Процессы анодирования

Алюминий – это металл, обладающий выраженными основными свойствами. Тем не менее, он легко поддается покрытию оксидной или гидроксидной плёнкой. Свойства и характеристики такой плёнки в различных средах во многом определяют коррозионную стойкость поверхности метала. Обычно подобные плёнки имеют толщину 3-10 нм и таким образом дают относительно слабую защиту в коррозионной среде.

Однако защитные свойства можно усилить путем окисления поверхности.  Описание конверсионных покрытий, которые замещают либо дополняют "естественные" плёнки, образованные под воздействием воздуха уже приводилось ранее. Отличие анодирования от этих процессов состоит в том, что в данном случае поверхность окисляется электролитическим способом, в результате чего становится возможным создание плёнок, имеющих намного большую толщину. Образование плёнки на алюминии может также происходить при катодной поляризации, в результате чего образуется тонкий слой водного оксида.

Когда происходит анодная поляризация алюминия в электролитах, то отрицательно заряженный анион из раствора перемещается на анод, где он разряжается с потерей одного и более электронов. В водном растворе анион частично состоит из кислорода, который соединяется с алюминием химическим путём. Результат анодного окисления зависит от многих факторов, в особенности от природы, концентрации и температуры электролита и таких условий электролитической обработки, как ток и напряжение. Проще говоря, на аноде могут происходить следующие процессы:

1)Продукты реакции могут быть по существу нерастворимыми в электролите и образовывать на алюминии плотно прилегающую плёнку барьерного типа. Наращивание плёнки продолжается до тех пор, пока её сопротивление не даёт току достичь анода. Получаемые  в данном случае пленки будут очень тонкими и обладающими высокой диэлектрической плотностью. Они могут быть образованы во многих соляных растворах с обычно относительно нейтральным уровнем рН, яркими примерами которых являются растворы боратов или тартратов. Подобные плёнки, образованные при высоком напряжении, применяются в производстве конденсаторов и для защиты очень тонких алюминиевых покрытий, образованных методом вакуумного осаждения, которые используются в электронной промышленности.

2)Продукты реакции могут быть слабо растворимыми в электролите. Как и в предыдущем случае, здесь образуется плотно прилегающая плёнка, однако этот процесс сопровождается локализованной автоэлектронной эмиссией,  в результате чего в плёнке образуется правильная матрица из практически параллельно расположенных пор. По этим порам проходит электрический ток, и таким образом происходит нарастание плёнки. В данном случае обычно используются кислые электролиты, на основе  серной, фосфорной, хромовой и щавелевой кислот. Такие плёнки применяются для предварительной обработки алюминия с целью создания хорошей адгезии красок, лаков или адгезивов, и так как они могут быть твёрдыми, в несколько микронов толщиной, то они широко применяются в защитных и декоративных целях.

3)Продукты реакции могут быть умеренно растворимыми. При таких условиях, с использованием соответствующего электролита, возможно получение гальванической обработки.

4)Если продукты реакции на аноде полностью растворимы в электролите, металл растворяется до тех пор, пока не произойдёт насыщение раствора. Эта реакция протекает в сильных неорганических кислотах и щелочах.

Границы между этими различными процессами не определены достаточно четко . Например, пористое анодирование в сильном электролите может привести к образованию плёнки с ограниченной толщиной, что очень напоминает  ситуацию, наблюдаемую при гальванической обработке. Напротив, некоторые исследователи обнаруживали присутствие пористой оксидной плёнки на алюминии и после электрополировки. Также, как будет описано ниже, различия в условиях, определяющих то, какая образуется анодная пленка -  пористая или барьерная, могут быть совсем незначительными.

Другие анодные процессы, протекающие на алюминиевой поверхности являются скорее локализованными, чем относительно однородными по всей поверхности, и часто зависят от микроструктуры сплава или топографии. Сюда входят коррозия и пробой диэлектрика, когда локальная объёмная плотность тока может стать причиной нагревания и последующей кристаллизации соседних плёночных материалов.