Этот процесс использовал для окрашивания пост. ток, но требовал прерывания цикла, чтобы позволить заготовкам разрядиться. В чем-то схожая система была описана Aidenом, который применял перемежающиеся периоды пост. тока, за которым следовал низковольтный пер. ток для окрашивания.

Suмitoмo, с другой стороны, показал, что для окрашивания может быть использован чисто пост. ток, и было приложено большое количество усилий для разработки процесса с пост. током. Первое описание этой системы в заявке очень широко охватывало осаждение многих изветсных металлов, но примеры были ограничены в основном осаждением из электролитов на основе никеля и кобальта. Они были достаточно традиционными и обычно содержали:

сульфат никеля                     50 г/л

хлорид аммония                   25 г/л

борная кислота                     25 г/л

Применялся графитовый анод и окрашивание проводилось при относительно высоких плотностях тока (до 2.5 А/дм²), так что скорости могли быть весьма высокими. Напряжения были низкими, обычно в пределах 10-14 В. Декларированными преимуществами было скорое время окрашивания, низкие рабочие напряжения, способность окрашивать литье, как и листовой и профильный материал, а также хороший контроль цвета.

Более поздняя работа, однако, показала, что одной из причин тому, что другие испытывали сложности с окрашиванием пост. током, заключалась в большой чувствительности системы к натриевому загрязнению. Это показано на рисунке результаты были получены на анодной пленке 9 микрон на листе 1100, окрашенном в растворе сульфата никеля 50 г/л и борной кислоты 30 г/л, при 0.5 А/дм² в течение 0.5 минуты. Отмечается чувствительность к очень низким уровням ионов натрия, калия и аммония, констатируется верхний предел натрия в 6 ppм (частей про милле). При таком уровне требуются специальные меры, чтобы избежать натриевого загрязнения, так как ванна, составленная из обычных реактивов, будет иметь уровень гораздо выше, и Suмitoмo предлагает катонный обмен, чтобы удержать натрий на указанном низком уровне. Использование чередующихся катодных и анодных циклов тоже, как говорят, делает систему менее чувствительной к натриевому загрязнению, так же как и применение пост. тока с последующим периодическим обратным пер. током.

Большая часть работ, выполненных Suмitoмo, были с электролитами на основе никеля, и рН этих ванн предпочтительно удерживался между 3.0 и 4.5, уровень достаточно более низкий, чем выбираемый для окрашивания с пер. током. Как и при окрашивании с пер. током, никелевые ванны дают гамму от светлой бронзы до черных цветов, а прочие цвета, полученные в электролитах на основе кобальта, железа, олова и меди, приводятся в Таблице 8-23.

Alcoa также исследовал цветовую обработку с применением пост тока, и в дополнение к принятым окрашивающим металлам, как медь, серебро, кадмий, олово, селен и теллур, также производил окрашивание мышьяком, сурьмой и солями висмута. Он указывал на необходимость наличия интерметаллических частиц, таких как Mg, Si, MgZn₂, Cu-Cr, Cu или Mn, перекрывающих барьерный слой анодного покрытия, так чтобы служить в качестве предпочтительных мест для осаждения металла.

Влияние примесей в окрашивающем растворе на светлоту окрашиваемой пленки

Объекты: лист 1100 с анодной оксидной пленкой 9 микрон

Состав окрашивающего раствора: NiSO₄ 50 г/л, H₃BO₃ 30 г/л, H₂O остальное

Условия на 2-м этапе:

плотность тока: 0.5 А/дм², пост. ток

время электролиза: 0.5 мин.

температура: 23 С

В другом разрезе пост. ток применялся Pechiney. Одной из общих проблем электролитического окрашивания является то, что, если получаемый цвет темнее, чем требуется, осажденный металл не может быть легко удален, и обработка должна быть полностью повторена. Pechiney предложил применение пост. тока после обычной окрашивающей фазы с пер. током для осветления цвета до потребного уровня. Обработка пост. током проводится в окрасочной ванне с заготовками после анодирования и лучший контроль цвета, как утверждается, достигается намеренным избыточным окрашиванием с последующим осветлением цвета до нужного оттенка указанным способом. Более ранний патент описывает обработку пост. током в отдельном растворе тиосульфата натрия после окрашивания. Окрашивание с пост. током в кислотных оловянных растворах в присутствии катионных красителей уже упоминалось.