3.3.3. Оксидное поккытие

Процесс образования оксидной пленки на алюминии в условиях ВиХМО сопровождается последовательным нанесением на поверхность детали большого числа микроударов, под действием которых происходит микро/нанопластическое деформирование поверхностных слоев.

С целью раскрытия сущности оксидирования в процессе ВиХМО необходимо на основе имеющихся работ проанализировать физико-химические явления, влияющие на формирование, рост и качество оксидной пленки.

Оксидная пленка не наносится извне на поверхность алюминия, а формируется на ней в результате конверсии при взаимодействии металла с рабочим раствором так, что ионы металла входят в структуру покрытия.

Согласно теории химического оксидирования процесс образования гидрооксидной пленки может быть представлен реакциями:

1. Анодное растворение металла

2. Катодное образование водорода и гидроксила:

3. Взаимодействие ионов алюминия с гидроксильными ионами

Наряду с этим протекает сопряженный процесс разряда ионов водорода

Если рассматривать данный процесс с точки зрения увеличения толщины естественной оксидной пленки, то погружение алюминия в кипящую воду позволит увеличить толщину оксидной пленки, но до определенного предела, так

как такая пленка не имеет пор, вследствие чего прекращается доступ раствора к поверхности металла.

Исследования в области оксидирования алюминия позволили разработать промышленные растворы, а также показать, что реакции, протекающие в процессе оксидирования, более сложны и зависят от природы ингибитора, щелочи и кислоты.

В растворах, содержащих хромат, вторичные реакции взаимодействия хромата с алюминием могут привести к образованию оксида алюминия, а также оксида хрома.Это подтверждается работами М.Шенка [192]. Тогда состав оксидной пленки находится в пределах от АНО до A1(OH)β, причем наличие обоих типов соединений не противоречит данной теории:

Шенк, однако, показывает, что этот процесс является только вторичным, т.е. хромат не является окислителем основной реакции.

По теории механизма реакции оксидирования, выдвинутой в [176; 219], карбонат натрия, содержащийся в растворе, вступает в реакцию с алюминием и образует алюминат натрия:

Тогда алюминат натрия частично будет гидролизоваться:

Общий результат тот же самый, что и в реакции в щелочном растворе, где двуокись углерода, образующаяся в реакции (3.19), будет снова образовывать первоначальный карбонат натрия:

Этот факт, а также наличие двуокиси углерода при реакции со свободной гидроокисью натрия, которая получается при реакции (3.19), делает возможным доведение реакции гидролиза (3.20) до завершения.

Восстановление хромата натрия происходит в результате действия водорода, выделяющегося при реакции (3.21). Этот процесс может быть представлен так:

95

Однако механизм этой реакции мало изучен и до сих пор не ясно, в какой степени приведенные реакции действительно имеют место. Оксидные пленки большей толщины могут формироваться лишь в таких растворах, которые оказывают некоторое растворяющее действие на беспористую пленку (барьерный слой). В этом случае, частично растворяясь, пленка становится микропористой, проницаемой для ионов раствора, что создает условия, благоприятные для дальнейшего окисления металла. Оксидное покрытие как бы вырастает из металла, так как рост его происходит не с внешней стороны, а с внутренней поверхности, на границе металл-пленка.

3.4.