Механизм процесса анодирования

Наиболее распространен и изучен механизм анодирования, связанный с формированием на поверхности 2-х слоев: 1-ого тонкого беспористого слоя и 2-ого толстого пористого слоя, который формируется из тонкого беспористого барьерного. Естественная оксидная пленка на Al при помещении в электролит проявляет плохую электронную проводимость, но весьма хорошую ионную и при подключении детали к «+» полюсу от Al будут отбираться электроны, а его ионы будут переходить в оксид, продвигаясь по нему в сторону электролита. Т.к. сопротивление пленки весьма большое, в приэлектродном пространстве реализуется высокая напряженность электрического поля, и молекулы воды из электролита вытягиваются в диполь и рвутся с образованием ионов O₂, которые двигаются в сторону пленки, навстречу ионам Al. В каком-то месте внутри пленки эти ионы встречаются, образуется участок роста этой оксидной пленки. Толщина первоначального беспористого барьерного слоя будет увеличиваться

Пленка растет в толщину, электронная проводимость плохая, а ток при электролизе держат и увеличиваются толщина, сопротивление, падение напряжения в этой пленке, т.е. приэлектродная область за счет образующегося джоулева тепла будет нагреваться: Q=. Со стороны электролита в результате джоулева тепла будет подключаться реакция растворения внешнего слоя пленки с образованием уже пористой части оксидной пленки и она: Al₂O₃+

В результате получается, что Al растворяется, переходит в оксид и барьерный слой продвигается в сторону Ме, а пористый слой образуется за счет растворения барьерного. В ходе процесса толщина барьерного слоя стабилизируется, он двигается вглубь Ме, а его толщина не меняется, т.к. под действием выделяющегося тепла внешняя часть его превращается в пористый слой. Основную толщину анодной пленки имеем в виде пористого слоя. Для коррозии пористый слой – плохо и его нужно забивать пассивирующими реагентами, а для удержания красителей этот слой очень хорош. Состав барьерного и пористого слоя одинаков. Отличие только в степени гидратации оксида, нужно предотвратить условия, когда электролит будет подрастворять не только барьерный слой внутри пор, но и внешний пористый слой, поэтому для получения толстого анодного покрытия нужно создать условия, чтобы тепло отводилось из зоны действия электролита. Часто электролиты принудительно охлаждаются, а для толстых слоев процесс ведут при 0◦ или отрицательных температурах. Исходя из данного механизма выбирают концентрацию электролита и режим ведения процесса. Чтобы суммарная толщина пленки росла, нужно создать условия, когда скорость ее образования превышает скорость ее растворения. За скорость образования отвечает рабочая плотность тока, а за скорость растворения – концентрация кислоты и температура. Поэтому, чтобы получить наиболее толстые слои, концентрацию кислоты держат в на нижнем пределе, а плотность тока снижают до 0,5÷0,8 А/дм². При необходимости электролит охлаждают. Для получения покрытий меньшей толщины, более пористых, процесс ведут при t=18÷25◦C при j=1÷2 А/дм² с концентрацией кислоты 200-250 г/л. Между толщиной пленки и изменением напряжения на ванну существует зависимость:

Процесс долго вести нельзя, потому что с течением времени накапливается большое количество тепла, которое трудно отвести из электролита и пористой части. После 30-40 минут процесса в обычных условиях пленка не только прекращает свой рост, но и начинает растворяться, т.к. пленка плохой проводник с большим сопротивлением и оно меняется с толщиной, то пропорционально изменению толщины пленки будет меняться напряжение на ванне. Как правило, сначала возрастает за счет роста барьерного слоя и начальной части пористого, а затем плавно снижается, т.к. формируется пористый слой, который под действием температуры дополнительно может подрастворяться. Из реакции растворения видно, что в ходе процесса ионы Al поступают в раствор, образуя сульфат Al, который плохо растворим в H₂SO₄, главное он снижает электропроводность серной кислоты как электролита. Электропроводности снижаются, напряжение на ванне растет, что приводит к доп.выделению джоулева тепла. При накоплении сульфата Al свыше 7 г/л электролит нужно очищать деконцентрацией или вымораживанием.