الألومنيوم هو معدن نشط نسبيا مع إمكانات قياسية من -1.66v. يمكن أن تشكل بشكل طبيعي فيلم أكسيد مع سمك حوالي 0.01 إلى 0.1 ميكرون في الهواء. هذا الفيلم أكسيد غير متبلور، رقيقة ومسامية، ولديه مقاومة التآكل الفقراء. ومع ذلك ، إذا تم وضع الألومنيوم وسبائكه في المنحل بالكهرباء المناسب ، يتم استخدام منتج الألومنيوم ك anode ، ويتم تشكيل فيلم أكسيد على السطح تحت تأثير تيار خارجي. وتسمى هذه الطريقة أكسدة أنوديك.
من خلال اختيار أنواع مختلفة من الشوارد بتركيزات مختلفة ، والتحكم في ظروف العملية أثناء الأكسدة ، يمكن الحصول على أفلام أنودIZED ذات خصائص وسماكات مختلفة تبلغ حوالي عشرات إلى مئات الميكرونات ، وقد تم تحسين ومقاومتها للتآكل ومقاومة التآكل وخصائص الديكور وما إلى ذلك بشكل كبير وتحسينها.
شكل
المنحل بالكهرباء المستخدمة في أكسدة أنوديك من آل وسبائك الألومنيوم هو عموما حل الحمضية مع قوة ذوبان المتوسطة. كما الكاثود، يؤدي الرصاص فقط دورا في توصيل الكهرباء. عندما يتم أنود الألومنيوم وسبائكه، تحدث ردود الفعل التالية في أنود:
2العل ---> 6e - + 2Al3+
تحدث ردود الفعل التالية عند الكاثود:
6H2O +6e- ---> 3H2 + 6OH-
في الوقت نفسه ، يذوب الحمض كيميائيا الألمنيوم وفيلم أكسيد شكلت ، ورد الفعل هو :
2ال + 6H + ---> 2Al3 + +3H2
Al2O3 + 6H + ---> 2Al3 + + 3H2O
عملية نمو الفيلم أكسيد هو عملية تشكيل مستمر والانحلال المستمر للفيلم أكسيد.
القسم الأول أ (منحنى القسم ab): تشكيل طبقة غير مسامية. في غضون ثوان قليلة إلى عشرات الثواني في بداية الكهربة ، يتم تشكيل فيلم أكسيد كثيف وعالي العزل على سطح الألومنيوم ، بسماكة تتراوح بين 0.01 و 0.1 ميكرون ، وهي طبقة أفلام مستمرة وغير مسامية. كطبقة غير مسامية أو طبقة حاجز ، فإن ظهور هذا الفيلم يعوق مرور التيار واستمرار سماكة الفيلم. سمك طبقة غير مسامية يتناسب مباشرة مع الجهد تشكيل وتناسب عكسيا لمعدل انحلال الفيلم أكسيد في المنحل بالكهرباء. ولذلك، فإن الجهد من الجزء AB من منحنى يظهر زيادة حادة من الصفر إلى القيمة القصوى.
القسم الثاني ب (منحنى قبل الميلاد القسم): تشكيل طبقة مسامية. مع تشكيل الفيلم أكسيد، حل المنحل بالكهرباء على الفيلم يبدأ. لأن فيلم أكسيد شكلت ليست موحدة، سيتم حل الثقوب أولا في أنحف جزء من الفيلم، والكهارل يمكن أن تصل إلى السطح الطازج من الألومنيوم من خلال هذه الثقوب، يمكن أن يستمر التفاعل الكهروكيميائية، والمقاومة يقلل، والجهد بعد هذا الانخفاض (الانخفاض هو 10-15٪ من أعلى قيمة)، تظهر طبقة مسامية على الغشاء.
القسم الثالث ج (منحنى قسم القرص المضغوط): سماكة طبقة مسامية. بعد أنودينج لحوالي 20s، والجهد يدخل مرحلة ارتفاع ثابتة نسبيا وبطيئة. ويظهر أنه في حين يتم حل الطبقة غير المسامية باستمرار لتشكيل طبقة مسامية ، فإن طبقة جديدة غير مسامية تنمو مرة أخرى. وهذا يعني أن معدل تكوين وانحلال الطبقة غير المسامية في فيلم أكسيد متوازن في الأساس ، وبالتالي فإن الطبقة غير المسامية هي السماكة التي لم تعد تزيد ، وتغيير الجهد صغير. ومع ذلك ، في هذا الوقت ، لم يتوقف تشكيل وانحلال فيلم أكسيد في الجزء السفلي من الحفرة ، كانوا لا يزالون مستمرين ، ونتيجة لذلك ، انتقل الجزء السفلي من الحفرة تدريجيا إلى داخل المصفوفة المعدنية. مع استمرار وقت الأكسدة ، تتعمق الثقوب لتشكيل المسام ، وتزداد طبقة الفيلم مع المسام سماكة تدريجيا. عندما يصل معدل تكوين الفيلم ومعدل الانحلال إلى توازن ديناميكي ، حتى لو تم تمديد وقت الأكسدة ، فإن سمك فيلم أكسيد لن يزيد بعد الآن ، ويجب إيقاف عملية الأكسدة الأنودية في هذا الوقت. أنودينج منحنى مميزة وعملية نمو الفيلم أكسيد.
الحرفيه
هناك العديد من الطرق لألومنيوم أنودينج وسبائك الألومنيوم. الطرق شائعة الاستخدام هي أنودينج حمض الكبريتيك، أنودينج حمض الكروميك، أنودينج حمض الأوكسيليك، الأنودة الصلبة والتشنج الخزفي.
حمض الكبريتيك
في المنحل بالكهرباء حمض الكبريتيك المخفف ، يتم تطبيق التيار المباشر والمتناوب على الألومنيوم الأنوديز وسبائكه ، ويمكن الحصول على فيلم أكسيد عديم اللون وشفاف بسماكة 5-20 ميكرون وامتزاز جيد.
عملية أنودينج حمض الكبريتيك بسيطة ، والحل مستقر ، والعملية مريحة ، ومجموعة المسموح بها من محتوى النجاسة واسعة ، واستهلاك الطاقة منخفض ، والتكلفة منخفضة ، ويمكن تطبيقها تقريبا على معالجة الألمنيوم وسبائك الألومنيوم المختلفة ، لذلك تم استخدامه على نطاق واسع في الصين.
يعرض الجدول التالي عدة عمليات نمطية للتدويل:
صياغة ومعالجة شروط DC طريقة AC الأسلوب
1 2 3
حمض الكبريتيك (ز / لتر) 50 ~ 200 160 ~ 170 100 ~ 150
الألومنيوم أيون Al3 + (ز / لتر)<20><15><>
درجة الحرارة (°C) 15 ~ 25 0 ~ 3 15 ~ 25
الكثافة الحالية أنود (A/dm2) 0.8 ~ 1.5 0.4 ~ 6 2 ~ 4
الجهد (V) 18 ~ 25 16 ~ 20 18 ~ 30
الوقت (دقيقة) 20 ~ 40 60 20 ~ 40
تحريك الهواء المضغوط المضغوط الهواء المضغوط
منطقة كاثود/ منطقة أنود 1.5:1 1.5:1 1 :1
العوامل الرئيسية التي تؤثر على نوعية الفيلم أكسيد هي:
(1) تركيز حمض الكبريتيك: عادة 15٪ إلى 20٪. مع زيادة التركيز ، يزداد معدل انحلال الفيلم ، وينخفض معدل نمو الفيلم. الفيلم لديه المسامية العالية، الامتزاز قوية، مرونة قوية، وصبغة جيدة (سهلة لصبغ الألوان الداكنة)، ولكن صلابة ومقاومة الكشط هي أسوأ قليلا. تقليل تركيز حمض الكبريتيك، ويتسارع معدل نمو الفيلم أكسيد، والفيلم لديه أقل المسام، صلابة عالية ومقاومة ارتداء جيدة.
لذلك ، عند استخدامها للحماية والديكور ومعالجة الديكور النقي ، فإن الحد الأعلى للتركيز المسموح به ، أي ، يتم استخدام حمض الكبريتيك بنسبة 20٪ ككهارل.
(2) درجة حرارة المنحل بالكهرباء: درجة حرارة المنحل بالكهرباء له تأثير كبير على نوعية فيلم أكسيد. مع ارتفاع درجة الحرارة ، يزداد معدل انحلال الفيلم وينخفض سمك الفيلم. عندما تكون درجة الحرارة 22 ~ 30 درجة مئوية ، يكون الفيلم الذي تم الحصول عليه ناعما ولديه قدرة امتصاص جيدة ، ولكن مقاومة التآكل ضعيفة للغاية ؛ عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 30 درجة مئوية ، يصبح الفيلم فضفاضا وغير متساو ، وأحيانا متقطعا ، والقسوة منخفضة ، لذلك يفقد قيمة استخدامه ؛ عندما تكون درجة الحرارة بين 10 و 20 درجة مئوية ، يكون فيلم أكسيد الشكل مساميا ، ولديه قدرة امتصاص قوية ، وهو مرن ومناسب للصبغ ، ولكن الفيلم لديه صلابة منخفضة ومقاومة ارتداء ضعيفة ؛ عندما تكون درجة الحرارة منخفضة عند 10 درجة مئوية ، يزيد سمك فيلم أكسيد ، والقسوة عالية ، ومقاومة التآكل جيدة ، ولكن المسامية منخفضة. لذلك ، يجب التحكم في درجة حرارة المنحل بالكهرباء بشكل صارم أثناء الإنتاج. لإعداد فيلم أكسيد سميكة وصعبة، يجب خفض درجة حرارة التشغيل. في عملية الأكسدة ، يتم استخدام تحريك الهواء المضغوط ودرجة حرارة منخفضة نسبيا ، وعادة ما يتم إجراء الأكسدة الصلبة عند حوالي الصفر.
(3) الكثافة الحالية: ضمن حد معين، والكثافة الحالية يزيد، ويزيد معدل نمو الفيلم، وتقصير وقت الأكسدة، والفيلم الناتج لديه المزيد من المسام، من السهل أن اللون، وتزداد صلابة وارتداء المقاومة؛ إذا كانت الكثافة الحالية مرتفعة جدا ، فسيكون سببها تأثير حرارة جول يجعل سطح الأجزاء محموما ودرجة حرارة الحل المحلي تزداد ، ويزيد معدل انحلال الفيلم ، وهناك إمكانية لحرق الأجزاء ؛ إذا كانت الكثافة الحالية منخفضة جدا ، فإن معدل نمو الفيلم بطيء ، ولكن الفيلم الناتج أكثر كثافة وصعوبة. يتم تقليل مقاومة التآكل.
(4) وقت الأكسدة: يعتمد اختيار وقت الأكسدة على تركيز المنحل بالكهرباء ودرجة الحرارة وكثافة تيار أنود وسماكة الفيلم المطلوبة. في ظل نفس الظروف ، عندما تكون الكثافة الحالية ثابتة ، يكون معدل نمو الفيلم متناسبا مع وقت الأكسدة ؛ ولكن عندما ينمو الفيلم إلى سماكة معينة ، يتم زيادة موصلية الفيلم بسبب الزيادة في مقاومة الفيلم ، ويزيد معدل انحلال الفيلم بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، وبالتالي فإن معدل نمو الفيلم سينخفض تدريجيا ، ولن يرتفع في النهاية.
(5) التحريك والتحرك: يمكن أن تعزز الحمل الحراري المنحل بالكهرباء، وتعزيز تأثير التبريد، وضمان توحيد درجة حرارة الحل، ولن يسبب نوعية الفيلم أكسيد ليتم تخفيضها بسبب التدفئة المحلية للمعادن.
(6) الشوائب في المنحل بالكهرباء: الشوائب التي قد تكون موجودة في المنحل بالكهرباء المستخدمة في أنودة الألومنيوم تشمل Clˉ، Fˉ، NO3ˉ، Cu2+، Al3+، Fe2+، الخ. من بينها ، Clˉ ، Fˉ ، NO3ˉ تزيد من مسامية الغشاء ، والسطح خشن وفضفاض. إذا كان محتواه يتجاوز القيمة القصوى، فإنه سوف يسبب حتى تآكل وثقب الشغل (Clˉ ينبغي أن يكون أقل من 0.05g/L، Fˉ ينبغي أن يكون أقل من 0.01g/L)؛ عندما يتجاوز محتوى Al3+ في المنحل بالكهرباء قيمة معينة ، فإن سطح الشغل غالبا ما يظهر أبيضا. بقعة أو بقعة مثل كتل بيضاء، والحد من أداء الامتزاز للفيلم، وأنه من الصعب صبغ (يجب أن يكون Al3 + أقل من 20g/L)؛ عندما يصل محتوى Cu2 + إلى 0.02g / لتر ، ستظهر خطوط داكنة أو بقع سوداء على فيلم أكسيد ؛ غالبا ما يتم تعليق Si2 + الحالة موجودة في المنحل بالكهرباء ، مما يجعل المنحل بالكهرباء عكر قليلا ومكثفات على الغشاء كمسحوق بني.
(7) تكوين سبائك الألومنيوم: العناصر في معدن الألومنيوم تقلل من جودة الفيلم، والفيلم أكسيد التي تم الحصول عليها ليست سميكة مثل الألومنيوم النقي، و صلابة منخفضة أيضا. وتستخدم سبائك الألومنيوم مع التراكيب المختلفة للتأني. يجب الحرص على عدم القيام بذلك في نفس الفتحة.
حمض الكروميك
تشير الأنودة الحمضية الكرومية إلى تكنولوجيا الأكسدة الأنودية للألومنيوم وسبائكه مع المنحل بالكهرباء بحمض الكروميك بنسبة 5-10٪. الفيلم أكسيد التي تم الحصول عليها من خلال هذه الطريقة له الخصائص التالية: (1) هو أرق (مقارنة مع حمض الكبريتيك وأكسيد حمض الأوكسيليك الأفلام)، حوالي 2-5 ميكرون، ويمكن الحفاظ على الدقة الأصلية وخشونة الشغل. (2) نوعية لينة ومرنة، وهناك تقريبا أي المسام. مقاومة التآكل أقوى من ذلك من حمض الكبريتيك فيلم أنود; (3) أنها مبهمة، ويتراوح اللون من الرمادي إلى الرمادي الداكن، أو حتى قوس قزح، لذلك ليس من السهل صبغ. (4) بسبب المسام قليلة، يمكن استخدام الفيلم دون ختم العلاج. (5) قوة ملزمة جيدة مع المواد العضوية، لذلك، فإنه غالبا ما يستخدم كطبقة أسفل الطلاء. (6) بالمقارنة مع أنودينج حمض الكبريتيك، والتكلفة أعلى واستخدامه محدود.
يبين الجدول التالي عدة عمليات أنودينج حمض الكروميك:
شروط الصيغة والعملية 1 2 3
حمض الكروميك (ز / لتر) 90 ~ 100 50 ~ 55 30 ~ 35
درجة الحرارة (°C) 37±2 39±2 40±2
الكثافة الحالية (A/dm2) 0.3 ~ 2.5 0.3 ~ 0.7 0.2 ~ 0.6
الجهد (V) 0 ~ 40 0 ~ 40 0 ~ 40
وقت الأكسدة (دقيقة) 35 60 60
الكاثود مادة الألومنيوم لوحة والجرافيت
حمض أوكساليك
أنودة حمض الأوكسيليك هي عملية أكسدة يتم فيها تطبيق 2٪ إلى 10٪ من المنحل بالكهرباء لحمض الأوكسيليك مع التيار المباشر أو التيار المتناوب.
عندما يتم استخدام التيار المباشر للأكسدة الأنودي، صلابة ومقاومة التآكل للفيلم الناتج لا يقل عن ذلك من فيلم أكسيد الأنوديك H2SO4، ولأن قابلية الذوبان من محلول حمض الأوكسيليك على الألومنيوم وأكسيد الفيلم صغيرة، يمكن الحصول على طبقة الفيلم أكسيد سمكا مما كانت عليه في محلول حمض الكبريتيك. إذا أكسدت مع التيار بالتناوب، يمكن الحصول على فيلم ليونة وأكثر مرونة. سمك حمض الأوكسيليك فيلم أنوديد عموما 8-20 ميكرون، والحد الأقصى للسمك يمكن أن تصل إلى 60 ميكرون.
طالما يتم تغيير ظروف العملية أثناء عملية الأكسدة (مثل تركيز حمض الأوكسيليك ، ودرجة الحرارة ، والكثافة الحالية ، الموجي ، وما إلى ذلك) ، يمكن الحصول على أفلام زخرفية مثل الأبيض الفضي والأصفر الذهبي إلى البني دون مزيد من المعالجة الصباغة.
حمض الأوكسيليك المنحل بالكهرباء هو حساس لأيونات الكلوريد، وسوف تظهر بقع التآكل على الفيلم عندما يتجاوز تركيز كتلته 0.04g/L. كما لا يسمح بالتركيز الكتلي لأيونات الألومنيوم الثلاثي التكافؤ على 3 جرام/لتر.
ومع ذلك ، فإن أنودينج حمض الأوكسيليك مكلف ويستهلك الكثير من الطاقة (لأن مقاومة المنحل بالكهرباء حمض الأوكسيليك أعلى من حمض الكبريتيك وحمض الكروميك) ، والحل سام ، واستقرار المنحل بالكهرباء ضعيف. تظهر العديد من عمليات أنودينج حمض الأوكسيليك في الجدول أدناه.
شروط الصيغة والعملية 1 2 3
حمض الأوكسيليك (غرام / لتر) 30 ± 3 50 ± 5 50 ± 10
درجة الحرارة (°C) 18 ± 3 30 ± 3 30 ± 3
الكثافة الحالية (A/dm2) 1 ~ 2 1 ~ 2 2 ~ 3
الجهد (V) 110 ~ 120 30 ~ 35 40 ~ 60
وقت الأكسدة (دقيقة) 120 30 ~ 60 30 ~ 60
كاثود المواد الكربون قضيب الكربون قضيب
التيار الكهربائي DC DC AC
خزف
يتم إضافة بعض المواد إلى المنحل بالكهرباء ليتم الامتزاز في الفيلم أثناء تشكيل فيلم أكسيد ، وبالتالي الحصول على فيلم أكسيد ناعم ولامع وموحد ومبهم مشابه للمينا ولون المينا ، والذي يسمى "فيلم أكسيد أنوديك الخزف" "أو "فيلم أكسيد الخزف". هذا النوع من الفيلم أكسيد لديه مرونة جيدة ومقاومة جيدة للتآكل. بعد الصباغة ، يمكن الحصول على المظهر مع الشعور البلاستيكي. سمك الفيلم الناتج هو حوالي 6-25 ميكرون.
فيما يلي طريقتان لأكسدة الخزف:
(1) إضافة بعض الأملاح من العناصر المعدنية النادرة (مثل التيتانيوم والثوريوم ، وما إلى ذلك) إلى حمض الكبريتيك أو محلول حمض الأوكسيليك: خلال عملية الأكسدة ، بسبب التحلل المائي لهذه الأملاح ، يتم إيداع المواد الكروموفورية في مسام فيلم أكسيد ، وتشكيل طبقة فيلم مينا مماثلة لها صلابة عالية ، ويمكن الحفاظ على الدقة العالية ودرجة عالية من نعومة الأجزاء ، ولكنها مكلفة، ودورة استخدام الحل قصيرة، وشروط العملية صارمة.
(2) يتم استخدام خليط من الأنهيدريد الكروميك وحمض البوريك كحل الأنودة: تكوين بسيط، وانخفاض التكلفة، ومرونة جيدة للفيلم أكسيد، ولكن صلابة أقل من سابقتها، ويمكن استخدامها لمعالجة سطح الخزف الزخرفية العامة.
ملاحظة: يمكن أن تكون مادة الكاثود من الألومنيوم النقي أو لوحة الرصاص أو لوحة الصلب.
في الحل المؤتأكسد ، سيحدد تغيير المكونات المختلفة لون فيلم أكسيد: على سبيل المثال ، مع زيادة أنهيدريد الكروم ، سيتغير لون الفيلم إلى رمادي معتم ؛ مع زيادة حمض البوريك ، سيتغير لون الفيلم إلى أبيض حليبي. مع زيادة حمض الأوكسيليك ، يتغير لون الفيلم إلى اللون الأصفر.