6.2Характеристика исходных материалов, используемых в технологическом процессе

Исходные материалы, которые используются в процессе анодного оксидирования, приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Исходные материалы, используемые в процессе анодного оксидирования алюминия и его сплавов

Наименование	Номер стандарта или технического условия
Натр едкий технический	ГОСТ 2263-79
Вода теплая проточная	ГОСТ 2874-82
Вода холодная проточная	ГОСТ 2874-82
Кислота азотная неконцентрированная	ТУ РБ5000 36524-2004
Кислота серная техническая	ГОСТ 2184-77
Калий двухромовокислый	ГОСТ 2652-78
Кислота сульфосалициловая чистая	ГОСТ 4478-78
Кислота щавелевая чистая	ГОСТ 2218-76
Краситель оранжевый 2Ж для алюминия	ТУ 6-14-515-76
Краситель желтый 3	ГОСТ 8574-77

В качестве катодов используют листы свинцовые лист ДПРНХ марка С1 (ГОСТ 9559-89). Рабочие размеры: 3:500:1000 .

Химикаты поступают на завод с паспортом, где указывается их название, количество и др. данные. Иногда в паспорте указывается их концентрация, рН, внешний вид, чистота и т.д. Эти же данные указаны в ГОСТе и ТУ на данные химикаты. Непосредственно после их поступления, они могут быть выборочно проверены в соответствии со справочником входного контроля.

Процессу анодирования подвергаются такие сборочные элементы, как фланец, гайка. Указанные детали предназначены для крепежа различных соединений, а также для герметизации и скрытия отверстий, предусмотренных конструкцией конкретного изделия.

Эскизы деталей представлены в приложениях 6,7.

6.3 Технологическая схема процессов окисления алюминия и его сплавов, последовательность операций, их характеристика

Изделия из алюминия и его сплавов для повышения коррозионной стойкости подвергают специальной обработке – оксидированию как химическим, так и электрохимическим методом. Оксидирование не только повышает коррозионную стойкость алюминия и его сплавов, но и благоприятно влияет на эксплуатационные характеристики обрабатываемых деталей, повышая их твердость и износостойкость, придавая им разнообразные электрические свойства.

При анодном оксидировании происходит одновременно 2 процесса – образование оксидной пленки на аноде и растворение ее электролитом анодирования. Если образующаяся пленка не растворяется в электролите, то образуются тонкие компактные пленки, практически беспористые с высоким электрическим сопротивлением, рост которых прекращается, когда весь анод покрывается пленкой. Для образования толстых анодных пленок необходимо обеспечить доступ ионов кислорода к поверхности анода в течение всего времени электролиза. Это происходит в электролитах, оказывающих определенное растворяющее действие на оксидную пленку. При этом скорость роста пленки определяется соотношением двух одновременных процессов – ее формирования в результате электрохимического окисления металла у основания пор и химического растворения пленки в электролите.

Для получения практически используемых анодных пленок на алюминии и его сплавах подбирают такие электролиты и условия электролиза, при которых скорость образования пленки превышает скорость ее растворения.

На ОАО «ММЗ имени С.И. Вавилова – управляющая компания холдинга «БелОМО» процесс анодного окисления алюминия и его сплавов осуществляется в электролитах нескольких составов, также присутствует несколько видов наполнения покрытия, которые представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Операции участка процесса анодирования

Вид операции	Состав электро-лита	tр-ра, °С	Время опера- ции, мин		Примечание
1. Подготовка поверх-ности					Производить по соответствующим типовым технологическим процессам (ТТП)

2.Анодное окисление Состав 1 Состав 2

Кислота серная, 180 – 200 г/л Кислота сульфосалициловая, 90-100г/л кислота щавелевая, 27 – 33 г/л кислота серная, 2 – 4 г /л

15 – 22 151 – 251

25 – 60 30 – 60

1,0– 2,5 1,5 – 3,0

Применяется для получения анодных покрытий на алюминии и деформируемых сплавах, а также на сплавах Al с содержанием меди не более 4,5%. Катоды свинцовые или сплав свинца и сурьмы (93% и 7% соответственно). Sа/Sк = 1:1 или 2:1 Режим обработки устанавливают в зависимости от марки сплава. Напряжение на клеммах до 24 В. Обрабатывают сплавы типа АМг3, АМг5(U = 12 – 13 B). Силумины типа АЛ2, АЛ4 (U = 12 – 24B). Чистый Al, а также плакированный им материал (U = 12 – 15 B). Сплавы Д16 (неплакированные), (U = 12 – 15 B). Сплавы типа АК4 и АК8(U = 12 – 15 B). Плакированный лист толщиной до 0,8мм обрабатывают при i=0,7 – 0,8 А/дм2 в течении 30 – 40мин во избежание позеленения покрытия. Толщина покрытия получается 5мкм. Напряжение до заданного значения повышают постепенно в течение 5 – 10 мин. Не рекомендуется производить одновременно обработку деталей из различных по составу сплавов (например, силумина и дуралюмина). Одновременное анодное окисление таких деталей приводит к растравливанию одного из сплавов. Применяют для получения защитных, твердых и электроизоляционных покрытий на алюминиевых сплавах, в том числе литейных. Перемешивание электролита. Цвет окисной пленки зависит от состава сплава. Температура электролита в зависимости от марки сплава, как и плотность тока. Для крупногабаритных деталей с размерами более 300Х200 мм плотность тока снижают в 1,5-2 раза и увеличивают соответственно время анодного окисления.

3.Промы-вка	Проточная холодная вода		0,5 – 1
4.Напо-лнение покрытия Состав 1 Состав 2 Состав 3	Вода обессоленная рН = 4,6 – 6,0 Калий (или натрий) двухромо-вокислый С = 40 – 50 г/л Краситель С = 5 – 20г/л Кислота уксусная	90 – 98 85 – 95 40 – 60 40 – 90	20 – 30 20 – 30 1 – 4 20 – 25		Допускается использование конденсата. Применяется для наполнения покрытий, не подвергающихся окрашиванию. После наполнения 5-6 не производятся. Раствор применяется для увеличения коррозионной стойкости анодных окисных покрытий. Детали, обработанные хромовой или щавелевой кислотами, наполнению в растворе состава 2 не подвергают. Детали, предназначенные для работы на трение со смазкой, наполнению в растворе состава 2 не подвергают. Раствор 3 применяют для декоративной отделки анодных окисных покрытий. Концентрация изменяется в зависимости от требуемой интенсивности окраски. Используют следующие красители: – органический черный Алфиколор (Германия), концентрация 10 г/л, рН = 4 – 4,5; – краситель оранжевый 2Ж, концентрация 0,5 – 1,6 г/л; – краситель желтый З , концентрация 0,2 – 0,6 г/л. Выдержка в ванне красителя в зависимости от требуемого оттенка. Раствор применяют для декоративной отделки анодных окисных покрытий.
5.Про-мывка	Проточная холодная вода		0,5 – 1,0		Производят после наполнения пленки в растворе состава 2 и 3.
6.Про-мывка	Проточная горячая вода	70 – 90	0,5 – 1,0		Закрепление красителя производят в обессоленной воде по мере необходимости. Для закрепления красителя выдерживают в течении 20–30

7.Сушка

100 –110

3 – 10

Производят в сушильном шкафу или камере с циркуляцией нагретого воздуха. Допускается сушка сжатым воздухом в камере.

В сернокислых электролитах оксидируют детали из алюминия и его сплавов с целью повышения коррозионной стойкости и улуч­шения товарного вида. Полученные пленки плотные и твердые. Они обладают высокими защитно-декоративными качествами. Серная кислота обладает сильным травящим действием, ко­торое значительно увеличивается с повышением температуры. С увеличением концентрации серной кислоты пленка растет медленнее, так как более концентрированная кислота быстрее растворяет растущую пленку и она получается более пористой.

Вредными примесями являются ионы хлора, в присутствии которых происходит местное растравливание анодируемых дета­лей. Вредное влияние на пленку оказывают ионы азотной кислоты. В электролите накапливаются ионы алюминия, меди. кремния. Максимально допустимое содержание примесей (г/л) в элек­тролите; алюминия 25, азотной кислоты 0,2, соляной 0,1.

Оксидные пленки, полученные из сернокислого электролита, обладают высокой адсорбционной способностью и стойкостью против коррозии. Важным достоинством данного электролита является то, что в нем можно анодировать почти все алюминиевые сплавы, в то время как в других электролитах, например в хромо­вокислом, анодирование сплавов с высоким содержанием меди и кремния затруднено. Анодное оксидирование в серной кислоте требует примерно на 30 – 50% меньшей затраты электроэнергии по сравнению с анодным оксидированием в хромовокислом и щавелевокислом электролитах и меньшей длительности обработки. Наконец, разбавленная серная кислота, применяемая для состав­ления сернокислого электролита, наиболее дешевая и доступная из трех указанных электролитов.

В серной кислоте не рекомендуется обрабатывать детали, имею­щие узкие щели, зазоры, клепаные соединения, от которых трудно отмыть кислоту.

Анодное оксидирование в трехкомпонентном электролите (щавелевая, сульфосалициловая и серная кислоты) менее экономично по затратам электроэнергии и дороже по стоимости материалов, чем сернокислый электролит. Однако в названном электролите можно получать пленки на боль­шем числе сплавов, в том числе содержащих до 5% меди или 4% кремния.

Вредными примесями являются хлор (до 0,04 г/л) и алюминий (до 30 г/л).

Щавелевая кислота в качестве электролита оказывает относительно слабое растворяющее действие на пленку. В связи с этим толщина оксидного слоя растет почти пропорционально продолжительности процесса.

Электролиты просты по составу, не требуют охлаждения, однако процесс анодного оксидирования в них про­текает при высоком напряжении; продолжительность процесса обычно больше, чем при других методах анодного оксидирования.

Пленки, полученные в этом электролите, толстые, эластичные, малопористые, обладают более высокими защитными свойствами и пластичностью, чем полученные в серной кислоте.

Также процесс анодного оксидирования проводят в хромовокислом электролите. Оксидирование в нем более трудоемко и менее экономично, чем в сернокислом. Поэтому этот электролит используют только в специальных случаях, главным образом для обработки клепаных и сварных конструкций, поскольку покры­тия, получаемые из этого электролита, малопористы, обладают более высокими защитными свойствами и эластичностью.

Для анодного оксидирования применяют растворы оксида хрома (VI) с концентрацией 30 – 35, 50 – 55 и 100 – 150 г/л. Содер­жание примесей в растворе не должно превышать 0,5 г/л SO^2-₄ и 0,03 г/л Cl¯. В присутствии сульфат-ионов изменяется внешний вид покрытия, а при большом их содержании процесс оксидиро­вания замедляется.

Хромовокислые электролиты анодного оксидирования реко­мендуются для получения антикоррозионных пленок на деталях сложной формы. Хромово­кислый электролит в 5 – 8 раз дороже сернокислого. Также электролит необходимо подогревать.

На ОАО «ММЗ имени С.И. Вавилова – управляющая компания холдинга «БелОМО» процесс анодного оксидирования реализуется по технологической схеме, представленной в таблице 6.3

Таблица 6.3