ارزيابي ريزساختار، تركيب شيميايي و مقاومت به خوردگي پوشش اكسيدي ايجاد شده در فرايند آندايز سخت آلومينيوم در الكتروليت اسيد اگزاليك

Evaluation of Microstructure, Chemical Composition and Corrosion Resistance of Oxide Coating, Produced by Hard Anodizing in Oxalic Acid Electrolyte

آندايز سخت به‌ عنوان يكي از روش‌هاي بهبود خواص سطحي روي آلومينيم هميشه مورد توجه بوده است، اما مشكل اساسي اين روش، كنترل دقيق دما و دستيابي به ساختار لايه اكسيد آلومينيم آندي در كف حفرات مي‌باشد. در اين پژوهش با طراحي راكتور آندايز، كنترل دقيق شرايط پوشش دهي و استفاده از يك آندايز نرم(ولتاژ40ولت) قبل از آندايز سخت(ولتاژ130ولت) به مطالعه چگونگي تغييرات چگالي جريان در حين پوشش دهي آلياژ آلومينيم 1100 در محلول اسيدگزاليك پرداخته شد. به كمك نمودارهاي چگالي جريان-زمان و تصاوير ميكروسكوپي الكتروني روبشي نشر ميداني افزايش چگالي جريان و انتقال از آندايز نرم به سخت كه همراه با بيشتر شدن فاصله حفرات بود، مشاهده شد. نتايج آزمون پراش اشعه ايكس حاكي از تشكيل پوششي با ساختار آلوميناي آمورف مي‌باشد. همچنين آناليز طيف نگار تفكيك انرژي نشان داد كه پوشش فقط حاوي اكسيژن و آلومينيم به دليل تشكيل آلومينا مي‌باشد. نتايج آزمون پلاريزاسيون بيانگر بهبود قابل‌توجه مقاومت به خوردگي آلياژ با اعمال لايه اكسيدي آلومينيم بود. انجام آندايز در سه دماي صفر، 10 و 17درجه سانتي‌گراد نشان داد بيشتر شدن دما منجر به افزايش بار عبوري و ضخامت لايه اكسيدي مي‌گردد، اما روي فاصله بين حفره‌اي، قطر حفره‌اي، ضخامت لايه سدي و چگالي حفرات تأثير محسوسي ندارد كه اين حاكي از مستقل بودن اين پارامترها از جريان بود. اين در حالي است كه به دليل شدت خورندگي بيشتر محلول، بازه تغييرات اين پارامترها افزايش مي‌يابد. تخلخل پوشش نيز از 15/6 به 17/3 درصد افزايش يافت. همچنين با مقايسه آندايز آلومينيم خالص و آلياژ1100 مشخص شد كه حضور عناصر آلياژي منجر به كاهش ميزان نظم پوشش خواهد شد.

Hard anodizing, as one of the methods to improve surface properties, has always been considered for aluminum. But the difficulty of controlling the temperature and the formation of an anodic aluminum oxide layer at the bottom of the pores are two important problems in this method. In this investigation, by designing an anodizing reactor, precise control of the coating conditions and the use of a mild anodizing (at 40 volts) prior to hard anodizing (at 130 volts), current density changes during the coating of 1100 aluminum alloy in an oxalic acid solution were studied. The current density-time curves and field emission scanning electron microscopy (FESEM) images showed an increase of current density and a transition from mild to hard anodizing, which was accompanied by an increase in interpore distance. The x-ray diffraction (XRD) results indicate a coating with an amorphous alumina structure. Energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis also showed that the coating only contains oxygen and aluminum due to the formation of alumina. The results of the polarization test indicated a significant improvement in the alloy corrosion resistance with the application of aluminum oxide layer. Anodizing at three temperatures of zero, 10 and 17 ℃ showed that increasing the temperature would increase the charge density and thickness of the oxide layer, but there was no significant effect on the interpore distance, pore diameter, the thickness of the barrier layer and the pore density, indicating that these parameters are independent of current density. However, due to more corrosive intensity of solution, the range of changes in these parameters increases. The porosity of the coating also increases from 15.6% to 17.3%. By comparing the anodizing of pure aluminum and 1100 aluminum alloy , it was found that the presence of alloying elements would lead to a reduction in the coating arrangement.