Анодирование алюминия это: Что такое анодирование алюминия – процесс и технология цветной анодировки

Анодирование алюминия

Термины и понятия

 Что такое анодирование

Анодирование – это метод повышения коррозионной стойкости металлического изделия путем формирования слоя оксида на его поверхности. Изделие, которое обрабатывается, является в этом электролитическом процессе анодом. Анодирование повышает стойкость поверхности изделия к  коррозии и износу, а также обеспечивает более высокую адгезию для красок и клеящих веществ, чем просто «голый» алюминий.

Анодные покрытия могут также применяться как декоративные покрытия или в виде пористого покрытия, которое может впитывать различные красители, или в виде прозрачных покрытий, которые дают интерференционные эффекты при отражении света. Такие интерференционные покрытия применяют, например, на велосипедах или одежде велосипедистов, чтобы их можно было хорошо видеть ночью.

Как происходит анодирование

Процесс создания этого защитного оксидного покрытия происходит электролитически. Металлическое изделие, на котором нужно получить анодное покрытие (обычно алюминий) погружают в ванну с электролитическим раствором. В этой же ванне установлены катоды, обычно вдоль бортов ванны. Когда электрический ток проходит через раствор кислоты на катоде выделяется водород, а на аноде – кислород. Это приводит к тому, что на аноде – алюминиевом изделии – начинает расти оксидная пленка.

В зависимости от назначения анодного покрытия и применяемого процесса анодирования можно получать анодное покрытие с различными характеристиками. Анодное покрытие, которое  может вырастать на алюминиевом изделии,   способно иметь толщину в 100 раз больше, чем оксидное покрытие, которое образуется на алюминии естественным путем.

Поскольку металлическое изделие является «анодом» в этом электролитическом процессе, то весь этот процесс называют «анодированием».

 Анодирование металлов

Хотя на различных металлах, включая титан, гафний, цинк и магний, также могут формироваться анодное покрытие, обычно под анодированием подразумевают анодирование алюминия и его сплавов.

Зачем анодировать алюминий?

Популярность алюминия во многом связана с его хорошей естественной коррозионной стойкостью. Она достигается из-за высокого химического сродства алюминия к кислороду, то есть их большого взаимного стремления вступать друг с другом в реакцию с образованием оксида алюминия. Эта очень тонкая оксидная пленка мгновенно покрывает любую свежую поверхность алюминия сразу после ее контакта с воздухом. Однако в некоторых случаях необходимо иметь более высокую степень защиты (коррозионной или химической), модифицировать внешний вид поверхности (цвет, текстуру и т.п.) или создать заданные физические свойства поверхности (повышенная твердость, износостойкость или адгезия). В таких случаях прибегают к анодированию алюминия и алюминиевых сплавов.

Рисунок 1 – Схема процесса анодирования

Виды анодирования

Организация QUALANOD подразделяет анодирование алюминия на четыре основных типа с различными требованиями к их характеристикам и свойствам:

• архитектурное (строительное) анодирование
• декоративное анодирование
• промышленное анодирование
• твердое анодирование.

Анодные покрытия подразделяется на классы по их толщине:

• минимально допустимая средняя толщина и
• минимально допустимая локальная толщина.

Например, класс АА20 означает, что средняя толщина покрытия должна быть не менее 20 микрометров. Минимальная локальная толщина покрытия обычно должна быть не менее 80 % от минимальной средней толщины. Для класса АА20 это составляет 16 мкм.

Архитектурное анодирование

Это анодирование для производства архитектурной отделки изделий, которые постоянно находятся в наружных условиях и в стационарном состоянии. Самыми важными характеристиками анодированного изделия считается  внешний вид и длительный срок службы.

Для анодированного алюминия степень защиты от точечной (питтинговой) коррозии алюминия возрастает с увеличением толщины анодного  покрытия. Следовательно, срок службы архитектурного или строительного элементы в значительной степени от толщины анодного покрытия. Однако для получения более толстого анодного покрытия требуется значительно большие затраты электрической энергии. Поэтому так называемое «переанодирование» не рекомендуется.

Архитектурное анодирование имеет следующие классы:

• АА10
• АА15
• АА20
• АА25

Выбор толщины анодного покрытия для наружных алюминиевых конструкций зависит от агрессивности атмосферы и обычно устанавливается в национальных нормах. Кроме того, применение некоторых красящих составов требует класса толщины 20 мкм или выше. Это нужно для достижения хорошего заполнения пор красителем и повышенной стойкости окрашенного покрытия к солнечному свету.

Декоративное

Этот тип анодирования алюминия предназначен для производства декоративной отделки изделий. Главным критерием качества является однородный или эстетически привлекательный внешний вид.

Декоративное анодирование имеет следующие стандартные классы толщины:

• АА03
• АА05
• АА10
• АА15

Промышленное и твердое

Промышленное анодирование алюминия применяют для производства функциональной отделки поверхности изделий, когда внешний вид является второстепенной характеристикой. Целью твердого анодирования является получение покрытие с высокой износостойкостью или высокой микротвердостью.

Очень часто, например, в автомобилестроении или медицинском оборудовании, внешний вид изделия не имеет значения, но наиболее важной характеристикой является стойкость к износу и/или способность подвергаться эффективной чистке и иметь высокие гигиенические требования. В таких случаях именно эти свойства анодированного алюминия являются главными.

Если главным свойством является высокая износостойкость, применяют особый вид анодирования – твердое анодирование. Оно производится при пониженных, часто отрицательных, температурах электролита

Толщина промышленного и твердого анодного покрытия обычно составляет от 15 до 150 мкм. Резьбы и шлицы могут иметь покрытие до 25 мкм. Для получения высокой электрической изоляции часто требуется толщина анодного покрытия от 15 до 80 мкм. Покрытия толщиной 150 мкм применяют для ремонта деталей.

Технология

Электрохимия

Анодирование алюминия относится к электрохимическим процессам формирования стабильных оксидных покрытий (пленок) на поверхности металлов. Анодирование алюминия и алюминиевых сплавов может происходить с участием разнообразных электролитов с применением источников прямого или переменного тока или их комбинаций. При этом алюминиевое изделие (далее для определенности – профиль) всегда является анодом, то есть его подключают к положительному полюсу источника тока, а другой подходящий металл или сплав – катодом и его подключают к отрицательному полюсу (рисунок 1).

Анодные покрытия различают по типам электролитов, которые применяют при их получении. Покрытия бывают  пористыми, например, в фосфорном и сернокислом электролитах, а также так называемыми «барьерными» – совсем без пор. Барьерные анодные покрытия обладают высоким электрическим сопротивлением и их применяют, например, при изготовлении электрических конденсаторов.

Сернокислое анодирование

Обычным, наиболее популярным и широко применяемым для алюминиевых профилей в строительных конструкциях является сернокислое анодирование алюминия. Этот вид анодирования отличается высокой технологичностью и позволяет получать покрытия в широком интервале толщин. Сернокислое анодное покрытие применяют как без дополнительного окрашивания – его называют бесцветным, так и с последующим окрашиванием по одному из нескольких известных способов – его называют цветным анодированием. Заключительной операцией обычно всегда является операция наполнения (или уплотнения) пор.

Анодирование или окраска алюминия

Сернокислое анодное покрытие образуется в результате «реакции» алюминия с ионами раствора серной кислоты. Оно занимает больший объем, чем исходный  алюминий и поэтому в результате анодирования происходит увеличение толщины изделия. При сернокислом анодировании это увеличение составляет приблизительно одну треть от общей толщины покрытия. В этом заключается коренное отличие анодного покрытия от, например, порошкового (рисунок 2):

• анодное покрытие формируется из поверхностного слоя алюминия,
• порошковое покрытие – на поверхности алюминия.  

Рисунок 2 – Изменение толщины изделия при анодировании и
порошковом окрашивании 

Способы анодирования алюминия

Конкретный способ анодирования зависит от вида изделия. Например, небольшие изделия или детали, могут анодировать «насыпью» в барабанах или корзинах. Профили длиной до 7 м, иногда до 10 м, анодируют на специальных навесках. Эти навески обычно представляют собой несколько токопроводящих стержней, рамок или каркасов, к которым прочно и достаточно жестко крепятся профили (см. рисунок 1). Прочное крепление профилей необходимо как для того, чтобы они, не свалились с навесок и прошли все циклы «окунания» и «полоскания» в ваннах, в том числе при интенсивном перемешивании растворов и промывочных вод (барботировании)/ Кроме того, что еще важнее, прочное крепление изделий к навескам должно обеспечивать постоянный и надежный электрический контакт профилей с положительным полюсом источника тока непосредственно в процессе анодирования.

Подготовка поверхности алюминия

Типичная линия анодирования алюминиевых профилей показана на рисунке 3.

На линию анодирования алюминиевые профили подают или прямо после прессования, или после предварительной механической подготовки поверхности (обработки стальными щетками, обработки дробью, полирования, шлифования и т. п.).

• Первой операцией процесса анодирования является навешивание профилей на навески. Навеска с алюминиевыми профилями обычно сначала проходит  щелочное обезжиривание, а затем щелочное травление для удаления с поверхности профилей различных загрязнений: масел, твердых частиц и оксидной пленки.
• После щелочного травления проводят обработку навески в ванне осветления (desmutting), чаще всего – сернокислой (80-100 г/л), для удаления с поверхности темных продуктов щелочного травления.
• Обработка в ваннах с рабочими растворами сопровождается тщательной промывкой изделий в воде, последняя промывка перед анодированием – в деминерализованной. После этого изделие, в принципе, готово к анодированию.

Рисунок 3 – Типичная линия ванн для анодирования алюминиевых профилей [1]

Матовое анодирование

При особых требованиях к анодированной поверхности проводят дополнительную обработку поверхности профилей: матовое травление, а также химическое или электрохимическое осветление. Матовое травление обычно проводят в щелочных ваннах специального химического состава. При этом поверхностный слой алюминия заданной толщины удаляется вместе с различными поверхностными дефектами, а поверхность становится матовой (рисунок 4).

 
Рисунок 4- Матовая и блестящая поверхность анодированного алюминия [3]

Матовая поверхность максимально рассеивает свет и делает «невидимыми» оставшиеся дефекты поверхности. Если готовая продукция должна иметь блестящую или зеркальную поверхность, то перед анодированием изделия подвергают химическому или электрохимическому осветлению. При этой процедуре с поверхности изделия удаляется алюминий и образуется очень гладкая поверхность с очень большой отражательной способностью.

Наполнение анодного покрытия

После анодирования профили или отправляют дальше по линии на окрашивание, или сразу направляют на наполнение пор, если это бесцветное анодирование. Операцию наполнения (или уплотнения) после бесцветного анодирования или цветного анодирования проводят затем, чтобы «закрыть», «закупорить» поры анодного покрытия. Эта операция является очень важной для обеспечения длительного сохранения внешнего вида анодированного изделия. После операции наполнения изделия при необходимости подвергают сушке, снимают с навесок и отправляют на приемку и упаковку.

Рисунок 5 – Гидротермическое наполнение анодного покрытия [2]

Контроль качества

Контроль толщины анодного покрытия

Обычно для приемо-сдаточного контроля качества анодированных алюминиевых профилей достаточно контроля внешнего вида, толщины анодного покрытия и качества наполнения. Толщина покрытия является одним из самых важных параметров и есть много методов ее измерения. Обычно толщину покрытия измеряют прибором, работающим на принципе вихревых токов. В спорных случаях применяют металлографические исследования поперечного сечения изделия.

Контроль наполнения анодного покрытия

Метод капли

Для быстрого контроля качества наполнения часто применяют один из вариантов так называемого «метода капли». В качестве контрольного или арбитражного испытания применяют методы потери массы образцов изделий.

Сущность неразрушающего «метода капли» заключается в оценке степени поглощения красителей анодированной поверхностью после того, как она была обработана соответствующим химическим реагентом. Различные варианты метода капли с предварительной кислотной обработкой поверхности устанавливают  стандарты ISO 2143:2010 (он же – EN ISO 2143:2010 и он же – бывший EN 12373-4).

Метод капли по ISO 2143:2010

Стандарт Qualonod [1] считает приемлемым степени (рейтинга) интенсивности пятна не ниже 2 (рисунок 6). Если рейтинг составляет 2, то стандарт требует выполнить испытания на потерю массы или выполнить повторное наполнение.

Рисунок 6 – Критерии качества наполнения по методу капли согласно ISO 2143:2010

Метод потери массы

Испытание на потерю массы основано на установленном факте, что не наполненное или недостаточно наполненное анодное покрытие быстро растворяется в кислотной среде, тогда как хорошо наполненное покрытие выдерживает длительное погружение без заметного воздействия на него. Варианты метода изложены в стандартах ISO 3210:2010 (он же – EN ISO 3210:2010 и он же – бывший EN 12373-7).

Источники:

1. Стандарт Qualanod (01.01.2018)
2. TALAT 5203.
3. Tom Hauge, Hydro Aluminium, IHAA Symposium, 2014, New York.

Статья по анодированию алюминия переменным током

Анодирование алюминия – это образование особенного защитного покрытия на поверхности изделий электрическим методом. Оксидные пленки, которые образуется при этом процессе, имеют толщину от 5 до 25 мкм и надежно защищают металл от коррозии. Их же используют как основу для лакокрасочных покрытий. Данную процедуру могут применять и в декоративных целях. Перед тем как проводить анодирование постоянным током, деталь предварительно обезжиривают ацетоном и раствором едкого натра.

Для проведения процесса анодирования алюминия нужно приготовить два насыщенных раствора – поваренной соли и питьевой соды. Делают их в течение не менее получаса, иногда помешивая получившийся раствор. После этого растворы отстаиваются в течение пятнадцати минут и фильтруют. Затем нужно приготовить электролит, смешав девять объемных частей питьевой соды с одной объемной частью раствора соли.

Перед тем как проводить анодирование деталей, нужно тщательно зачистить наждачной бумагой или напильником, а потом обезжирить. После этого нужно провести химическое полирование. Для этого алюминиевая деталь помещается на десять минут в состав из 75 объемных долей ортофосфорной кислоты и 25 серной кислоты. После полирования деталь нужно промыть и опустить в ванную, которая заполнена 20%-нам раствором серной кислоты. Затем ее можно погружать в раствор электролита. Положительный заряд источника тока присоединяется к детали, а отрицательный – к токопроводящей емкости с электролитом. Анодировка длится обычно примерно 90 минут. Окончательным этапом является уплотнение пор пленки, которые уплотняются после кипячения детали в воде примерно в течение двадцати минут.

Анодированные детали имеют серый, золотистый, оливковый, черный или коричневый оттенок и незначительную приятную шероховатость. Качество анодировки можно проверить следующим образом: по анодированной поверхности нужно провести черту химическим карандашом. Если черта не смоется проточной водой, то процедура выполнена хорошо.

Анодирование переменным током

Если анодировать деталь не постоянным током, как описано выше, а переменным, то все подготовительные и заключительные операции нужно проводить так, как уже было описано. Различие состоит в том, что анодироваться должны сразу две детали. Если есть всего одна деталь, то в качестве второго электрода нужно использовать болванку или лист из алюминия. При переменном напряжении 10-12 В можно добиться такой же плотности тока, как и при постоянном токе. Время анодирования при этом составляет 25-30 минут.

При анодировании деталь можно окрасить. Делается это в растворе анилинового красителя. Когда проводится цветное анодирование, красящий раствор должен содержать 15 грамм красителя и 1 миллиграмм уксусной кислоты на литр воды. Окрашивание должно проводиться в подогретом растворе. Деталь нужно выдерживать в растворе красителя не менее 10-15 минут. Для того чтобы закрепить окраску, покрашенную деталь нужно выдержать в кипящей воде в течение 1-1,5 минут.

Все, что вам нужно знать об анодировании алюминия

Анодирование алюминия — это процесс отделки, при котором на поверхность алюминиевых деталей наносится износостойкое и коррозионностойкое покрытие из оксида алюминия. Это покрытие может быть окрашено после анодирования для декоративной отделки.

Анодирование алюминия представляет собой электролитический процесс, происходящий в электролите, таком как разбавленная серная кислота. Через деталь проходит ток, в результате чего отрицательно заряженные ионы кислорода из электролита притягиваются к положительно заряженным атомам алюминия, образовавшимся на поверхности металла. Анионы кислорода реагируют с катионами алюминия, образуя прочно прилипающий слой оксида алюминия. Существует три разных процесса анодирования: Тип I (анодирование хромовой кислотой), Тип II (анодирование серной кислотой) и Тип III (анодирование твердым покрытием).

В этой статье подробно описывается процесс анодирования, объясняются его преимущества и недостатки, а также рассказывается, как определить, была ли анодирована алюминиевая деталь. На рис. 1 приведен пример деталей из анодированного алюминия:

Что такое анодирование алюминия?

Анодирование алюминия представляет собой электролитический процесс, используемый для увеличения толщины плотно прилегающего оксидного слоя, который естественным образом образуется на любой алюминиевой поверхности, подвергаемой воздействию воздуха. Анодированный слой имеет пористую упорядоченную структуру. Эта пористость позволяет легко выполнять вторичные процессы на анодированных деталях, такие как окрашивание их красителем или герметизация их поверхностей. Слой анодированного оксида действует как барьер, защищающий алюминий от коррозии и износа лучше, чем природный оксид алюминия. Анодирование алюминия — широко используемый процесс отделки, потому что он недорогой, долговечный и не требует специальных навыков или оборудования.

Какова цель анодирования алюминия?

Целью анодирования алюминия является повышение его износостойкости и коррозионной стойкости. Алюминий является популярным металлом для производства продуктов от кухонной посуды до автомобильных запчастей, потому что он прочный, но при этом легкий. Однако алюминий также очень подвержен коррозии и износу, когда коррозионный потенциал окружающей среды увеличивается, например, при воздействии морской воды и других экстремальных условиях. Чтобы предотвратить это, производители часто анодируют металл, что создает тонкий оксидный слой, защищающий от коррозии и износа. Анодированный алюминий также часто используется из-за его эстетических свойств, поскольку в процессе анодирования можно получить различные цвета.

Где используется анодированный алюминий?

Анодирование алюминия используется везде, где алюминиевые компоненты могут подвергаться воздействию коррозии или износостойкости, например, автомобильные детали, велосипеды и уличная мебель. Анодированный алюминий можно легко покрасить, чтобы получить цветную поверхность, устойчивую к царапинам. Поэтому он используется для многих потребительских товаров, чтобы улучшить их внешний вид и увеличить срок службы. Примеры применения включают архитектурную облицовку, алюминиевые каноэ, лодки и кухонную утварь. Анодирование также превращает алюминий в изолятор, поскольку оксидное покрытие не является проводящим.

Как работает анодирование алюминия?

Анодирование алюминия основано на естественной склонности алюминия к образованию тонкого оксидного покрытия на его поверхности. Процесс анодирования делает покрытие более толстым и однородным, улучшая его защитные свойства в областях применения с более высокими требованиями к сопротивлению коррозии и износу. Прежде чем алюминий можно будет анодировать, его необходимо очистить, а естественное оксидное покрытие должно быть вытравлено.

Для анодирования чистой алюминиевой поверхности ее погружают в емкость с электропроводящим раствором. Электролит замыкает цепь между алюминиевым анодом и инертным катодом (сделанным из такого материала, как углерод), который может проводить электричество, но не вступает в реакцию с электролитом. Электролит обычно представляет собой серную или хромовую кислоту в зависимости от типа анодирования алюминия и служит для увеличения скорости добавления анодного слоя.

Процесс анодирования включает ванну для анодирования, анод (положительный электрод) и катод (отрицательный электрод). Через ванну анодирования пропускают постоянный ток. Алюминий отдает электроны со своей поверхности, оставляя положительно заряженные ионы алюминия. Электроны, покидающие катод, участвуют в образовании отрицательно заряженных ионов кислорода, которые мигрируют к поверхности алюминия и объединяются с ионами алюминия, образуя тонкий слой оксида алюминия. Толщину этого слоя можно регулировать, регулируя плотность тока, время, температуру и концентрацию раствора электролита.

Первый слой образовавшегося оксида, называемый барьерным слоем, будет сплошным, без пор. Однако по мере того, как оксидный слой продолжает накапливаться, он будет препятствовать прохождению тока. Затем на барьерном слое образуется ряд точек крепления, которые в конечном итоге образуют ряд цилиндрических пор, ориентированных перпендикулярно барьерному слою. Ток будет распределяться радиально наружу от центра поры, что означает, что последующий оксидный слой будет излучаться наружу, пока не достигнет оксидных слоев окружающих пор, как показано на рис. 2:

Как определить, анодирован ли алюминий

Существует несколько простых тестов, которые можно выполнить, чтобы определить, была ли анодирована алюминиевая деталь:

1. Испытание на устойчивость к царапинам: Попробуйте поцарапать поверхность металл острым предметом. Если поверхность анодирована, ее будет труднее поцарапать, чем алюминий без покрытия.
2. Вихретоковый контроль: Использование вихретокового толщиномера является хорошим методом не только для проверки анодирования детали, но и для измерения толщины покрытия.
3. Тест проводимости: Все, что требуется для проведения этого теста, — это обычный вольтметр.

Какие существуют типы процессов анодирования алюминия?

Существует три типа процессов анодирования алюминия. Более подробно они описаны ниже:

1. Тип I — Анодирование хромовой кислотой: В этом процессе в качестве электролита используется хромовая кислота, и из всех методов получается самое тонкое покрытие толщиной 2,5 мкм (0,0001 дюйма). Несмотря на уменьшенную толщину, этот процесс обеспечивает сравнимую коррозионную стойкость с двумя другими процессами. Полученное покрытие имеет тенденцию быть темнее и также не принимает цвет из-за его меньшей толщины и меньшей пористости.
2. Тип II — Сернокислотное анодирование: В этом процессе в качестве электролита используется разбавленная серная кислота. Это наиболее часто используемая техника. Можно создать покрытие толщиной от 5,1 до 15,2 мкм (0,0002–0,0006 дюйма). Это покрытие более твердое, чем покрытие, полученное анодированием хромовой кислотой. Детали, анодированные с использованием процесса типа II, можно легко окрашивать широким спектром красителей. Серная кислота является относительно дешевым электролитом по сравнению с хромовой кислотой.
3. Тип III — анодирование с твердым покрытием: В этом процессе в качестве электролита используется серная кислота, но он используется для получения более толстых покрытий, чем анодирование типа II — от 12,7 до 76,2 мкм (от 0,0005 до 0,0030 дюйма) из-за более высокого напряжения и более длинной ванны. время погружения и более низкая температура ванны. Это покрытие тверже инструментальной стали и используется там, где требуется высокий уровень износостойкости.

Каковы преимущества анодирования алюминия?

Анодированный алюминий обладает рядом преимуществ, включая повышенную коррозионную стойкость, износостойкость и электрическую изоляцию. Анодированный алюминий также может быть окрашен в различные цвета. Анодированный алюминий легче чистить и обслуживать, чем неанодированный алюминий, потому что алюминиевая поверхность покрыта относительно нереактивным поверхностным слоем и не вступает в реакцию с веществами, которые могут оставить пятна на необработанной алюминиевой поверхности.

Каковы ограничения анодирования алюминия?

Процесс анодирования алюминия имеет некоторые ограничения. Например, существует вероятность того, что незначительные различия в составе между партиями одного и того же сорта алюминия могут привести к различному внешнему виду отделки поверхности. Эти различные отделки поверхности могут затруднить подбор цвета деталей. Хотя все типы алюминия могут быть анодированы, не все хорошо реагируют на анодирование. Алюминиевые сплавы серий 5,6 и 7ххх считаются лучшими для анодирования.

Как анодировать алюминий

Перед анодированием алюминия его необходимо очистить и протравить, чтобы удалить грязь, смазочно-охлаждающую жидкость или жир. Генеральная очистка обычно выполняется с использованием сильнодействующего обезжиривающего средства с последующим тщательным ополаскиванием.

Далее детали необходимо протравить или осветлить. Этот процесс удаляет любой естественно сформированный оксидный слой и создает чистую однородную поверхность, к которой может приклеиваться анодированный оксидный слой. После травления детали промывают, затем помещают в нейтрализующий раствор, чтобы удалить все возможные остатки, оставшиеся после травления, а затем снова промывают.

В конце процесса образуется анодный слой, химически связанный с основным алюминием. После достижения необходимой толщины детали промываются и окрашиваются.

Окрашивание анодированного алюминия позволяет солям металлов или химическим соединениям, дающим определенные оттенки, проникать в поры, образующиеся в процессе анодирования. После окрашивания поры должны быть закрыты для оптимальной работы. Герметизация может быть выполнена одним из следующих способов:

1. Гидратация: Горячая вода или пар вызывают гидратацию оксидного слоя, что вызывает расширение оксидного слоя. Расширение оксидного слоя закрывает поры.
2. Пропитка: Детали погружаются в бак с деионизированной водой и минеральными солями, которые оседают в порах и вступают с ними в химическую реакцию, вызывая закупорку пор.

Какие материалы необходимы для анодирования алюминия?

Материалы, необходимые для анодирования алюминия: кислотостойкий резервуар для хранения электролита, источник питания постоянного тока для подачи тока, токопроводящий провод для замыкания цепи от источника питания к катоду и аноду, а также катод (обычно в форма свинцового листа), очищенные и протравленные алюминиевые детали, которые служат анодом, обезжиривателем, травителем и красителем для окрашивания детали после анодирования.

Что происходит с алюминием при анодировании?

Когда алюминий анодируется, на его поверхности образуется слой оксида алюминия, повышающий его стойкость к истиранию и коррозии. Это покрытие также может быть окрашено по желанию.

Какие цвета анодирования алюминия?

Анодированный алюминий может быть окрашен в любой желаемый цвет. Если деталь подверглась дробеструйной очистке перед анодированием, более шероховатая поверхность даст матовую поверхность. Существует два метода добавления цвета: электролитическое окрашивание и окрашивание погружением. При электролитическом окрашивании используются соли металлов, которые связаны с оксидным слоем, а окрашивание погружением относится к процессу погружения анодированной детали в ванну с красителем. Электролитическое окрашивание обеспечивает более устойчивое к ультрафиолетовому излучению покрытие, которое лучше подходит для длительного воздействия на открытом воздухе.

Как долго прослужит анодированный алюминий?

Срок службы анодированного покрытия составляет от 10 до 20 лет. Это зависит от области применения, толщины покрытия и от того, была ли поверхность загерметизирована после анодирования.

Склонен ли анодированный алюминий к ржавчине?

Нет, анодированный алюминий не подвержен ржавчине. Ржавчина обычно используется для описания образования отслаивающегося оксидного слоя на черных металлах, который в конечном итоге разрушает основной металл. Оксидный слой на алюминии также образуется в результате окисления, но в случае с алюминием он прилипает к поверхности и защищает основной металл от дальнейшего окисления.

Резюме

В этой статье было представлено анодирование алюминия, объяснено, что это такое, и обсуждены различные виды и преимущества его использования. Чтобы узнать больше об анодировании алюминия, свяжитесь с представителем Xometry.

Xometry предоставляет широкий спектр производственных возможностей и других дополнительных услуг для всех ваших потребностей в прототипировании и производстве. Посетите наш веб-сайт, чтобы узнать больше или запросить бесплатное предложение без каких-либо обязательств.

Отказ от ответственности

Контент, отображаемый на этой веб-странице, предназначен только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, в отношении точности, полноты или достоверности информации. Любые рабочие параметры, геометрические допуски, особенности конструкции, качество и типы материалов или процессов не должны рассматриваться как представляющие то, что будет поставляться сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, которым нужны расценки на детали, несут ответственность за определение конкретных требований к этим частям. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими условиями для получения дополнительной информации.

Команда Xometry

Эта статья была написана различными участниками Xometry. Xometry — это ведущий ресурс по производству с помощью станков с ЧПУ, изготовления листового металла, 3D-печати, литья под давлением, литья уретана и многого другого.

8 фактов, которые необходимо знать

Анодирование — это метод изменения химического состава поверхности металлов и других материалов. Он защищает от коррозии, улучшает эстетические качества, устойчив к царапинам и является одним из самых прочных доступных покрытий поверхности. Анодирование может быть выполнено на различных материалах, но сегодня давайте посмотрим на алюминий. Эти 8 вопросов помогут понять, почему анодирование — это умная обработка поверхности, которая одновременно практична и красива.

Анодирование является одним из самых долговечных способов обработки поверхности

1. Как анодируется алюминий?

Для подготовки алюминия к анодированию поверхность сначала тщательно очищают и промывают, а затем помещают в ванну с электролитическим раствором, например серной кислотой. Электролит — это электропроводящий раствор с большим количеством положительных и отрицательных ионов, которые он хочет поменять местами.

Положительный электрический заряд прикладывается к алюминию, превращая его в «анод», а отрицательный заряд прикладывается к пластинам, подвешенным в электролите. Электрический ток в этой цепи заставляет положительные ионы притягиваться к отрицательным пластинам, а отрицательные ионы стекаются к положительному аноду, куску алюминия.

2. Что такое барьерный слой при анодировании?

В результате электрохимической реакции на поверхности алюминия образуются поры по мере выхода избыточных положительных ионов. Эти поры образуют геометрически правильную структуру и начинают проникать в подложку. Алюминий на поверхности соединяется с отрицательно заряженными ионами O ₂ , образуя оксид алюминия. Это называется барьерным слоем, защитой от дальнейших химических реакций в этих местах.

Барьерный слой защищает поверхность от дальнейшего окисления

По мере подачи тока относительно слабые и реакционноспособные области пор будут продолжать проникать глубже в подложку, образуя ряд столбчатых полых структур.

При подаче электрического тока создается равномерная пористость поверхности.

Чем дольше подается ток, тем больше проникновение этих столбцов. Для типичных нетвердых покрытий глубина может достигать 10 микрон. Как только этот уровень достигнут, и если цвет не нужен, процесс останавливается, и поверхность можно запечатать, просто ополаскивая водой. Это оставит вам твердое покрытие из натурального оксида алюминия, способное противостоять химическому воздействию и очень устойчивое к царапинам. Оксид алюминия имеет рейтинг 9из 10 по шкале твердости Мооса, что означает второе место после алмаза.

3. Что такое твердое анодирование?

Твердое анодирование, иногда называемое типом III, обеспечивает лучшую защиту от коррозии и износостойкость в экстремальных условиях или при работе с движущимися механическими частями, подверженными сильному трению. Это достигается путем подачи электрического тока до тех пор, пока глубина пор не превысит 10 микрон, вплоть до 25 микрон или даже больше. Это занимает больше времени и стоит дороже, но дает превосходный результат.

4. Нужна ли защита алюминия от коррозии?

Хотя алюминий не ржавеет, он может разрушаться в присутствии кислорода, что называется окислением . Что такое окисление? Это просто означает реагировать с кислородом. А кислород очень реактивен, легко образуя соединения с большинством других элементов. Когда алюминий подвергается воздействию атмосферы, он быстро образует на поверхности слой оксида алюминия, и этот слой обеспечивает определенную степень защиты от дальнейшей коррозии.

Анодирование функционально и красиво

Но алюминий должен выдерживать не только чистый воздух и воду. Кислотные дожди, соленая вода и другие загрязняющие вещества могут по-прежнему использовать недостатки пассивации поверхности. Даже современные сплавы по-разному реагируют на это воздействие окружающей среды, начиная от простого обесцвечивания поверхности и вплоть до механического разрушения.

5. Как при анодировании металла добавляется цвет?

Цветной алюминий – это то, что большинство из нас представляет, когда думает об анодировании. Вот настоящая гениальность этого процесса. Красивые, стабильные поры, протравленные в поверхности, идеально подходят для введения красок или пигментов.

Пустые поры идеально подходят для добавления красителей.

Пигмент заполняет все пустые поры до самой поверхности, где он затем закрывается навсегда. Вот почему анодированные цвета такие долговечные — их нельзя поцарапать с поверхности, потому что на самом деле цвета находятся глубоко внутри и могут быть удалены только путем шлифовки подложки.

6. Почему анодированный алюминий всегда имеет характерный металлический блеск?

После окраски анодированный алюминий имеет характерный «металлический» вид. Это вызвано двумя факторами. Во-первых, из-за равномерного электрохимического травления остается шероховатая поверхность. Чем глубже поры, тем более шероховатой будет поверхность, но цвета также будут намного более стойкими.

Во-вторых, свет, падающий на поверхность, частично взаимодействует с красителем и частично с неокрашенным металлом наверху.

Свет меняет цвет при отражении от анодированной поверхности.

Таким образом, свет, который отражается и попадает в глаза, на самом деле представляет собой комбинацию двух различных длин волн, взаимодействующих при отражении от несколько разных поверхностей. Это обуславливает характерный блеск анодированного алюминия.

7. Можно ли анодировать материалы, отличные от алюминия?

Да. Анодирование также работает с магнием, титаном и даже с проводящими пластиками. Он недорог, надежен и чрезвычайно долговечен. Вот почему он так часто используется в архитектурной отделке, потому что он красив и почти невосприимчив к воздействию погодных условий.

8. Почему невозможно анодировать деталь целиком?

Анодирование требует погружения детали в ряд химических ванн. Для удержания детали на месте требуется, чтобы она была закреплена на какой-либо подвеске, чтобы она не упала на дно резервуара. Везде, где удерживающее приспособление касается детали, эта область будет заблокирована, и химические вещества для анодирования не будут работать должным образом. Вот почему разумно спроектировать место с вашей стороны, которое можно использовать для хранения, но которое не будет подвергаться неблагоприятному косметическому воздействию.