Дослідження протикорозійних властивостей електрометалізаційних алюмінієвих покриттів

Електроліз проводять в апаратах катодом в яких служить дно ванни, анодом — попередньо обпалені вугільні блоки або самообпалюючі електроди, поміщені в розплавлений електроліт. У розплаві відбуваються такі реакції:

Na3[AlF6] ↔ 3Na+ + 2F− + AlF4−

AlF4− ↔ F− + AlF3

AlF3 ↔ F− + AlF+2

AlF+2 ↔ F− + AlF+2

AlF2+ ↔ F− + Al3+

Al2O3 ↔ AlO+ + AlO2−,      AlO−2 ↔ Al3+ + 2O2−

AlO+ ↔ Al3+ + O2−,      Al3+ + 3e → Al

2O2− — 4e → O2

Розплавлений алюміній при температурі електролізу важчий, ніж електроліт, тому накопичується на дні ванни. На аноді виділяється O2, який взаємодіє з вуглецем анода, який вигорає, утворюючи СО та СО2.

Густина струму на аноді 0,7-0,9 А/см², на катоді — 0,4-0,5 А/см², для різних типів електролізерів сила струму становить 100–250 кА, робоча напруга 4,2-4,5 В.

Для отримання 1 т чорнового алюмінію витрачається 14500-17500 кВт•год електроенергії, 1925–1930 кг глинозему, 500–600 кг анодного матеріалу, 50-70 кг фтористих солей. Добова продуктивність однієї ванни середньої потужності — від 550 до 1200 кг алюмінію. Алюміній відбирають з електролізера один раз на 1-2 доби.

Одним з найважливіших споживачів алюмінію є електрохімічна промисловість. Основна кількість провідникової продукції — голі, обмоткові і ізольовані проводи, кабелі в одно- і багатожиловому виконанні виробляють за двостадійною технологією: спочатку на алюмінієвих заводах з рідкого сплаву отримують заготовку діаметром 9-10 мм, а потім на кабельних заводах волочінням її доводять до потрібного діаметру.    

Алюміній у вигляді фольги товщиною 0,00635 мм використовують в сильнострумних статичних конденсаторах для покращення коефіцієнта потужності, а також для телефонних кабелів, радіаторів для охолодження великих напівпровідникових випрямлячів та в багатьох інших виробах. Алюміній високої чистоти (не більше 0,05% домішок) отримують  електролітичним рафінуванням чорнового алюмінію, який містить до 1% домішок. В якості електроліту найчастіше використовують розплав Na3[AlF6], BaCl2 (до 60%) NaCl (до 4%). Для отримання алюмінію особливої чистоти (не більше 0,001% домішок) застосовують зонну плавку.

Алюміній розливають в злитки, які потім переробляють в листи, фольгу, профілі, дріт. Він добре зварюється, піддається куванню, штампуванню, прокатці, волочінню і пресуванню, а також обробляється методами порошкової металургії.

 

 

Велике практичне значення мають алюмінієві порошки і частинки. Розмір частинок становить від 0,015 до 17000 мкм, а розмір порошків — від 1 до 1000 мкм. Форма може бути сферичною, в вигляді тонких лусочок і частинок неправильної форми. 

Порошки виробляються за різними технологіями і відрізняються розмірами і фізико-хімічними властивостями. Отримують порошки розпиленням в струмені повітря чи води, методом відцентрового литим, гранулюванням через вібруюче сито з наступним охолодженням водою, розмолом в млинах, охолодженням алюмінію з газової фази тощо.

Алюмінієві порошки використовуються в металургії в якості легуючих добавок, в алюмотермії (для термічного зварювання та відновлення сполук Хрому, Магнію, Ванадію). Порошки застосовуються в хімічній промисловості для синтезу алюміноорганіних сполукі в якості каталізатора, а також для отримання ряду сполук алюмінію.

Також з алюмінієвих порошків виготовляють різноманітні деталі методами порошкової метелургії. Це дає змогу знизити відходи металу до мінімуму, а також деталі зі спечених порошків мають унікальні характеристики і в ряді випадків заміняють такі метали як титан і високоміцні марки сталі. Порошкоподібний алюміній енергійно згорає на повітрі. Якщо поверхня алюмінію потерти сіллю ртуті (HgCl2), то відбудеться наступна реакція:

2Al + 3 HgCl2 -> 2 AlCl3 + 3Hg

 

 

Широке застосування алюмінію зумовлене його властивостями. Поєднання легкості з достатньо високою електропровідністю дозволяє застосовувати алюміній як провідник електричного струму. Алюміній і його сплави використовують практично у всіх галузях сучасної техніки: в авіаційній й автомобільній промисловості, залізничному і водному транспорті, машинобудуванні тощо. Завдяки високій корозійній тривкості алюміній широко застосовують при виготовленні апаратури для виробництва харчових продуктів та деяких хімічних речовин. З полірованого алюмінію виготовляють дзеркала та поверхні нагрівальних і освітлювальних рефлекторів. Алюміній використовують як розкисник сталей та інших сплавів. Ним відновлюють метали з їхніх оксидів.

 

 

Нанесення алюмінієвих покриттів здійснють з різною метою: для захисту від корозії, створення різних екранів з декоративними цілями і рідше для відновлення розмірів та усунення ливарних дефектів

Підготовка поверхні і нанесення алюмінієвого покриття ведуть звичайними способами. Особливу увагу необхідно звернути на чистоту металізаційної поверхні. Підготовку поверхні і нанесення алюмінієвого покриття виконують звичайними способами.

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 нанесеннят алюмінієвих покриттів на поверхню різних деталей і виробів з різних матеріалів.

Нанесення алюмінієвих покриттів методом електроерозійної обробки істотно підвищує корозійну тривкість нелегованої сталі в нейтральних водно-сольових середовищах. Технологія нанесення покриттів проста і не вимагає спеціального обладнання. Алюмінієве покриття наноситься електродуговим способом. Після нанесення алюмінієвого покриття слід провести крацютривкість покриття. Алюмінієве покриття застосовується переважно для нових