2._Eloxarea
-
Upload
catalin-jighir -
Category
Documents
-
view
9 -
download
0
description
Transcript of 2._Eloxarea
Lucrari de Laborator pentru “Procese industriale complexe”
1
PROTECTII ANTICOROZIVE ALE SUPRAFETEI
OXIDAREA ANODICA A ALUMINIULUI
Introducere
Aluminiul si aliajele sale se utilizează din ce in ce mai mult in industria constructoare
de maşini, electrotehnica, electronica, aerospatială etc.
Atât aluminiul cat si aliajele sale sunt rezistente in anumite medii chimice datorita
formarii unei pelicule protectoare de oxid, pe suprafaţa, având grosimi de 0.02 – 0.1 m. Prin
tratamente chimice, grosimea peliculei poate sa atingă valori de 3-5 m, iar printr-o
prelucrare electrochimica poate sa ajungă pana la sute de microni.
Oxidarea electrochimica a aluminiului consta in electroliza unei soluţii apoase de acid
sulfuric utilizând catozi de plumb. Placa din aluminiu ce urmează sa fie prelucrata este
anodul in circuitul de electroliza.
In urma disocierii electrolitice, in soluţie se formează ioni conform reacţiilor:
H2SO4 H+
SO42-+2
+ 2H2O H+
2 OH-
2
Reacţiile la electrozi sunt:
la catod (-)
H22 H
2 He-
+2 H+
2
la anod (+)
H2O
OH2
+
OH-
2.
OH2.
O.
La anod se descarcă ionii OH
- proveniţi din apă deoarece potenţialul lor de descărcare
este mai mic decât cel al ionilor SO42-
.
Mecanismul formării stratului de oxid de aluminiu este următorul. Ionii Al3+
tind să
treacă în soluţie formând un film subţire şi compact de oxid de aluminiu conform reacţiei:
+ O-2
Al+3
32 Al2O3
Pe măsura ce se formează, stratul de oxid este atacat de acidul sulfuric formându-se sulfat
de aluminiu. In urma acestei reacţii ce se desfăşoara în anumite puncte ale statului de oxid de
aluminiu, acesta devine poros. De asemenea oxidul de aluminiu ce intra în contact direct cu
soluţia apoasă suferă un proces de hidratare (reţine molecule de apă). Oxigenul ce se degajă
în timpul electrolizei pătrunde în porii stratului de oxid, difuzează spre metal şi formează, sub
stratul poros, un nou film subţire şi compact de oxid.
Deci, stratul format prin oxidarea anodică a aluminiului, se compune dintr-o pelicula
„bariera” subţire şi compactă din oxid de aluminiu cu reţea cub centrat intern, perfect
aderentă la metal şi un strat poros, gros, format din oxid hidratat.
Din această cauză, suprafeţele de aluminiu oxidate anodic trebuiesc prelucrate
suplimentar prin imersie în apă distilată la temperaturi de aproximativ 85-90C sau soluţie de
bicromat de sodiu.
Lucrari de Laborator pentru “Procese industriale complexe”
2
Prin imersie în apă fierbinte în pori se formează oxidul de aluminiu hidratat care are
volum specific mai mare decât oxidul nehidratat şi închide porii. Această operaţie poartă
numele de compactizare. La prelucrarea oxidului cu soluţie de bicromat porii se închid ca
urmare a formarii oxicromatului de aluminiu (Al2O3CrO4) care posedă şi capacitate
pasivantă.
Pentru a da un aspect plăcut stratului format, compactizarea se poate realiza în suspensii
apoase de coloranţi organici care sunt înglobaţi în stratul de oxid hidratat.
SCOPUL LUCRARII
Scopul lucrării îl constituie obţinerea unui strat decorativ -protector prin oxidarea
aluminiului în soluţie de acid sulfuric de concentratie 20%.
MATERIALE SI METODICA
Materiale necesare Două plăcuţe din aluminiu, instalaţie de electroliză, baie de compactizare, termometru, soluţii
de colorare, soluţii de verificare a calităţii stratului.
Modul de lucru
Prima plăcuţă
1. Plăcuţa de aluminiu se curăţă cu hârtie de şmirghel pentru îndepărtarea impurităţilor
mecanice;
2. Se degresează în baia de ultrasunete timp de 4 minute;
3. Se decapează în soluţie alcalina 3 minute;
4. Se spală în apă rece;
5. Se introduce în baia de eloxare conform figurii 1 – la polul pozitiv;
6. Se fixează valoarea potenţialului la 15V;
7. Se notează valoarea curentului de electroliză;
8. După 30 minute se închide sursa;
9. Se spală cu grijă plăcuţa de aluminiu, se usucă prin ştergere cu hârtie de filtru;
10. Se imersează timp de 15 minute în apă fierbinte la 90C;
11. Se reiau operaţiile 1-9 pentru cea de a doua probă de aluminiu, cu menţiunea că eloxarea
se realizează la o tensiune de 7V;
12. Se introduce plăcuța eloxată pe rând timp de 5 minute, într-un pahar ce conţine o soluţie
de clorură ferică ( FeCl3 ), apoi într-un alt pahar ce conţine o soluţie de sulfocianură de
amoniu (NH4SCN);
13. Se spală plăcuţa în apă rece;
14. Se introduce plăcuța eloxată pe rând timp de 5 minute, într-un pahar ce conţine o soluţie
de clorură ferică ( FeCl3 ), apoi într-un alt pahar ce conţine o soluţie de sulfocianură de
amoniu (NH4SCN);
Verificarea calităţii straturilor obţinute
Verificarea compactizării stratului
Pe fiecare plăcuta eloxată si compactizată se aplică o picătură de soluţie de CuSO4;
După trei minute se şterge suprafaţa cu hârtie de filtru; apariţia unor pete roşcate, pune în
evidenţă discontinuitatea stratului de oxid.
Lucrari de Laborator pentru “Procese industriale complexe”
3
Verificarea grosimii stratului de oxid
Pe fiecare plăcuţă eloxată şi compactizată se aplică o picătură de soluţie de bicromat de
potasiu.
Se cronometrează timpul în care soluţia îşi schimbă culoarea din galben în verde-culoarea
verde se datorează formării cromatului de aluminiu, deci timpul în care soluţia pătrunde
în adâncimea stratului şi ajunge la metalul de bază; un timp de 5 minute reprezintă o
grosime de 15m.
PRELUCRAREA REZULTATELOR
Calcule
Se calculează cantitatea de oxigen degajată prin electroliză cu relaţia:
m = KO I t în care: I este curentul de electroliză [A]; t este timpul de electroliză [ore];
KO este echivalentul electrochimic al oxigenului
nF
AKO
A= masa atomică a oxigenului, 16; n=2; F= 96500C/echiv= 26,8Ah/echiv.
Se calculează cantitatea de oxid formată mox , conform reacţiei:
2Al + 3O =Al2O3 AAl=27; MAl2O3= 2x27+3x16=102
48g O ………………………102g Al2O3
mg O…………………………. mox g
Se calculează grosimea stratului de oxid:
S
mox
, este densitatea oxidului = se găseşte afişata la masa de lucru
Se completează următorul tabel:
Setul
1
Proba
Tensiune
[V]
Curent
[mA]
Compac-
tizare
Verificarea grosimii stratului
Timp
[min]
Grosime
calculata
[ ]*
Timp
[min]
Grosime
Reala
[ ]
1 15 Apa
2 7 Apa
2 1 15 Colorare
2 7 Colorare
3 1 15 Aer
2 7 Aer