Работа № 19. Анодное оксидирование алюминия
Цель работы – изучение методов защиты металлов от коррозии. Исследование процесса электрохимического наращивания оксидных слов на металлах и сплавах, изучение зависимости защитных свойств оксидной пленки на алюминии от продолжительности анодного оксидирования.
Оборудование и реактивы
1. Выпрямитель переменного тока ВС-24.
2. Вольтметр.
3.Электролитическая ванна с раствором серной
кислоты и свинцовыми катодами.
4. Четыре алюминиевых пластинки (аноды).
5. Раствор для обезжиривания пластинок.
6. Горелка для нагрева обезжиривающего раствора.
7. Капельница с подкисленным раствором бихромата калия K2Cr2O7.
Последовательность выполнения работы
1. Подготовить алюминиевые пластинки к оксидированию, для чего, предварительно их пронумеровав, протравить поочередно в подогретом на горелке до 50–60°С специальном щелочном растворе в течение 4–5 мин. каждый.
2. После травления промыть образцы холодной проточной водой и просушить фильтровальной бумагой.
3. Присоединить первую пластинку к положительному полюсу выпрямителя так, чтобы два свинцовых катода и алюминиевый анод были параллельны между собой и расстояния между ними были равны.
4. Погрузить электроды в ванну с электролитом – раствором H2SO4.
5. Провести анодное оксидирование, для чего поставить регулятор напряжения выпрямителя на нулевое деление и включить выпрямитель в сеть. Установить напряжение, равное 6 В, и поддерживать его до конца оксидирования. Продолжительность оксидирования первого образца – 10 мин.
6. По окончании процесса образец алюминия извлечь из ванны, промыть сначала холодной, а затем теплой водой и осторожно просушить его фильтровальной бумагой.
7. Подобным же образом провести оксидирование оставшихся трех образцов, выдерживая их в ванне в течение 15, 20 и 30 мин. соответственно.
8. Проверить защитные свойства оксидной пленки всех оксидированных образцов. Для этого на оксидированную поверхность нанести из капельницы три капли подкисленного раствора бихромата калия, заметив по секундомеру время нанесения капель. При этом на поверхности оксидированного образца будет происходить окислительно-восстановительной реакция
2А1 + Cr2O72- + 14Н+ → 2Al3+ + 2Сг3+ + 7Н2О,
в результате которой оранжевые бихромат-ионы Cr2O72-, достигая поверхности металлического алюминия, будут восстанавливаться им до ионов Сг+3 и раствор изменит свою окраску на зеленую, характерную для ионов Сг3+ .
Очевидно, что чем больше сплошность и толщина оксидной пленки на алюминии, тем больше промежуток времени от момента нанесения капли до появления зеленой окраски раствора.
9. Результаты наблюдений записать в таблицу.
| Номер образца | τ1, продолжительность оксидирования, мин | τ2, время от момента нанесения капли до изменения окраски, сек |
| 1 | 10 | |
| 2 | 15 | |
| 3 | 20 | |
| 4 | 30 |
10. По экспериментальным данным построить график зависимости защитных свойств оксидной пленки (τ2) от продолжительности оксидирования (τ1).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1. Объясните механизм и основные технологические стадии анодного оксидирования.
2. Какие электрохимические процессы происходят при анодном оксидировании алюминия и его сплавов в кислой среде?
3. По каким признакам можно оценить качество защитных оксидных покрытий?
4. Какие процессы происходят при электролизе раствора серной кислоты
H2SO4 с использованием медного катода и медного анода?
Библиографический список
1.Чекунов Э.Г. Растворы. Электрохимия. – М.: МАИ, 1981.
2.Буданова Н.С., Фармаковская А.А. Методическое пособие для практических и курсовых работ по «Физической химии». – М.: МАИ, 2002.
3.Бункина Н.А., Буданова Н.С., Акшонов Б.Б. Химические источники электрической энергии. Коррозия. – М.: МАИ, 1982.
4.Киреев Б.А. Курс физической химии. – М.: Химия, 1975.
5. Глинка Н.Л. Общая химия. – М.: Химия, 2000.
6. Буданова Н.С., Фармаковская А.А. Учебное пособие к практическим занятиям и курсовым работам по физической химии. – М.: МАИ,
7. Коровин Н.В. Курс общей химии. – М.: Высшая школа, 2008.
О Г Л А В Л Е Н И Е
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Раздел I. Растворы............................................................................................
Глава 1. Равновесия в растворах неэлектролитов. Криоскопия и эбулиоскопия
Глава 2. Растворы электролитов...........................................................
2.1. Равновесие в растворах электролитов. Степень и константа диссоциации
2.2. Ионное произведение воды. Кислотность растворов. Водородный показатель (рН)
2.3. Гидролиз солей. Вычисление рН при гидролизе солей
2.4. Буферные растворы
2.5. Ионообменная хроматография .............................................
2.6. Коллоидные растворы
2.7. Электропроводность растворов электролитов
2.8. Кондуктометрическое титрование
Раздел II. Электрохимия
Глава 3. Гальванические элементы
3.1. Окислительно-восстановительные элементы
3.2. Концентрационные цепи и концентрационные гальванические элементы