Кинетические закономерности электрохимического окрашивания анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах

• Автор: Халипина, Наталия Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Современные представления о механизме формирования аноднооксидной пленки АОП на алюминии, ее строении и составе

1.2. Дефекты структуры АОП и их роль в процессе оксидирования

1.3. Взаимосвязь между составом электролитов оксидирования и составом и свойствами АОП.
1.4. Современные представления о механизме окрашивания анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах

Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Подготовка электродов и электролитов.

2.2. Методика оксидирования алюминия и его сплавов

2.3. Методика электрохимического окрашивания АОП алюминия и его

сплавов
2. 4. Электрохимические методы исследования.
2.5. Измерение рН5 приэлектродного слоя.
2.6. Измерение температуры приэлектродного слоя.
2.7. Определение качества покрытий
2.7.1. Методика определения светостойкости окрашенного покрытия
2.7.2 Определение толщины оксидной пленки.
2.7.3 Контроль защитных свойств оксидных покрытий.
2.7.4. Методика коррозионных испытаний
2.8. Вторичноионная массспектрометрия.
2.9. Статистическая обработка экспериментальных данных
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Кинетические закономерности катодного внедрения и анодного растворения катионов окрашивания на аноднооксидированном электроде
3.1.1. АОП, сформированные в серной кислоте обработка в солях меди.
3.1.2. АОП, сформированные в фосфорной кислоте обработка в солях меди
3.1.3. АОП, сформированные в смеси фосфорной и щавелевой кислот обработка в солях меди
3.1.4. АОП, сформированные в фосфорной и смеси фосфорной и щавелевой кислот обработка в солях никеля.
3.1.5. Температура приэлектродного слоя на оксидированном алюминиевом электроде в электролитах окрашивания
3.1.6. Роль протонодонорных частиц в процессе электрохимического окрашивания АОП на алюминиевом электроде
3.2. Технологические параметры окрашивания АОП в черный, бронзовый и желтый цвета.
3.2.1. Особенности поведения АОП в растворах окрашивания при поляризации в потенциодинамическом и гальваностатическом режимах
3.2.2. Влияние напряжения и времени окрашивания на качество получаемых покрытий
3.3. Исследование возможности использования гальваношламов как носителей катионов окрашивания при электрохимическом окрашивании анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах.
3.3.1.Влияние состава гальваношлама и напряжения на ванне.
3.3.2. Технологические параметры одностадийного окрашивания.
3.3.3. Влияние добавок сульфаминовой и птолуолсульфоновой кислот на качество окрашивания.
3.4. Технологические рекомендации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


В работах 5,, убедительно доказано, что анионы электролита включаются в структуру оксида, проникая глубоко в пленку, вплоть до барьерного слоя. А.Ф. Богоявленского , частицы оксида представляют собой мицеллы, ориентированные электрическим полем перпендикулярно поверхности металла. Мицеллы имеют сложное строение и представляют собой агломераты мононмельчайших частиц. Коллоидноэлектрохимическая теория уделяет большое внимание поведению естественной оксидной пленки на алюминии при его анодном окислении. Если естественная оксидная пленка на алюминии недостаточно устойчива в выбранном электролите, то она, после некоторого уплотнения за счет гидратации, подвергается пептизации или стравливанию. А0з 3 ЬБОд А 4з ЗН. Одновременно под естественной оксидной пленкой ионы выходят из решетки. Этот процесс протекает интенсивно на активных участках поверхности микровыступах, гранях кристаллов и тд. А3 З А З. А3 О2 А, или 1. А 6 О А 1,2, или 1. А 6 ОН А ЗН. А б Н А1 Нй3. Часть, гидратируясь, образует многоядерные гидроксо и оксокомплсксы. Рассмотренные процессы протекают в непосредственной близости к поверхности металла и независимо от того, будет ли полностью снята естественная оксидная пленка, или нет. Большим достоинством теории Богоявленского является положение об участии анионов раствора в анодном процессе и его месте в структуре АОГ1. В зону, расположенную под растущим частоколом таких полимерных частиц, электрическим полем доставляются ионы окислителя и анионы электролита через поры, существующие между соприкасающимися частицами анодного оксида, составляющие так называемую регулярную пористость и таким образом, процесс анодного формирования фазового коллоиднополимерного покрытия сопровождается строгой ориентацией частиц и плотной упаковкой их ядер. Богоявленский первым пришел к выводу о вхождении в состав анодного оксида алюминия анионов электролита, которые он назвал структурными анионами. А.х шАп2 п Н, 1. Ап7 характеризует количество анионов электролита т, А п2, ш 2Апг если они разные п Н характеризует общую гидратацию АОА ,, . Пористый слой АОА представляется состоящим из 3х областей , в верхней области слой содержит анионы электролита и насыщен водой, в средней анионы, в самом глубоком слое А нет ни анионов, ни воды. Послойная координация атомов алюминия в АОА разная верхняя его часть наиболее насыщенная, содержит исключительно гексакоординированные атомы ,. В.П. А0з ,, но имеющий и тетракоординированные атомы алюминия. Их количество зависит от природы электролита, формирования АОА. Самый глубинный слой вновь характеризуется повышением количества тетракоординированных атомов , зависящего от природы формовочного электролита . Несмотря на последние работы ,,, вопрос аморфности ЛОЛ и его кристаллизации остается проблематичным. Не п онятна и аномалия координационного числа алюминия в средней части АОЛ и его увеличение в предметаллической зоне. Согласно моделям пористых АОП алюминия Келлера , а также 0Сулливана и Вуда , мицеллы и поры во время анодирования алюминия растут перпендикулярно основе. Однако Франклин и Стирланд , Байли и Вуд , и ряд других исследователей установили, что рост мицелл и образование пор происходит не всегда перпендикулярно основе и зависит от ориентации кристаллов в металле. Вольфсон и Пилянкевич обнаружили в АОП алюминия искривление роста мицелл и пор до и более. Определенный вклад в выяснение механизма роста пористых АОП алюминия внесли исследования так называемых дуплекс АОП, образующихся в соответствующих условиях анодирования ,. Анодирование алюминия, содержащего предварительно сформированную АОП любого типа, в электролитах с растворяющей способностью к анодному оксиду и при более низком напряжении приводит к образованию полусферической елочной структуры АОП , . Появление елочной структуры спустя определенное время после наложения напряжения анодирования иа, или после так называемого инкубационного периода, связано с уменьшением толщины барьерного слоя в отдельных местах во время этого периода и дальнейшим ростом АОП с этих мест во все стороны.