Метод анодирования в серно-хромовом электролите

Однако влияние солей серной кислоты на раствор хромовой кислоты не обязательно является вредным. Во время Второй мировой войны на американской военно-морской базе в Сан-Диего Чишолм вместе с сотрудниками разработал модифицированный метод анодирования, с целью экономии хромовой кислоты, количество которой было ограничено. Позже этот метод был исследован сотрудниками Баттельского мемориального института Сландером и Прейем.

В обычном растворе с высоким содержанием хромовой кислоты около половины количества Al₂O₃, образованного путем электролиза, растворяется свободной хромовой кислотой. Таким образом, было установлено, что 90 % хромовой кислоты используется для нейтрализации растворенного алюминия и для поддержания уровня рН.

Понижение КПД объясняется повышением показателя уровня рН и резким уменьшением плотности тока при постоянном электрическом напряжении. Обычные добавки хромовой кислоты позволяют пополнить количество хрома, и после истощения раствора и его частичной замены последний метод является более предпочтительным, так как он обеспечивает постоянное количество содержания хрома и постоянный уровень рН. С другой стороны, в модифицированном методе, несмотря на то, что раствор изначально содержит только хромовую кислоту, уровень рН поддерживается путем добавления в раствор серной кислоты.

В процессе Чишольма используется 3 % раствор хромовой кислоты в дистиллированной воде, и хромовая кислота служит обязательным компонентом для поддержания плотности тока на уровне не менее 0,15 А/дм² (1,5 А/квадратный фут). После того, как содержание CrO₃ достигает 10 %, состояние раствора поддерживается путем добавления концентрированной серной кислоты, с целью поддержания плотности тока на уровне от 0,15 до 0,25 А/дм² (1,5-2,5 А/квадратный фут). Плотность тока измеряется на анодах 2024T (Al-Cu-Mg-Mn) с известной площадью поверхности или при помощи прибора для измерения плотности тока. Раствор используется при температуре 35±2°C, а электрическое напряжение постепенно повышается до 40 В. Примеры использования раствора: 50 минут для обработки лопастей винта, 30 минут для обработки листов сплава 2024Т и 40 минут для обработки сплава 3003 (1 % Mn), а также клепок и болтов, прошедших процесс анодирования в контейнерах. Обычно ставится задача получить покрытие толщиной 2,5 µм (0,1 мил).

Чишольм утверждает, что для этого раствора более всего подходят резервуары из малоуглеродистой стали, которые используются также в качестве катодов. Однако Сландер и Прей предпочитают использовать освинцованные резервуары с угольными катодами. Сландер и Прей работали с исходными растворами, содержащими: 50,3 % шестивалентного хрома (Cr₆₊), 0,3 % трехвалентного хрома (Cr₃₊), 14,8 % оксида алюминия (Al₂O₃), 4,7 % солей серной кислоты (SO₄ ^2-) при показателе уровня рН 1, куда были добавлены различные количества сернокислого алюминия.

Хотя в случае со сплавом 2024Т добавление серной кислоты можно производить только на основании временных показателей, в других сплавах их соотношение имеет более сложный характер, так как увеличивается содержание солей серной кислоты . При постоянном показателе уровня рН колебания в содержании солей серной кислоты могут вызвать резкие изменения в соотношении между плотностью тока и электрическим напряжением. На практике толщина покрытия регулируется путем поддержания определенных условий обработки с целью обеспечения постоянной плотности тока на анодах. Обычно, с этой целью изменяется показатель уровня рН или электрическое напряжение в растворе, после того как увеличится содержание солей серной кислоты.

Различные изменения в соотношении плотности тока и напряжения с содержанием солей серной кислоты означают, что разные сплавы не могут проходить процесс анодирования одновременно, до тех пор пока электрическое напряжение не понизится до 15-20 В. Происходит образование прозрачного покрытия, внешне напоминающее покрытие, получаемое в результате анодирования серной кислотой при постоянном токе.