Закономерности электрохимического окрашивания алюминия и его сплавов, совмещенного с анодным оксидированием

• Автор: Зобкова, Анна Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 187 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

7.7 Современные представлення о структуре анодного оксида на алюминии и его сплавах.

1.1.1 Структура анодной оксидной пленки на алюминии.

1.1.2 Особенности структуры анодной оксидной пленки на ставах алюминия. Влияние природы компонентов сплава на структуру анодного оксида
1.1.3 Включение анионов электролита оксидирования в структуру анодной оксидной пленки.

7.2 Процессы наноструктурирования при формировании оксида на алюминии и его ставах.

1.2.1 Металлоксидье наноструктуры на поверхности алюминия.

1.2.2 Методы исследования наноструктур

1.2.3 Самоформирование наноструктур в пористом оксиде алюминия

1.3 Современные представления о механизме электрохимического окрашивания алюминия и его сплавов
1.3.1 Влияние предыстории оксида и условий электролиза па свойства окрашенной анодной оксидной пленки
1.4 Особенности процесса окрашивания при совмещении его с процессом анодного оксидирования сплавов алюминия.
1.4.1 Применение постоянного тока.
1.4.2 Окрашивание с применением переменного тока
1.5 Способы утилизации гальваноитамов.
1.6 Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Объекты исследования
2.2 Предварительная подготовка поверхности образцов.
2.3 Подготовка электролитической ячейки.
2.4 Методика приготовления электрода сравнения
2.5 Методика формирования аноднооксидных пленок на алюминии и его сплавах
2.6 Методика электрохимического окрашивания анодной оксидной пленки на переменном токе промышленной частоты.
2.7 Методика электрохимического окрашивания током переменной полярности
2.8 Методика катодного внедрения магния в анодно оксидированные алюминиевые электроды
2.9 Методика электрохимических измерений
2.9.1 Потенциостатический метод.
2.9.2 Метод тонкопленочной хронопотенциометрии
2.9.3 Метод потенциодинамических кривых.
2.9.4 Методика импендансных измерений.
2. Определение краевого угла смачивания.
2. Физикохимические методы исследования поверхности
Методика микроструктур 1ых исследований.
Вторичноионная массспектрометрия.
Лазерноэмиссионный микроспектральный анализ.
Рентгенофазовый анализ.
2. Определение качества покрытий
Методика определения светостойкости
Методика определения толщины оксидной пленки.
Контроль защитных свойств
Методика определения коррозионной стойкости окрашенных анодных оксидных пленок на сплавах алюминия
2. Исследование физикохимических свойств растворов
Методика измерения плотности
Методика измерения вязкости.
2. Статистическая обработка результатов эксперимента
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА.
3.1 Кинетические закономерности формирования электродной матрицы па основе сплава алюминия с магнием.
3.1.1 Влияние природы электролита оксидирования на кинетику катодного
внедрения магния в алюминиевый электрод
3.1.3 Взаимосвязь между временем насыщения барьерного слоя катионами магния и временем их внедрения в алюмниевую матрицу.
3.2 Кинетика электрохимического оксидирования и окрашивания сплавов алюминия АМГ6 и Д в черный цвет.
3.2.1 Влияние состава электролита на кинетику анодного окисления сплавов АМГ6 иД
3.2.2 Изучение влияния состава электролита оксидирования на кинетику последующего электрохимического окрашивания АОП.
3.3 Закономерности процесса электрохимического окрашивания АОП па сплавах алюминия в растворах на основе серной кислоты и гальванического шлама.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


Электролитаоксид. Между тем в работах ,, убедительно доказано, что анионы электролита включаются в структуру оксида, проникая вглубь АОП вплоть до барьерно го слоя. Рассматривая1 анодный оксид как сложное1 коллоидное образование, АФ. Богоявленский разработал,, и постоянно совершенствуя развил оригинальную теорию образованияанодногооксида, известную в литературе как коллоидноэлектрохимическая. Согласно этой теории,, частицьь оксида представляют собой мицеллы, ориентированные электрическим полем перпендикулярно поверхности меГ талла Мицеллы имеют сложное строение и представляют собой агломераты, монон мельчайших частиц. Коллоидноэлектрохимическая теория уделяет, большое внимание поведению естественной оксидной пленки на алюминии при его анодномокислении. Ели эта пленка на алюминии недостаточно устойчива В выбранном электролите, то она после некоторого уплотненияза счет гидратации, подвергается пептизации или стравливанию. Такому разрушению естественной оксидной пленки способствует энергетический приток к аноду ионов окислителей это могут быть 0 0,. НГ и гидратированных анионовэлектролита А. Вклиниваясь в. АОП и пепгит зируя ее, а в некоторых случаях и химически разрушая. А0з 3 НО. А4 3 Н 1. Под естественной оксидной пленкой из решетки металла одновременно выходят ионы. А3 З А З. А 3 АЬОз 1. А 6 ОН АЬ 3 Н 1. Часть ионов металла, гидратируясь, прорывает фронт растущих первичных частиц оксида и переходит в электролит. Часть, гидратируясь, образует многоядерные гидроксо и оксокомплексы. Эти процессы протекают внепосредственной близости к поверхности металла в независимости от того, будет ли полностью снята естественная оксидная пленка, или нет. Большим достоинством теории А. Ф.Богоявленского является положение об участии анионов раствора в анодном процессе и их роли в структуре АОП. Согласно , рост мицелл и образование пор происходит не всегда перпендикулярно металлической основе и зависит от ориентации. Исследователи обнаружили в АОП алюминия искривление роста мицелл и пор до и более, и образование разветвленных пор. Рядом исследователей ,,, полученыданные о возникновении елочной структуры в АОП алюминия и его сплавов при формировании АОП в растворах хромовой кислоты и в щелочных растворах боратов без изменения условий анодирования. Причины возникновения елочной структуры АОП на алюминии и его сплавах в настоящее время мачо изучено. Исследования поперечных изломов АОП, полученных на алюминии различной чистоты путем анодирования в водных растворах хромовой и фосфорной кислот, показали, что направление роста мицелл и ход пор с увеличением продолжительности электролиза 1 и напряжения на ванне иа не соответствует приведенной модели Келлера . С помощью сканирующего электронного микроскопа авторами , , были исследованы поперечные сечения анодированного материала с образованием пористого анодного оксида алюминия. Исследования, показали, что имеет место необычное явление при росте оксидного слоя с упорядоченным расположением нанопор. Наиболее упорядоченное расположение пор может быть достигнуто при анодировании при низких температурах. Таким образом, существующие в настоящее время взгляды на механизм образования анодной оксидной пленки на алюминии противоречивы и нет единого мнения по этому вопросу. Особенности структуры анодной оксиднойпленки на сплавах алюминия Влияние природы компонентов сплава на. Степень гомогенности металла иу чистоты его поверхности являются определяющим при образовании дефектов и так называемой елочной структуры АОП на ос. В случае сплавов алюминия увеличение количества легирующих примесей, способных растворяться в данном электролите анодирования или вступать в реакцию анодного окисления с большей скоростью, чем основной металл алюминий, количество дефектных мест возрастает. Более быстрое растворение барьерного слоя в отдельных точках на границе с пористым слоем сопровождается повышением температуры на этих участках и ускорением процесса растравливания барьерного слоя и уменьшением его элекгрического сопротивления.