Анодирование (синонимы: анодное оксидирование , анодное окисление ) — процесс создания оксидной плёнки на поверхности некоторых металлов и сплавов путём их анодной поляризации в проводящей среде. Существуют различные виды анодирования, в том числе электрохимическое анодирование — процесс получения оксидного покрытия на поверхности различных металлов (Al, Mg, Ti, Ta, Zr, Hf и др.) и сплавов ( алюминиевых , магниевых , титановых ) в среде электролита , водного или неводного.

Например, при анодировании алюминиевых сплавов деталь погружают в кислый электролит (водный раствор H ₂ SO ₄ ) и соединяют с положительным полюсом источника тока . Однако, сильно упрощённые представления о том, что выделяющийся при этом кислород взаимодействует с алюминием , образуя на его поверхности оксидную плёнку — мало соответствуют реальному механизму электрохимического анодирования.

Созданные в результате анодирования анодные оксидные плёнки (АОП) могут иметь различное назначение, например, представлять собой защитные, декоративные покрытия. АОП служат также диэлектриком в оксидных (электролитических) конденсаторах.

Анодирование алюминия

Анодные плёнки в зависимости от их назначения делят на 3 группы :

1. Тонкие барьерные пленки толщиной (0,1-1 мкм ) формируются в электролитах, не растворяющих оксид, и находят применение при изготовлении электроизоляционных материалов.
2. Плёнки средней толщины (1—50 мкм) , используются для защиты сплавов алюминия от коррозии и при декоративной отделке изделий.
3. Толстые плёнки (50—300 мкм) применяются для защиты поверхности от износа и истирания.

Анодная плёнка состоит из примыкающего к металлу тонкого барьерного слоя, и пористого наружного слоя. Толщина барьерного слоя определяется напряжением процесса, и при этом не зависит от плотности тока, слабо уменьшается с температурой, и несколько меняется при переходе от одного электролита к другому. Предельная толщина барьерного слоя 1,4 нм/В на чистом алюминии, на сплавах отличается . Для получения толстых плёнок анодирование проводят при охлаждении электролита до 0—5 °C.

Наибольшее распространение для анодирования алюминиевых деталей получил сернокислый процесс. Алюминиевую деталь и свинцовый катод помещают в охлаждаемую ванну с раствором серной кислоты (плотность 1 200—1 300 г/л). Процесс протекает при плотностях тока 10—50 мА/см² детали (требуемое напряжение источника до 50—100 В). Температура электролита ключевым образом влияет на качество и естественный цвет оксидной плёнки и поддерживается в диапазоне −20 до +20 °C. Оксидная плёнка при повышенных температурах бесцветная, тонкая и рыхлая, что позволяет окрашивать её практически любыми красителями. Пониженные температуры позволяют получить толстые плотные оксидные плёнки с естественной окраской (как правило золотистых оттенков). При получении описанным способом анодный оксид алюминия получается пористым, поэтому после анодирования часто применяют дополнительные методы обработки с целью закупорить поры. Обычно деталь длительно обрабатывают паром или кипятят в воде.

Донорами кислорода в процессе анодного окисления алюминия выступают все кислородсодержащие ионы раствора: SO ₄ , HSO ₄ , PO ₄ ³ , CrO ₄ , C ₂ O ₄ , CO ₃ , OH и другие, в том числе молекулы воды.

Качественно анодированные детали считаются хорошими изоляторами для напряжений до 100 В, при условии целостности оксидной плёнки, которая относительно нестойкая по отношению к грубым механическим воздействиям, к примеру, она может быть легко поцарапана острым металлическим предметом.

Анодирование магния

Магний и его сплавы обладают низкой коррозионной стойкостью, поэтому их защищают анодными пленками оксида магния. Используются растворы, состоящие из бихромата или перманганата, хромового ангидрида или фторида и гидроксида натрия . Температура анодирования 20-80 °C в зависимости от электролита, продолжительность 20-45 минут. Толщина плёнки составляет 5-25 мкм.

Анодирование меди

Электрохимическое оксидирование меди применяется в приборостроении и для декоративных целей. Электролиты содержат NaOH , для фосфористых бронз дополнительно вводят бихромат калия и молибдат аммония .

Анодирование титана

Электролиты для анодирования титана содержат серную кислоту с добавками для получения плёнок различной толщины. Активация титана электролитом на основе винной кислоты и фтористого натрия перед оксидированием существенно повышает качество оксидных пленок и их функциональные свойства. Этот электролит обладает выравнивающими и полирующими свойствами, может применяться для снятия оксидноуглеродных слоев на титане и сплавах .

См. также

• Оксидирование
• Алюминий

Примечания

Литература

• Байрачный Б.И., Орехова В.В,, Харченко Э.П. и др. Справочник гальваника (рус.) . — Х. : Прапор, 1988. — 180 с. — ISBN 5-7766-0052-9 .
• Шрейдер А. В. Оксидирование алюминия и его сплавов. — М. : Металлургиздат, 1960. — 198 с.
• Голубев А. И. Анодное окисление алюминиевых сплавов. — М. : Изд-во АН СССР, 1961. — 221 с.
• Юнг Л. Анодные оксидные пленки. — Л. : Энергия, 1967. — 232 с.
• Томашов Н. Д., Тюкина М. Н., Заливалов Ф. П. . — М. : Машиностроение, 1968. — 156 с. — 5500 экз.
• Беленький М. А., Иванов А. Ф. Электроосаждение металлических покрытий, справочник. — М. : Металлургия, 1985.
• Хенли В. Ф. . — М. : Металлургия, 1986. — 152 с.
• Аверьянов Е. Е. Справочник по анодированию. — Москва: Машиностроение, 1988. — 224 с. — ISBN 5-217-00273-5 .
• Гордиенко П. С., Руднев В. С. Электрохимическое формирование покрытий на алюминии и его сплавах при потенциалах искрения и пробоя. — Владивосток: Дальнаука, 1999. — 233 с. — ISBN 5-7442-0922-0 .
• Артур В. Браке. Технологии анодирования алюминия. — М. : Interall, 2000.
• Лыньков Л. М., Мухуров Н. И. Микроструктуры на основе анодной алюмооксидной технологии. — Минск: Бестпринт, 2002. — 216 с. — ISBN 985-6633-50-8 .
• Мухуров Н. И. Алюмооксидные микро-наноструктуры для микроэлектромехнических систем. — Минск: Бестпринт, 2004. — 166 с. — ISBN 985-6633-50-8 .
• Позняк А. А. Модифицированный анодный оксид алюминия и композитные материалы на его основе. — Минск: Издательский центр БГУ, 2007. — 251 с. — ISBN 978-985-476-561-7 .
• Аверьянов Е. Е. Плазменное анодирование в радиоэлектронике. — М. : Радио и связь, 1983. — 79 с.
• Яковлева Н. М., Кокатев А. Н. . — Петрозаводский государственный университет, 2015.