Алюминийді анодтық оксидтеу

Жұмыс мақсаты: Алюминий анодтық оксидтеу процесімен танысу. Анодтық оксидтеу процесінің шарттарының алынған оксид қабатының қасиеттеріне әсерін зерттеу.

Жалпы мәліметтер

Алюминий беті қалыңдығы 0,04 мкм табиғи оксидтік қабыршақпен Al₂O₃ жабылған, бұл алюминийді бейтарап немесе төменагрессивтік орталарда коррозиядан қорғай алады. Алюминий коррозиядан сенімді қорғау үшін қабыршақ жуандығын қажетті маңызды үлкейту және оның қасиетін жақсарту керек. Бұл оксидтеу жолымен жүзеге асырылады: химиялық тәсіл арнайы ерітіндіге алюминийден жасалған бұйымды батыру; электрохимиялық – алюминийден жасалған бұйымды анод ретінде (анодтық оксидтеу) тұрақты ток қөзіне қосу.

Анодтық оксидтеуде алынатын оксидтік қабаттардың қасиеттері қолданылатын электролиттердің құрамына тәуелді болады . Сірке, тұз, азот қышқылдарының ерітінділерінде қабат құрылмайды және процесс кезінде алюминий ериді. Бор қышқылының, натрий фосфатының ерітінділерінде, жұқа бірақ тығыз қабат құрылады. Қалың және тығыз қабаттар алу үшін күкірт, хром және қымыздық қышқылдардың ерітінділері қолданады.

Анодтық тотығу реакциясы мына теңдеумен өтеді:

Процесс өткізуге арналған электролитің құрамы: H₂SO₄ – 200 г/л, ток тығыздығы 2 А/дм² дейін, моншадағы кернеу 20 В, температура 20⁰С оксидтік қабат 10-20 минут ішінде тұзіледі.

ӨЗІНДІК ЖҰМЫСҚА АРНАЛҒАН ТАПСЫРМАЛАР

Бақылау сұрақтар

1. Химиялық оксидтеудің, шарттары, ерітінді құрамы.

2. Түсті металдарды оксидтеу.

3. Оксидтік қабаттың түзілу механизмі .

4. Химиялық және электрохимиялық жылтырлатып өңдеу (полирование).

Бақылау есептер

1.Күкірт қышқылы ерітіндісінде алюминийді анодтау үшін өткізілген токтың күші 10 Ампер электр мөлшерін есептеу керек, егер τ:

а) 12 минут,

б) 1 сағат 30 минут,

в) 2 сағат 10 минут 30 секунд,

г) 3 сағат,

д) 6 минут.

2. Күкірт қышқылы ерітіндіден өткізілген токтың күші 5 Ампер болғанда инерттік анодта төмендегі көлемде оттегі бөлінуі үшін қанша уақыт керек:

а) 56 л,

б) 5,6 л,

в) 120мл,

г) 2 м³ ,

д) 0,5 л.

3.Күкірт қышқылы ерітіндіде алюминийде анодтау үшін өткізлген токтың күші 4 Ампер, анодтау барысында анодта оттектің қандай көлемі бөлінеді егер τ:

а) 20 минут,

б) 3 сағат 30 минут,

в) 10 сағат,

г) 5 минут 30 секунд,

д) 6 сағат 20 минут.

4. Амперметрде токтың қандай күшін орнату қажет, егер берілген ток тығыздығы 5 А/дм² , алюминийлік катод бетінің ауданы:

а) 20 см²

б) 0,6 дм²

в) 5 см²

г) 12 дм²

д) 0,08 м²

Қондырғылар және реактивтер: түзеткіш, реостат, амперметр, қорғасын және алюминий (сым, фольга) электродтары, секундомер, электрлік плитка.

Жұмыс орындау әдістемесі

Тәжірибелерді өткізуіне арналған ерітінділер қолданады. Олардың құрамы (г/л):

электролит № 1: NaOH-600; NaNO₃-50; NaNO₂-200.

электролит № 2: H₂SO₄ – 200.

электролит № 3: K₂Cr₂O₇ – 100 немесе K₂CrO₄ – 100.

Тәжірибе 1. Алюминий үлгіні анодтау алдында дихлорэтан ерітіндісінде, содан соң сұйықты шыны қосылған тринатрийфосфатың сілтілі ерітіндісінде (NaOH+Na₃PO₄+Na₂SiO₃) майсыздандырады

Химиялық оксидтеу үшін №1 электролитті 500 мл сыйымдылықты стаканға құяды, тазаланған алюминийлік фальгадан жасалынған үлгі ілінеді сонан соң ерітінді 120-140 ⁰С қыздырып 20 минут ішінде үлгінің бетінде оксидтік қабат көрінуге дейін ұстайды. Осыдан кейін үлгіні сумен жуып, оксидтік қабат сырт пішінін зерттейді.

Тәжірибе 2. Электрохимиялық тұрақты ток арқасында оксидтеу №2 электролиттен ток тығыздығы 2 А/дм² жүргізеді. Процесті электролизерде (5-сурет) ерімейтін қорғасын катодтар қолданып, 20-40 минут ішінде бөлмелік температурада өткізеді. Осыдан кейін үлгіні сумен жуып, оксидтік қабат сырт пішінін зерттейді.

Тәжірибе 3. 3 тәжірибеден алынған үлгілердегі оксидті қабаттарының қорғаныш қасиеттерін жоғарылату үшін, үлгілерді хроматтардың және дихроматтардың ыстық (100ºС) ерітінділеріне батырып, 20 минут ішінде ұстайды. Оксидтік қабатты бояуға арналған органикалық және бейорганикалық бояғыш заттар қолданады, мысалы, бұйымдар калий гексацианоферриаты және темір хлориді ерітінділерге батыру. Оксидтік қабаттың кеуектілігін анықтау үшін алюминий оксидтің құрғақ бетіне сүзгіш қағазды жабады, бұл қағаз алдын ала мына құрамадағы ерітіндімен суланады (г/л):

- 10

NaCl – 15

Кеуектің ішінде мынау реакция бойынша турнбулев көгі түзіледі

қағазды үлгінің бетінен алып, сумен жуылып, кептіргіш шкафта t=50⁰С кептіріледі, 1 см² көк нүктелердің санын есептеледі. Содан соң қабатты ерітіндіде сыналады. Бұл ерітіндінің құрамы:

3г K₂Cr₂O₇; 25 мл HCl (=1,16 г/см³) + 75 мл Н₂О.

Оксидтік алюминийлік қабат бетіндегі қызғылт сары тамшы жасылға айналуы мына реакциямен жүреді:

2Al+K₂Cr₂O₇+7H₂O2Al(OH)₃+ 2Cr(OН)₃ + 2KОН

қорғау қасиеті, егер 20ºС-та тамшының көгеру уақыты 5 минуттан, немесе 30ºС-та 2,5 минуттан кем болмаса жақсы деп есептелінеді.

Алынған нәтижелер кестеге толтырылады:

Катод №	Электролит №	, А/дм2	Катод ауданы, S, дм2	Ток күші J, А	Электролиз уақыты ,сағат	Қаптама қалыңдығы h, мкм	Катодтық қаптаманың сапа сипаты

Тәжірибеде алынған нәтижелерді өңдеу

Оксидтік қабаттың сырт пішінін суреттеу. Қорытындыда тәжірибе нәтижелері қосындылау, химиялық және электрохимиялық әдіспен алынған оксидтік қабаттардың сапасына баға беру.

Әдебиет

[1] Кудрявцев Н.Т. Прикладная электрохимия.-М.:Химия, 1975.-551с.

[2] Прикладная электрохимия /под ред.А.П.Томилова.-М.:Химия, 1984.-520с.

[3] Баймаков Ю.В., Ветюков М.М. Электролиз расплавленных солей.-М.:Металлургия, 1966.-516с.

[4] Блестящие электролитические покрытия /под ред.Ю.Ю.Матулиса.-Вильнюс: Минтис, 1969.-615с.

[20] Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Пассивность и защита металлов от коррозии.-М.:Наука, 1980.-206с.

[21] Руководящие указания по применению анодной электрохимической защиты от коррозии.-М.:Минхимпром, 1977.-33с.

[22] Люблинский Е.Я. Электрохимическая защита от коррозии.- М.: Металлургия, 1987.-97с.

№ 7 жұмыс