Закономерности активирования алюминия фторидом аммония и их использование в электрохимической технологии Смирнова, Юлия Владимировна

Введение к работе

Актуальность проблемы. Поверхность алюминия в водных растворах быстро покрывается пассивной пленкой, ухудшающей его реакционную способность. Это обстоятельство создаёт проблемы при использовании алюминия в различных электрохимических технологиях, в том числе - в технологических процессах нанесения гальванических покрытий. Поэтому в электрохимии широко применяется активирование поверхности алюминия. В качестве эффективных активаторов часто используют фториды. Вопросы повышения реакционной способности алюминия с помощью фторидов обсуждались рядом исследователей. Сюда относятся исследования Страуманиса, Акимова, Томаса и других авторов.,

В соответствии с протонодонорной теорией Томаса на состояние поверхности алюминия в процессе активации могут влиять различные фторсодержащие частицы, которые образуются в результате равновесных процессов, протекающих в растворах. Вместе с тем, экспериментальные данные, касающиеся этого вопроса, недостаточны. Является актуальным исследование влияния ионных равновесий на процессы активирования алюминия фторидами и вторичной его пассивации солевыми пленками. Актуально использование указанных закономерностей для усовершенствования технологических процессов осветления литейных сплавов алюминия и для разработки процесса непосредственного нанесеній на алюминий сплава цинк - марганец взамен применяемых в настоящее время процессов, которые могут создавать повышенную экологическую опасность (осветление в концентрированной смеси кислот, электролипгческое кадмирование).

Цель работы :

1. Исследование механизма активирования и вторичной пассивации алюминия во фторидных растворах.

2. Исследование и усовершенствование технологического процесса осветления кремнийсодержащих сплавов алюминия.

3. Исследование и разработка процесса нанесения на алюминий покрытия
цинк-марганец. _ч

Научная новизна.

1. Экспериментально и при помощи компьютерной программы RRSU
показано, что закономерности влияния рН и концентрации фторидов на
процесс активирования алюминия связаны с условиями образования в
растворе частиц: HF, F" или HF₂\ Впервые установлено наличие локального
экстремума активирующей способности фторидов в области максимальной
концентрации частицы HF₂" (рН 2.7 - 3.3). Полученные закономерности
согласуются с положениями протонодонорной теории Томаса.

2. Экспериментально и с использованием программы RRSU для
гетерогенных систем показано, что наибольшая опасность вторичной

солевой пассивация алюминия отвечает области рН 3 - 8.5, где минимальна растворимость (МН₄)зАШ_б.

3. С помощью импедансного метода подтверждена стадийность процесса
растворения алюминия во фторидных растворах. Определена
продолжительность стадий активирования алюминия, стационарного
растворения в активированном состоянии, пассивации и стационарного
растворения в пассивном состоянии.

4. Впервые сформулированы условия осветления кремнийсодержащих
сплавов алюминия. Предложены сочетания активаторов и пассиваторов,
обеспечивающие эффективное осветление поверхности
кремнийсодержащих сплавов алюминия.

5. Установлены закономерности электроосаждения сплава цинк-марганец на
алюминий, влияние легирования цинка марганцем на адгезию и
коррозионные свойства покрытий. Установлен эффект ингибирующего
влияния марганца на образование водородных разрушений покрытия.

Практическая ценность работы:

3. Предложен раствор для осветления кремнийсодержащих сплавов алюминия, отличающийся от применяемых электролитов осветления лучшими экологическими свойствами.

4. Разработан электролит для непосредственного электролитического нанесения покрытия цинк-марганец на алюминий и его сплавы.

5. Разработаны методики анализа алюминия и кремния в электролите осветления при их совместном присутствии в растворе, методика анализа марганца в покрытии циик-маргансц.

Автор защищает:

6. Установленные закономерности процессов активирования и вторичной солевой пассивации алюминия во фторидсодержащих растворах.

7. Обнаруженные закономерности ингибирующего влияния марганца на образование водородных разрушений при нанесении покрытий.

8. Состав раствора и процесс осветления кремнийсодержащих сплавов алюминия.

9. Состав раствора и процесс непосредственного нанесения сплава Zn-Mn на алюминий..

Апробация работы и публикации. По результатам работы опубликована 1 статья и тезисы 7 докладов, 1 статья направлена в печать. Основные положения, результаты и выводы докладывались и обсуждались на международном симпозиуме «Фундаментальные аспекты электрохимии», посвященном памяти А.Н. Фрумкина (Москва, 21-25 августа 1995, МГУ), на 1 региональной межвузовской конференции "Актуальные проблемы химии, химической технологии и химического образования "Химия-96" (Иваново, 22-26 апреля 1996 г., ИГХТА), на I Международном семинаре «Анодная электрохимическая обработка металлов» в рамках I Международной. научно-технической конференции «Актуальные проблемы химші и

химической технологии» "Химия-97" ( Иваново, 23-25 сентября 1997г., ИГХТА), на II Международном научно-практическом семинаре "Современные электрохимические технологии в машиностроении" (21-22 октября 1999г., Иваново) и на ежегодных научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников ИГХТУ.

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа содержит введение, литературный обзор, экспериментальную часть, выводы и список литературных источников.