Анодирование алюминия 

Анодирование алюминия: растворы

Электролит

Процесс анодирования обычно происходит в растворе – электролите. В качестве электролита для анодирования алюминия применяют весьма большое количество химических растворов. Большинство электролитов являются кислотными, но известны и щелочные электролиты. Наибольший тоннаж анодирования производится в сернокислых растворах, однако другие кислоты также применяют в промышленном масштабе для получения анодных покрытий со специальными свойствами.

Хромовое анодирование

Хромовая кислота применялась в первом промышленном процессе анодирования в двадцатых годах прошлого столетия. Раствор содержит от 30 до 50 г хромового ангидрида CrO3 на литр. Напряжение возрастает до 40-50 В, плотность тока – в интервале от 0,1 до 0,5 А/дм2. Температура – около 40 °С. Анодное покрытие имеет небольшую толщину, от 3 до 4 мкм, и обычно матовый серый или коричневатый цвет. Хромовое анодное покрытие широко применяется, например, для обработки деталей самолетов по следующим причинам:

  •  Хорошая основа для последующего окрашивания.
  • В оксид переходит минимальное количество алюминия, поэтому толщина изделия почти не меняется – можно обрабатывать тонкие листовые детали.
  • Потеря усталостной прочности меньше, чем при сернокислом анодировании.
  • При попадании хромовой кислоты, например, в клепаные соединения или соединения нахлестом, угроза коррозии значительно меньше, чем при сернокислом анодировании.

Сернокислое анодирование алюминия

Защитное сернокислое анодирование применяется почти для  всех алюминиевых сплавов, декоративное – только для части сплавов. Так, ГОСТ 9.031-74 предписывает производить декоративное анодное покрытие только на изделиях из алюминия марок АД0 и АД1, сплавов АМц, АМг0,5, АМг2, АМг4, АД31, АД35, 1915 и 1935 по ГОСТ 4784-97.  Анодирование в серной кислоте дает полупрозрачное бесцветное покрытие толщиной до 35 микронов. Внешний вид покрытий сильно зависит от исходного качества поверхности алюминия.

QUALANOD предписывает следующие технологические параметры сернокислого анодирования: содержание серной кислоты – до 200 г/л (150-200 г/л), плотность тока для толщин 20 и 25 мкм – от 1,5 до 2,0 А/дм2, для толщины 15 мкм – от 1,4 до 2,0 А/дм2, а для толщин 5 и 10 мкм – от 1,2 до 2,0 А/дм2. Температура ванны анодирования должна быть не выше 21 °С для толщин 5 и 10 мкм, и не выше 20 °С – для толщин 15, 20 и 25 мкм [2].

Разновидностью сернокислого анодирования является так называемое «твердое анодирование». Его проводят при температуре в интервале от минус 5 °С до плюс 5 °С и действительно получают очень твердое покрытие.

Анодирование алюминия в растворе щавелевой кислоты

При анодировании в растворе щавелевой кислоты получают прозрачные твердые, несколько желтоватые покрытия, которые, особенно в Японии, применяют в строительстве зданий. Концентрация щавелевой кислоты в растворе составляет от 3 до 5 % (по массе), плотность тока – от 1 до 2 А/дм2, напряжение – от 40 до 60 В и температура – 18-20 °С. Анодное покрытие, получаемого в растворе щавелевой кислоты, отличается повышенной износостойкостью – в два раза выше, чем у обычного сернокислого. Этот процесс был первым из интегральных цветных покрытий, получившим признание.

Технические условия QUALANOD включают наряду с чисто сернокислым анодированием анодирование в серной кислоте с добавками щавелевой кислоты: содержание серной кислоты – до 200 г/л и щавелевой – около 7 г/л. Это дает, в частности, возможность держать температуру ванны анодирования при температуре до 24 °С, вместо более жестких 20 °С для покрытий толщиной 20 и 25 мкм для чисто сернокислого анодирования.

Анодирование алюминия в растворе фосфорной кислоте

Анодные покрытия, которые получают в растворе фосфорной кислоты, имеют поры большего размера, чем у обычного сернокислого анодного покрытия. Поэтому эти покрытия применяют в качестве основы при получении покрытий методом электрического осаждения металлов на алюминий, а также при подготовке поверхности алюминия к адгезивному соединению деталей при строительстве самолетов. Этот процесс известен также как процесс Боинга. Его основные параметры: концентрация фосфорной кислоты – 10-12 % (по массе), напряжение – 10-15 В, температура 21-24 °С.

Электролиты для интегрального цветного анодирования

Эти электролиты включают широкий ряд растворов органических кислот, обычно с небольшими добавками серной кислоты. Получаемые оксидные покрытия имеют удвоенную износстойкость по сравнению с обычными сернокислыми  покрытиями. Спектр цветов – от бледного золотистого к бронзе и далее до черного. Эти процессы активно применяются при производстве строительных изделий, таких как окна, входы в магазины и фасады зданий. Интегральные анодные покрытия очень стойкие к обесцвечиванию, что выгодно отличает их от адсорбционных цветных анодных покрытий.

Источники:
1. TALAT 5203
2. QUALANOD Specifications, edition 01.01.2015