Электрохимическое окрашивание сплавов алюминия в условиях нестационарных режимов электролиза

• Автор: Фролова, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 175 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава I. Литературный обзор. Анодное получение и окрашивание оксидной пленки на алюминии и сплавах на его основе

1.1. Состав, структура и механизм образования анодных пленок

на алюминии

1.1.1. Состав и структура анодной оксидной пленки на алюминии

и сплавах на его основе

1.1.2. Механизм образования анодных оксидных пленок на алюминии

1.2. Способы и механизм окрашивания АОП алюминия и его сплавов

1.2.1. Сравнительная характеристика способов окрашивания

1.2.2. Современные представления о механизме электрохимического окрашивания анодной оксидной пленки
на алюминии и сплавах на его основе
1.3. Применение нестационарных режимов электролиза
при электрохимическом формировании функциональных
покрытий на металлах
1.3.1. Нестационарные режимы при электроосаждении металлов
1.3.2. Электрохимическая обработка поверхности алюминия
с применением импульсных режимов
1.4. Состав и способы переработки гальванических шламов
Глава 2. Методика проведения экспериментальных работ
2.1. Подготовка электродов и электролитов 5
2.2. Схемы установок оксидирования и окрашивания
2.3. Электрохимические методы исследования
2.4. Режимы оксидирования и окрашивания
2.5 Качественноколичественная оценка окрашенной АОП
2.5.1. Определения светостойкости окрашенного покрытия
2.5.2. Определение коррозионной стойкости
2.5.3. Лазерноэмиссионный микроспектральный анализ
2.5.4. Вторичноионная массспектроскопия
.5. Атомносиловая микроскопия
2.5.6. Спектральный анализ поверхности .
2.6. Математическое моделирование по методу планирования
полного факторного эксперимента
Глава 3 Исследование процессов, электрохимического окрашивания аноднойоксидиой пленки на сплавах алюминия
3.1. Исследование гальванических шламов и электролитов на их основе
3.2. Изучение механизма электрохимического окрашивания АОГ
на сплавах алюминия.
3.3.Изучение кинетических закономерностей электрохимического окрашивания АОП в растворах минеральных солей с применением нестационарных режимов
3.3.1.Влияние плотности тока на кинетику электрохимическогоокрашивания АОП на алюминиевых сплавах в растворах на основе минеральных солей в импульсном и реверсивном режимах
3.3.2.Электрохимическое окрашивание АОП на сплавах алюминия переменным током промышленной частоты в электролитах на основе минеральных солей . .
3.3.3. Анализ коррозионных испытаний
3.3.4. Оптический анализ поверхности
3.4. Электрохимическое окрашивание анодной оксидной плепки на сплавах алюминия в электролитах на основе
отходов гальванических производств
3.4.1. Влияние времени импульса и времени паузы, плотности катодного тока, концентрации серной кислоты и температуры электролита на кинетику импульсного электрохимического окрашивания АОП сплавов алюминия в растворах на основе ГШ
3.4.2. Построение математической модели методом планирования полного факторного эксперимента и оптимизация процесса электрохимического окрашивания АОП сплавов алюминия в импульсном режиме
3.4.3. Электрохимическое окрашивание АОП сплавов алюминия в растворах ГШ в реверсивном режиме
3.4.4. Электрохимическое окрашивание АОП на алюминиевых сплавах врастворах ГШ переменным током промышленной частоты
3.4.5. Исследование коррозионной стойкости
3.4.6. Результаты атомносиловой микроскопии
Глава 4. Совмещенный процесс электрохимического оксидирования и окрашивания сплавов алюминия в растворах на основе отходов гальванических производств
4.1. Выбор и обоснование режима совмещенного процесса оксидирования и окрашивания алюминия и его сплавов
4.1.1. Влияние времени электролиза, температуры, состава электролита и плотности тока на цвет и свойства окрашенного сплава алюминия
4.1.2. Построение математической модели методом планирования полного факторного эксперимента и оптимизация
процесса совмещенного оксидирования и окрашивания сплавов алюминия
4.1.3. Анализ коррозионных испытаний
4.1.4. Результаты лазерного эмиссионного микроспекгралыюго анализа
4.1.5 Результаты атомносиловой микроскопии
4.1.6 Результаты оптического анализа
Глава 5. Перспективы внедрения и усовершенствования предлагаемой технологии окрашивания поверхности сплавов алюминия
Основные выводы
Список используемой литературы


В дальнейшем при упорядочении ячеистопористой структуры анодный потенциал незначительно снижается до своего стационарного значения, содержание атомов кислорода и серы в оксиде уже существенно не увеличивается. Затем при неизменном потенциале анодирования с нарастанием толщины оксидного слоя, его состав стабилизируется и соответствует формуле I0. По результатам работ можно предполагать, что сера в состав пленки включается в виде оксисульфагных комплексов. Аналогичные закономерности были выявлены авторами в работе , где с помощью метода ожеэлектронной спектроскопии исследовался характер распределения элементов по толщине оксидной пленки. Установлено, что алюминий и кислород распределены в оксиде практически равномерно, сера же встраивается в оксид в виде сульфатионов . Концентрация анионов в оксиде достигает максимума к моменту перехода от стадии образования барьерной пленки оксида к стадии зарождения и
развития в нем пор, что согласуется с работами Богоявленского и рядом других ученых , . В работах Вихарева для определения элементного состава анионов и молекул воды в оксидной пленке использовался гравиметрический, метод. В практическом плане представляет интерес изменение состава анодных пленок и их свойств по мере выработки электролита. В щавелевой кислоте исследование провести сложно изза узости интервала концентрации, поэтому получали пленки в серной кислоте, концентрацию которой можно менять в широких пределах. Установлено, что содержание воды в ненаполненных пленках, полученных на постоянном токе, практически не зависит от концентрации серной кислоты, в пленках же полученных на переменном токе содержание воды в сильной степени увеличивается с увеличением концентрации серной кислоты в электролите. Если говорить о наполненных пленках при температуре и С, полученных на постоянном токе, то содержание воды в них почти не изменяется с увеличением концентрации серной кислоты в растворе. В пленках же, полученных на переменном токе и наполненных при температуре и С, происходит значительное увеличение содержание воды в оксиде с увеличением концентрации серной кислоты до . Что касается содержания анионов 2, то можно отметить, что в АОП, полученных на постоянном токе, структурных анионов содержится в среднем на 4 больше, чем в аналогичных, сформированных на переменном токе. Повышение концентрации сернокислого электролита от 3 до , то есть более, чем в 6 раз, не приводит к значительному увеличению содержания анионов в оксиде. Пленка встраивает в себя столько анионов, сколько ей требуется для построения структуры, вероятно, удовлетворяющей требованиям термодинамики. Возможно, по этой причине серная кислота самый стабильный электролит анодирования и работает до полного исчерпывания, то есть в широком интервале концентраций. С, содержат больше анионов, чем ненаполненные . Содержание примесных сульфатионов в пористом анодном оксиде составляет около ат. Один встроенный сульфатион приходится примерно на атомов алюминия. По мере нарастания оксида в его составе возникает динамическое равновесие между содержанием в пленке воды и структурных анионов. Чем меньше в исследуемых образцах структурных анионов, тем больше в них воды . Взаимосвязь состава анодной оксидной пленки на алюминии и ее структуры неоспорима. Так, изменение состава оксида незамедлительно ведет к изменению структуры всего оксидного слоя. Так, в работе показано, что термическое удаление воды из полученного оксида приводит к значительным структурным изменениям. Послеанодная обработка АОА при температуре 0 0 С приводит к разложению тригидроксида алюминия рА0зН и к появлению кристаллизованного бемита уА . Образование оксидной пленки происходит с нарастанием плотного беспорисгого слоя. Управление и регулирование режимом оксидировать позволяет получать либо тонкие плотные пленки барьерного типа, либо пористые. Оксидная пленка барьерного типа растет в нейтральных растворах, в которых оксид алюминия трудно растворим. Преимущественно это бораты аммония, фосфаты или тартраты. Пористая оксидная пленка растет в кислых электролитах, в которых оксид может не только осаждаться, но и растворяться 9. На рисунке 1.