RU2548873C1 - Элекрохимический способ получения оксидного окрашенного покрытия на алюминии и его сплавах - Google Patents
Элекрохимический способ получения оксидного окрашенного покрытия на алюминии и его сплавах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548873C1 RU2548873C1 RU2013156396/02A RU2013156396A RU2548873C1 RU 2548873 C1 RU2548873 C1 RU 2548873C1 RU 2013156396/02 A RU2013156396/02 A RU 2013156396/02A RU 2013156396 A RU2013156396 A RU 2013156396A RU 2548873 C1 RU2548873 C1 RU 2548873C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloys
- aluminum
- acid
- electricity
- anode
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 14
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 title description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 21
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 7
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims description 5
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004040 coloring Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical class [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical class [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011133 lead Chemical class 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 2-[[6-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]-2-methylpyrimidin-4-yl]amino]-n-(2-methyl-6-sulfanylphenyl)-1,3-thiazole-5-carboxamide;hydrate Chemical compound O.C=1C(N2CCN(CCO)CC2)=NC(C)=NC=1NC(S1)=NC=C1C(=O)NC1=C(C)C=CC=C1S WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical class [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000080590 Niso Species 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical class [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical class [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical class [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical class [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Chemical class 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical class [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical class [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Chemical class 0.000 description 1
- 239000010931 gold Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Chemical class 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011135 tin Chemical class 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в авиационной и автомобильной промышленности, в электротехнике, в приборостроении, в производстве строительных материалов и товаров народного потребления. Способ включает предварительную обработку алюминия или его сплавов растворами травления и осветления, последующее погружение в кислотосодержащий раствор под воздействием электрического тока, причем в качестве кислотосодержащего раствора используют смесь серной кислоты и ее солей различных металлов, при этом воздействуют реверсивным током с начальной плотностью тока 10 мА/см2 и количеством электричества в анодном Qa и катодном Qк циклах от 0,001 до 18,0 Кл при общем времени воздействия 900-1800 с, причем Qa≥Qк. Способ позволяет управлять процессом окрашивания, регулировать цветовую гамму получаемых покрытий, уменьшить производственные площади за счет сокращения стадий процесса, количество промывной воды, общее время обработки изделий и снизить энергопотребление.
Description
Настоящее изобретение предназначено для авиационной и автомобильной промышленности, может быть использовано в электротехнике, в приборостроении, в производстве строительных материалов и товарах народного потребления.
В качестве аналога электрохимического способа получения окрашенного анодного оксидного покрытия (АОП) можно представить процесс, состоящий из нескольких этапов. Первым этапом является предварительная обработка поверхности алюминия путем последовательного погружения в раствор жесткого травления: NaOH - 40 г/л (ГОСТ 6-01-302-74), t=50°C, τ=180 с; затем в раствор мягкого травления: из смеси NaOH - 30 г/л; Na2CO3 - 30 г/л (ГОСТ 84-76); t=50°C; τ=180 с; промывка в теплой воде: t=50°C; промывка в холодной воде: t=25°C; осветление: HNO3 - 354 г/л (ГОСТ 4461-77); t - 23-25°C; τ=300 с; промывка в холодной воде: t=25°C.
Вторым этапом формируют оксидное покрытие при погружении предварительно обработанного алюминия или его сплавов в раствор серной кислоты с концентрацией от 100-200 г/л при воздействии анодного тока величиной 1 А/дм2 продолжительностью 1800 с. Третьим этапом полученное оксидное покрытие окрашивают путем погружения алюминия в раствор (г/л): NiSO4 - 20-30; MgSO4 - 15-30; (NH4)2SO4 - 20-30; H3BO3 - 20-30 при рН 4,5-5,0 и t=15-30°C, воздействуя в течение 30 с напряжением 10 В, затем в течение 60-660 с напряжением 15 В. Цвет покрытия зависит от длительности процесса. После электрохимического окрашивания проводят уплотнение поверхности путем выдерживания в течение 1800 с окрашенного алюминия в кипящей дистиллированной воде [1].
Недостатками данного способа являются ограниченная цветовая гамма, многостадийность процесса, высокие энергозатраты.
Известен электрохимический способ получения оксидного окрашенного покрытия на алюминии или его сплавах, в котором первым этапом получают оксидное покрытие, затем окрашивают ее погружением в раствор смеси солей меди, никеля, кобальта, олова, железа, серебра, кадмия, цинка, свинца или золота при температуре 15-30°C воздействием переменным током с частотой 50 Гц или импульсным током 0,3-1 А/дм2 и напряжением 8-50 В в течение 60-600 с. Окрашивание ведут при перемешивании раствора [2].
Недостатками способа является многостадийность процесса, что требует большого количества производственных площадей, увеличивает производственный цикл и в итоге приводит к возрастанию себестоимости конечной продукции.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является известный электрохимический способ получения оксидного окрашенного покрытия на алюминии или его сплавах, состоящего из процесса предварительной обработки в растворах травления и осветления алюминия или его сплавов, с последующим образованием оксидного покрытия и одновременным ее окрашиванием. Такое окрашенное покрытие получило название «Аноцвет» [3]. Процесс проводится погружением алюминия или его сплавов в кислотосодержащий раствор, состоящий из смеси 100 г/л сульфосалициловой кислоты, 30 г/л щавелевой кислоты, 3 г/л серной кислоты, при воздействии на алюминий или его сплавов током 1,5-3 А/дм2 с напряжением 60-75 В и продолжительностью 3600-7200 с. Затраты на электроэнергию составляют 90 Вт·ч. При таком окрашивании можно получить цвет от светло-золотистого до голубого и черного. Цвет в этом случае зависит также и от состава используемого сплава. Достоинствами способа является одностадийность и равномерность покрытия.
Недостатком является ограниченная цветовая гамма, длительность процесса, повышенные значения величины напряжения, что с экономической точки зрения невыгодно.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка нового электрохимического способа получения оксидного окрашенного алюминия и его сплавов, который позволяет расширить цветовую гамму, сократить время проведения процесса и уменьшить энергозатраты, а также снизить стоимость конечного продукта.
Поставленная задача решается тем, что в электрохимическом способе получения оксидного окрашенного покрытия на алюминии и его сплавах, включающем предварительную обработку алюминия или его сплавов растворами травления и осветления, последующее погружение в кислотосодержащий раствор под воздействием электрического тока. В качестве кислотосодержащего раствора используют смесь серной кислоты и ее солей различных металлов. В качестве электрического тока воздействия используют реверсивный ток при начальной плотностью тока 10 мА/см2 с количеством электричества в анодном Qa и в катодном Qк циклах от 0,001 до 18 Кл, причем Qa≥Qк, при общем времени воздействия 900-1800 с.
Способ позволяет за счет соотношения количества электричества при анодном и катодном циклах регулировать потенциал восстановления катионов металлов до различной степени валентности и содержание их в АОП, что позволяет регулировать цветовую гамму и насыщенность цвета. Произведение силы тока на продолжительность цикла в анодном цикле и в катодном цикле с учетом общей продолжительности времени формирования покрытия позволяет рассчитать общее количество электричества и в катодных и в анодных циклах, а также их соотношение. Следовательно, количество электричества, сообщаемое алюминию при анодном и катодном циклах, определяется как:
где Qa, Qк - общее количество электричества, сообщаемое электроду в анодном и катодном циклах за все время электролиза, Кл; Ia, Iк - сила анодного и катодного токов, А; τа, τк - продолжительность анодного и катодного циклов, с; Na, Nк - число анодных и катодных циклов, которое определяется как отношение общего времени электролиза на продолжительность анодного (катодного) цикла, то есть:
где τоб - общее время процесса, с.
Пример 1. Алюминий или его сплавы проходят предварительную обработку путем последовательного погружения в растворы травления и осветления. Следующим действием погружают алюминий или его сплавы в раствор состава (H2SO4 - 5 г/л, CuSO4 - 24 г/л, MgSCO4 - 15 г/л) и воздействуют реверсивным током с плотностью тока не менее 10 мА/см2 с количеством электричества от 0,001 до 18 Кл и продолжительностью 900-1800 с. В завершении процесса алюминий промывают и сушат.
Пример 2. Способ осуществляется по примеру 1, общее время процесса 900 с, сообщая алюминию в анодном цикле количество электричества 18 Кл, в катодном 0,001 Кл. Затраты на электроэнергию составляют 0,08 Вт·ч. При этом получаются равномерные покрытия черного цвета.
Пример 3. Способ осуществляется по примеру 1, общее время процесса 1350 с, сообщая алюминию или его сплавам в анодном цикле количество электричества 13,5 Кл, в катодном 0,0027 Кл. Затраты на электроэнергию составляют 0,089 Вт·ч. При этом получаются равномерные покрытия темно-коричневого цвета.
Пример 4. Способ осуществляется по примеру 1, общее время процесса 1800 сек, сообщая алюминию или его сплавам в анодном цикле количество электричества 18 Кл, в катодном 0,0036 Кл. Затраты на электроэнергию составляют 0,119 Вт·ч. При этом получаются равномерные покрытия серого цвета.
Наиболее эффективно вести процесс при продолжительности 900 с, так как использование меньшего времени, например 840 с, ведет к неравномерному распределению цвета по поверхности, а превышение времени процесса более 1800 с, приведет к сильному растворению алюминия или его сплавов.
Пример 5. Способ осуществляется по примеру 2, сообщая алюминию или его сплавам в анодном цикле количество электричества 9 Кл, в катодном 0,18 Кл. Затраты на электроэнергию составляют 0,056 Вт·ч. При этом получаются равномерные покрытия коричневого цвета.
Пример 6. Способ осуществляется по примеру 2, сообщая алюминию или его сплавам в анодном цикле количество электричества 9 Кл, в катодном 9 Кл. Затраты на электроэнергию составляют 0,053 Вт·ч. При этом получаются равномерные покрытия розового цвета.
Пример 7. Способ осуществляется по примеру 2, сообщая алюминию или его сплавам в анодном цикле количество электричества 18 Кл, в катодном 18 Кл. Затраты на электроэнергию составляют 0,08 Вт·ч. При этом получаются равномерные покрытия серого цвета.
Таким образом, подача анодного и катодного токов позволяет проводить «послойное» окрашивание алюминия или его сплавов и возможность врастания красящих катионов в объем оксидной пленки, а также значительно расширяет диапазон цветовой гаммы получаемых покрытий за счет образования различных соединений. Обработка реверсивным режимом ведется в регулируемом режиме.
Представленный способ по сравнению с прототипом позволяет управлять процессом окрашивания алюминия или его сплавов, регулировать цветовую гамму получаемых покрытий, уменьшить производственные площади за счет сокращения стадий процесса, количество промывной воды, общее время обработки изделий, снизить энергопотребление, а это, в свою очередь, ведет к снижению себестоимости конечной продукции.
Используемые источники информации
1. Оксидные и фосфатные покрытия металлов / Под ред. П.М. Вячеславова. - 5-е изд., перераб и доп. - Л.: Машиностроение, 1985. - 95 с.
2. Стрельцов Е.А. Катодное восстановление ионов металлов на поверхности анодированного алюминия / Е.А. Стрельцов, Г.Л. Щукин, В.П. Савенко // Защита металлов. - 1985. - №3. - с.467-469.
3. Савельева Е.А. Проблемы теории и технологии функционального анодирования сплавов алюминия: конспект лекций / Е.А. Савельева. - Саратов, 1998. - 64 с.
Claims (1)
- Способ электрохимического получения оксидного окрашенного покрытия на алюминии и его сплавах, включающий предварительную обработку алюминия или его сплавов растворами травления и осветления, последующее погружение в кислотосодержащий раствор под воздействием электрического тока, отличающийся тем, что в качестве кислотосодержащего раствора используют смесь серной кислоты и ее солей различных металлов, при этом воздействуют реверсивным током с начальной плотностью тока 10 мА/см2 и количеством электричества в анодном Qa и катодном Qк циклах от 0,001 до 18,0 Кл при общем времени воздействия 900-1800 с, причем Qa≥Qк.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013156396/02A RU2548873C1 (ru) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Элекрохимический способ получения оксидного окрашенного покрытия на алюминии и его сплавах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013156396/02A RU2548873C1 (ru) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Элекрохимический способ получения оксидного окрашенного покрытия на алюминии и его сплавах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2548873C1 true RU2548873C1 (ru) | 2015-04-20 |
Family
ID=53289513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013156396/02A RU2548873C1 (ru) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Элекрохимический способ получения оксидного окрашенного покрытия на алюминии и его сплавах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2548873C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4115212A (en) * | 1977-02-11 | 1978-09-19 | Societe De Vente De L'aluminium Pechiney | Electrolytic coloring process for non anodized aluminum and its alloys |
| RU2109854C1 (ru) * | 1995-07-11 | 1998-04-27 | Новочеркасский государственный технический университет | Способ обработки поверхности изделий из алюминия или его сплавов перед нанесением на нее покрытия функционального назначения |
| RU2500474C1 (ru) * | 2012-09-05 | 2013-12-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Способ получения оксидных каталитически активных слоев на поверхности, выполненной из вентильного металла или его сплава |
-
2013
- 2013-12-18 RU RU2013156396/02A patent/RU2548873C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4115212A (en) * | 1977-02-11 | 1978-09-19 | Societe De Vente De L'aluminium Pechiney | Electrolytic coloring process for non anodized aluminum and its alloys |
| RU2109854C1 (ru) * | 1995-07-11 | 1998-04-27 | Новочеркасский государственный технический университет | Способ обработки поверхности изделий из алюминия или его сплавов перед нанесением на нее покрытия функционального назначения |
| RU2500474C1 (ru) * | 2012-09-05 | 2013-12-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Способ получения оксидных каталитически активных слоев на поверхности, выполненной из вентильного металла или его сплава |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3787295A (en) | Method of electrolytic coloring of oxide layers on aluminum and aluminum base alloys | |
| TW201339371A (zh) | 金屬工件之陽極氧化染色方法 | |
| JP2015161012A (ja) | 着色アルミニウム成形体及びその製造方法 | |
| CN109234783A (zh) | 一种对环境友好的彩色钛合金阳极氧化膜制备方法 | |
| CN103361700B (zh) | 一种铝型材电解着色方法 | |
| CN104562142A (zh) | 铝合金阳极氧化玫瑰红电泳工艺 | |
| CN107829126A (zh) | 一种铝合金电解着色工艺 | |
| CN108677236B (zh) | 一种铝合金茶染色工艺 | |
| CN103866372A (zh) | 不锈钢电化学着色液及着色方法 | |
| JP2021070865A (ja) | 耐熱性に優れたアルミニウム金属材料およびその製造法。 | |
| RU2548873C1 (ru) | Элекрохимический способ получения оксидного окрашенного покрытия на алюминии и его сплавах | |
| KR20070009884A (ko) | 알루미늄 표면의 다중칼라 형성방법 | |
| US11578420B2 (en) | Surface hardening method using post heat treatment of aluminum alloy oxide layer | |
| US3346469A (en) | Method of selectively coloring titanium bodies | |
| CN112522757A (zh) | 一种镀膜彩色铝合金的制备方法 | |
| JPS5839237B2 (ja) | 陽極酸化されたアルミニウムの電解着色法 | |
| TWI845291B (zh) | 鎂合金物件的表面著色方法及表面著色的鎂合金物件 | |
| JP2000355795A (ja) | アルミニウムおよびアルミニウム合金の表面処理方法 | |
| JP3633308B2 (ja) | アルミニウム及びアルミニウム合金の電解着色方法 | |
| JP2007239057A (ja) | 部分着色マグネシウム体、その製造方法、およびその中間体 | |
| JP2001329397A (ja) | アルミニウム及びアルミニウム合金の着色方法 | |
| JPS59190389A (ja) | アルミニウムまたはアルミニウム合金の着色方法 | |
| SU802409A1 (ru) | Способ окрашивани изделий изАлюМиНи и ЕгО СплАВОВ | |
| TWI623651B (zh) | Dyeing method for micro-arc processing of metal workpiece | |
| CN107904640A (zh) | 一种稳定型铝合金电解着色工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151219 |