Дослідження протикорозійних властивостей електрометалізаційних алюмінієвих покриттів

Спосіб металізації напиленням полягає в нанесенні алюмінієвих покриттів на поверхню виробів будь-якої форми шляхом напилення розплавленого металу струменем стисненого повітря. Цей спосіб придатний для нанесення алюмінієвих покриттів на поверхню різних деталей і виробів з різних матеріалів.

Нанесення покриття зануренням деталі в розплав знижує міцність сталі і збільшує крихкість за рахунок утворення крихкого дифузійного проміжного шару. Нанесення гальванічних покриття призводить до небезпеки водневої крихкості. 

 

 

Для одержання якісних покриттів, що наносять електрохімічним, хімічним методами, поверхня металу повинна відповідати певним вимогам, насамперед таким:

- бути гладкою;

- не містити жирових забруднень;

- не містити окалини; іржі, оскидів.

Для надання поверхні гладкості, тобто усунення шерхатості, дрібних раковин та інших дефектів застосовують механічну обробку - різні типи шліфування та поліруванння. В процесі анодування алюмінію проводиться попередня хімічна обробка поверхні. Метою такої обробки є:

•усунення жиру, масла і забруднень з поверхні;

•усунення невеликої кількості можливої попередньої корозії з поверхні;

•оптичне вирівнювання алюмінієвих поверхонь;

•активація поверхні для наступної електролітичної реакції.

 

 

Знежирення - це процес очистки поверхні металу від бруду та жиру за допомогою спеціальних розчинів.

Найбільш часто при лужному знежирюванні застосовується розчин, що містить 5 - 10% натрію гідроксиду і 0,3 – 0,5% мила. Процес: лужне знежирення; промивка теплою водою; занурення на 1 - 2хв в 15% - ний розчин ортофосфорної кислоти НзPО4 при 65 С; промивка холодною водою; промивка гарячою водою; сушка. Вироби з алюмінієво-магнієвих сплавів можуть хромовані безпосередньо, без осадження проміжних покриттів. Після лужного знежирення і промивання у воді їх протравлюють в 5% розчині плавикової кислоти, в суміші HNO3: HF (3: 1) і суміші HNO3: H2SO4 (1: 1), промивають і хромують в електроліті звичайного складу.

Перед алюмінюванням деталі ретельно очищають. Якщо покриття не  декоративне, застосовують піскострумне очищення. Через збільшення шорсткості в цьому випадку доводиться наносити більш товсте покриття. Для сталі, якій не загрожує воднева крихкість, застосовують лужне знежирення. Випаровування алюмінію проводять звичайно при температурі 1350 оС і тиску 101 Па. Покриття товщиною від 25 до 50 мкм отримують за кілька хвилин.

При дії на жири і масла лугів насамперед відбувається нейтралізація вільних жирних кислот з утворенням мил. У разі застосування досить міцного розчину лугів і їх нагрівання, що практично буває рідко, відбувається також розщеплення і омилення всіх жирів і масел тваринного і рослинного походження. Утворені водорозчинні мила сприяють утворенню емульсій неомилених мінеральних масел. Так як металеві вироби в більшості випадків забруднені мінеральними оліями, то при лужному знежирюванні основним процесом є утворення емульсій.

 

 

Травлення - це процес, при якому метал видаляється хімічним способом. Таке видалення здійснюється зануренням металу в розчин, що протравлює (розчин кислоти) або в розчин хлоридів. Усі ці розчини небезпечні, їх зберігання, застосування й обіг з ними вимагає обережності. Ті ділянки металу, які не повинні зазнати травлення, захищають так званим "резистом".

Рідинне травлення металів включає в себе багато електрохімічних процесів. Хімічна реакція викликає протікання струму, причому метал є анодом. Більшість металів покрито природним оксидом. Для видалення цього пасивуючого шару додається допоміжний травник. 

Рідинне травлення Al супроводжується відходом краю профілю травлення на 1-2 мкм. Відтворюваність розмірів при травленні партії пластин становить ± 1 мкм. Структури зазвичай перетравлені, так як металеві плівки містять дефекти. 

Метали при контакті один з одним змінюють свій електрохімічний потенціал  (гальванічний ефект), що прискорює їхнє травлення. Наприклад, шар Al в NaOH стравлюється сам по собі за 7 хв. При контакті з Pt / Au його травлення закінчується через 1 хв. 

Травлення алюмінію проводиться в лужному або кислотному середовищі. Широко застосовується травник, що складається з концентрованої H3PO4 (76%), крижаної оцтової кислоти (15%), концентрованої азотної кислоти (3%) і води (5%) за обсягом. 

Вода у фосфорній кислоті перешкоджає розчиненню Al2O3, але вона сприяє розчиненню вторинного продукту AlPO4. Сила струму пропорційна швидкості травлення. Якщо струм прикладений до алюмінію, то відзначається анізотропія травлення. 

Енергія активації травлення Al в H3PO4/HNO3 дорівнює 13.2 ккал / моль, що передбачає обмеження процесу швидкістю розчинення Al2O3 в H3PO4. Виділяється газ є суміш Н2, NO і NO2. Адсорбція газів на поверхні Al є постійною проблемою при використанні в'язких травників. Бульбашки здатні сповільнювати травлення - під ними утворюються острівці недотравленного металу, які можуть замикати близько розташовані провідники. Неякісне травлення Al обумовлено декількома факторами: недопроявленний резист,нерівномірність товщини, напруження у плівках поверх сходинок,гальванічне прискорення травлення через наявність преципітатів Al-Cu,нерівномірність товщини оксиду, нестабільність температури (> ± 1оС). Ці фактори призводять до перетравлення. 

 

 

Пасивування, пасивація металів - перехід поверхні металу в пасивний стан, при якому різко сповільнюється корозія.  Пасивування викликається поверхневим окисленням металів. Практичне значення пасивування виключно