Твердое анодирование алюминия

Содержание

Твердое анодирование алюминия

Твердое анодирование алюминия

Особенностью алюминиевых сплавов является наличие на поверхности окисной пленки Al2 O3. которая образуется на воздухе ввиду того, что алюминий обладает значительным электроотрицательным потенциалом.

Эта пленка сообщает металлу некоторую пассивность, но не предохраняет от коррозии ввиду малой толщины (5-20 мкм) и высокой пористости.

Лучший способ защиты алюминия от коррозии – создание на поверхности искусственных оксидных пленок значительной толщины – это оксидирование алюминия, которое может осуществляться химическим способом или электрохимическим (анодирование) .

При анодировании оксидная пленка образуется в результате анодного окисления и хорошо защищает металл от атмосферной коррозии, служит грунтом под лакокрасочные покрытия, хорошо окрашивается.

При анодировании можно получать окисные покрытия с заданными свойствами: электроизоляционные, токопроводные, пористые, пластичные, твердые и др. Свойства покрытия обусловлены видом сплава, составом электролита и режимом процесса.

Анодирование алюминия проводят в сернокислом, хромовокислом, щавелевом и сульфосалициловом электролитах

При анодировании в сернокислом электролите пленки обладают высокой адсорбцией и коррозионной стойкостью. Это наиболее экономичный и доступный электролит анодирования, но процесс требует охлаждения и кислотоупорной футеровки ванн. В серной кислоте не рекомендуется проводить анодирования деталей с узкими зазорами, клепаными соединениями, от которых трудно отмыть кислоту.

Хромовокислый электролит рекомендуется для анодирования деталей сложной формы. Его достоинство – сохранение чистоты обработки поверхности и размеров деталей при анодировании, высокая эластичность пленок, коррозионная стойкость без дополнительной обработки. Недостатки анодирования в этом электролите: высокая стоимость реактивов, необходимость нагрева, сложность контроля.

Анодирование в щавелевокислом электролите проводят для получения электроизоляционных покрытий различной степени окраски в зависимости от толщины пленки: серебристый цвет при толщине 5мкм (t = 25 0 C), желтый – при толщине 15мкм (t = 40 0 C), коричневый – 100мкм (t = 50 0 C). щавелевой кислоты при анодировании: 40 – 60 г/л, температура 15 – 25 0 С, анодная плотность тока 2,5 – 5 А/дм 2. время выдержки 90 – 120 минут, при этом напряжение на ванне достигает 120В.

Анодирование с окраской в различные цвета

Для нанесения покрытия Ан.Окс. на алюминиевые деформируемые сплавы анодирование проводят в электролите, содержащем 170 – 200 г/л серной кислоты при температуре 15 – 23 0 С, ДА = 0,5 – 2 А/дм 2.

напряжении на ванне 10 – 20 В.

Продолжительность процесса анодирования зависит от дальнейшей обработки: с уплотнением хроматами — 30 – 50 минут, с последующим окрашиванием после анодирования органическими красителями – 60 – 80 минут.

При покрытии Ан.Окс.тв. анодирование проводят при пониженной температуре от 0 до – 7 0 С при тех же концентрациях. Анодная плотность тока 2,5 – 5 А/дм 2. катоды – сталь 12Х18Н9Т. С увеличением концентрации серной кислоты в процессе анодирования пленка растет медленнее, так как возникает подтравливание и пористость.

Интересный вид анодирования – эматалирование проводят в растворах на основе щавелевой кислоты с добавлением органических кислот и солей. При анодировании получается непрозрачная пленка, напоминающая эмаль от светло-серого до темно-серого цвета с высокой твердостью и большим удельным сопротивлением.

Качество процесса анодирования, безусловно, зависит от подготовки поверхности перед анодированием, о чем упоминалось ранее (см. «Первые шаги в гальванике.Часть 2» ).

При выполнении процесса анодирования надо помнить о мерах безопасности (см. «Безопасная гальваника» ). На участке приготовления электролитов для анодирования при работе с кислотами необходимо пользоваться защитными очками и средствами индивидуальной защиты. Берегите свое здоровье!

Процесс анодирования алюминия очень перспективный. так как позволяет получать даже полностью прозрачные пленки без алюминиевой основы с заданными значениями параметрами: сопротивление, толщина, твердость и др.

58 комментариев: Анодирование алюминия

Добрый день, подскажите, пожалуйста возможную причину выхода из строя ванны сернокислого анодирования: температура электролита при работе была повышена (+27град.

), через несколько минут после выгрузки деталей из ванны, поверхность электролита покрылась «шапкой» из губчатого черного осадка, а сам электролит приобрел розовый оттенок из-за мельчайшей розовой взвеси. Фильтруется без проблем.

Предполагаем, что по ошибке поменяли полярность штанг, вследствие чего произошло растворение свинцовых анодов и, возможно, медных подвесок (уровень электролита был чуть выше нормы). Заранее благодарю за консультацию.

Здравствуйте, Ирина! Безусловно, черный губчатый осадок может получиться только при окислении свинца, а это возможно, если на нем выделяется кислород, т.е. идет анодный процесс.

С уважением, Королева Галина Владимировна.

Ирина Овсянникова говорит:

Здравствуйте, Галина Владимировна!
Подскажите, будет ли разница в защитных свойствах анодных пленок, уплотненных горячей водой и раствором хроматов, и какой способ уплотнения предпочесть?

Здравствуйте, Ирина! Разница в защитных свойствах анодных пленок, уплотненных в горячей воде и раствором хроматов обязательно будет, поэтому способ уплотнения выбирает конструктор в соответствии с требованиями нормативно-технической документации на изделие.

С уважением, Королева Галина Владимировна.

Добрый день. Анодировали алюминий с р-р серной кт получалась пленка серого цвета, хорошо окрашивалась и тд.

Сегодня анодировали и при том же процессе получилась абс прозрачная пленка. почему такое произошло. Могло ли это произойти от пониженной температуры электролита. Возможно перестарались с охлаждением все остальное вроде тоже самое, просто чудеса )

Здравствуйте, Михаил! Безусловно, такое может быть, если температура электролита меньше 15 градусов. Введите перемешивание и проверьте плотность раствора, т.к. от концентрации электролита толщина пленки тоже очень зависит.

С уважением, Королева Галина Владимировна.

Здравствуйте,
Нужно упрочнить поверхность алюиния. Сделал на стороне оксидирование в серной кислоте с последующей пропиткой хроматами. Но пленка не очень твердая. Если я положу детали в серную кислоту и подержу любое время наростет ли пленка оксида алюминия и не раствориться и уже существующая .

Здравствуйте, Рустам! Если Вы положите детали в серную кислоту, то пленка оксида от этого не нарастет.

Чтобы получить твердое оксидное покрытие необходимо было задать не анодирование в серной кислоте, а нанесение покрытия Ан.Окс.эмт. (эматалирование). Его твердость в 2 раза выше, чем у обычного Ан.Окс.

покрытия. Для этого применяются другие электролиты (щавелевая кислота или борная с хромовым ангидридом).

С уважением, Королева Галина Владимировна.

Здравствуйте, Галина Владимировна! В процессе анодирования алюминия у нас образуется шлам, порядка 30 тонн в месяц. Не может найти ему применение. Сдаем его как отходы. Возможно ли его дальнейшее использование?

Здравствуйте, Никита! Вопрос применения гальванических отходов поднимается на каждой конференции по гальваническим покрытиям. Предложений было много, но практического применения они так и не нашли. Промывные воды нейтрализуются на очистных сооружениях, а твердые вещества в виде фильтрационных лепешек вывозятся на шлакохранилище.

С уважением, Королева Галина Владимировна.

Подскажите, пожалуйста, какой взять электролит для анодирования декоративного под золото алюминия? И какая нужна предварительная обработка поверхности, если деталь имеет остатки полировальной пасты?

Сернокислое анодирование алюминия

Твердое анодирование алюминия

К основными параметрами сернокислого анодирования алюминия и алюминиевых сплавов относятся:

  • концентрация серной кислоты в анодном электролите;
  • температура анодного раствора – раствора серной кислоты;
  • плотность тока, поступающего через электролит на поверхность алюминиевого профиля.

Как влияют эти параметры на:

  • рост толщины анодного покрытия,
  • размеры пор,
  • внешний вид анодированной поверхности?

Как влияет на качество анодирования химический состав алюминия и алюминиевых сплавов?

Барьерный слой

Любое анодно-окисное покрытие (далее – анодное покрытие) состоит из двух слоев – относительно толстого пористого слоя и тонкого плотного слоя, который называют барьерным (рисунок 1).

Толщина этого барьерного слоя зависит от состава электролита и технологических параметров.

При анодировании барьерный слой образуется первым, и его толщина прямо зависит от величины напряжения анодирования.

Рисунок 1

Пористый слой

После того как барьерный слой сформирован, на его наружной стороне, если электролит обладает достаточной растворяющей способностью, начинает формироваться пористая кристаллическая структура.

Механизм роста пор до сих пор является предметом дискуссий, однако, по мнению большинства ученых ее образование происходит за счет следующей причинно-следственной цепочки: локальное растворение барьерного слоя – повышение величины тока – увеличение температуры – повышение скорости растворения. Это взаимодействие влияний и приводит к образованию пор.

Окрашивание анодированного алюминия

Для получения цветного анодного покрытия применяют в основном два метода (рисунок 2):

  • адсорбцию – пропитку пористого слоя красителями;
  • электролитическое окрашивание – электрохимическое осаждение в поры различных металлов (олова, меди, марганца и др.).

Намного реже применяют так называемое интегральное окрашивание, которое обеспечивается специальным легированием алюминиевых сплавов. Окрашивание  происходит за счет выпадения частиц в объеме пористого слоя, а не в порах.

Кроме того, в ограниченных объемах применяют так называемое интерференционное окрашивание: вариант электролитического окрашивания, который требует дополнительной ванны для расширения пор вблизи их дна.

Рисунок 2 – Методы цветного анодирования алюминия

Почему шестигранник?

В ходе своего роста анодные ячейки, включающие сами поры и окружающий ее оксид алюминия, образуют шестигранную структуру, которая, по-видимому, обеспечивает выполнение какого-то принципа минимальности энергии. Шестигранная форма анодных ячеек не зависит от типа электролита. Это явно указывает на то, что эта форма имеет чисто энергетическое происхождение.

Стандартное анодирование

Сернокислое анодирование алюминия и алюминиевых сплавов является наиболее распространенным. Иногда его называют стандартным.

  • Концентрация серной кислоты в электролите составляет от 10 до 20 % по объему в зависимости от требований к покрытиям.
  • Плотность тока составляет обычно от 1 до 2 А/дм2 при напряжении от 12 до 20 вольт, температуре от 18 до 25 °С и длительности анодировании до 60 минут.

Скорость роста пор

На большинстве алюминиевых сплавов этот электролит дает бесцветное прозрачное анодное покрытие.

При сернокислом анодировании скорость роста пор является постоянной при постоянной плотности тока. При плотности тока 1,3 А/дм2 эта скорость составляет величину 0,4 мкм/мин.

Поскольку толщина барьерного слоя остается постоянной, то это значит, что с такой же скоростью растворяется и дно поры.

Размеры анодной ячейки

Размеры анодных ячеек прямо зависят от параметров анодирования (таблица 1). С увеличением напряжения размеры анодной ячейки увеличиваются, а количество пор соответственно уменьшается. Соотношение между размером ячеек и напряжением приблизительно линейное, то есть чем больше напряжение, тем больше размеры ячейки.

Таблица 1

Рост анодного покрытия

Толщина анодного покрытия увеличивается с увеличением длительности анодирования. Однако степень роста толщины зависит от нескольких факторов, таких как тип электролита, плотность тока, длительность обработки и т.д.

Вначале происходит быстрое и постоянное увеличение фактической толщины, а затем начинается уменьшение скорости роста толщины, пока не наступит стадия, при которой толщина остается приблизительно постоянной, не смотря на продолжающуюся подачу электрического тока.

Это связано с тем, что в ходе анодирования происходит как непрерывный рост толщины покрытия, так и его растворение  под воздействием электролита (раствора серной кислоты).

Закон Фарадея

Фактическая толщина вычисляется как теоретическая толщина покрытия минус растворенная толщина оксида алюминия (рисунок 3). Теоретическая толщина является пропорциональной времени анодирования при постоянной плотности тока и определяется законом Фарадея, который говорит, что количество образовавшегося оксида пропорционально электрическому заряду, который прошел через анод. 

                                               Рисунок 3

Примеси

В принципе чистый алюминий анодируется лучше, чем его сплавы. Внешний вид анодного покрытия и его свойства (износостойкость, коррозионная стойкость  и т.п.) зависят как от типа алюминиевого сплава, так и его так сказать металлургической биографии.

Размер, форма и распределение интерметаллидных частиц также влияют на качество анодирования алюминиевого сплава.

Химический состав алюминиевого сплава является весьма важным в некоторых изделиях, которые требуют блестящего анодирования, для получения которых необходимо, чтобы уровень нерастворимых частиц был как можно ниже.

Анодное покрытие на алюминии Al 99,99 будет чистым и прозрачным, а при уровне содержания железа 0,08 % оно уже не такое чистое и становится все более «облачным» с увеличением толщины покрытия.

При уровне нерастворимых частиц как у алюминия 1050 (алюминий марки АД0) покрытие становиться совершенно «облачным» по сравнению с более чистым металлом. Из всех алюминиевых сплавов на сплавах серий 5ххх и 6ххх получаются самые лучшие декоративные и защитные покрытия.

Некоторые сплавы серии 7ххх также дают чистые покрытия с хорошими функциональными свойствами. Цветные покрытия алюминиевых сплавов серии 2ххх обычно получаются низкого качества.

Интерметаллические частицы

Поведение интерметаллидных частиц при анодировании зависит от типа частиц и анодного раствора. Некоторые интерметаллидные соединения окисляются или растворяются быстрее, чем алюминий (например, частицы β-Al-Mg), что приводит к образованию пористой структуры.

Другие интерметаллидные частицы, такие как частицы кремния, являются практически нерастворимыми при анодировании и поэтому выпадают в виде включений по толщине анодного покрытия. Промежуточными между двумя этими крайними случаями являются соединения (FeAl3, α-Al-Fe-Si и т.д.

), которые частично растворяются, а частично остаются в покрытии, что отрицательно влияет на качество покрытия, особенно цветного.

Влияние температуры анодирования

Влияние повышения температуры электролита пропорционально увеличению скорости растворения анодного покрытия, что в результате дает более тонкое, более пористое и более мягкое покрытие (рисунок 4).

Рисунок 4 

Для получения так называемых твердых анодных покрытий применяют низкую температуру (от 0 до 10 °С) в комбинации с высокой плотностью тока (от 2 до 3,6 А/дм2) и очень активным перемешиванием электролита.

В декоративном и защитном анодировании алюминия и алюминиевых сплавов обычно применяется температура электролита от 15 до 25 ºС.

Если температура поднимается выше, то максимально возможная толщина анодного слоя снижается до более низких величин из-за более высокой растворяющей способности электролита.

Влияние плотности тока анодирования

Интервал плотности тока стандартного сернокислого анодирования алюминия  составляет от 1 до 2 А/дм2, в специальных случаях – 3 А/дм2. При плотности тока ниже этого интервала, получается мягкое, пористое и тонкое покрытие.

С увеличением плотности тока покрытие формируется быстрее при относительно меньшем растворении его электролитом и соответственно с более твердым и менее пористым покрытием.

При очень высокой плотности тока появляется тенденция к так называемым «прижогам» – возникновению чрезмерно высокого тока в локальных областях с их перегревом (рисунок 5).

Рисунок 5

Когда от анодного покрытия требуется хорошее и четкое отражение света, то применяют специальные условия анодирования с низкой плотностью тока около 1 А/дм2.

Влияние концентрации серной кислоты

Влияние увеличения концентрации серной кислоты на характеристики анодного покрытия на алюминиевых сплавах аналогичны влиянию повышения температуры, хотя влияние температуры является более сильным, чем влияние концентрации. Увеличение концентрации ограничивает максимальную толщину покрытия из-за более высокой растворяющей способности более концентрированного раствора (рисунок 6).

Рисунок 6

Источник: TALAT 5203

См. Применение анодированного алюминия

Предназначение анодирования

Кислород является сильным природным окислителем, поэтому множество металлов реагирует с ним, образуя соответствующие оксиды.

Но пленка природных оксидов зачастую очень тонкая и совсем не защищает металл.

Благодаря анодировке эта пленка упрочняется, что позволяет защитить металл от разнообразных агрессивных воздействий внешней среды.

Кроме этого, анодированный образец становится гораздо красивее, без дефектов поверхности, и его становится легче обрабатывать, например, красить.

Анодированный алюминий используется во многих областях промышленности, например, для изготовления лестниц, поручней, высокопрочной фурнитуры.

Обработанный металл не оставляет следов на руках.

Его используют для изготовления отражателей света, например, в прожекторах, а также для нагревательных рефлекторов.

Теплое анодирование

Одним из наиболее простых в исполнении процессов считается теплое анодное окисление. С его помощью можно окрасить поверхность металла.

Но при простоте исполнения, у такой технологии есть существенный недостаток – получаемый алюминиевый профиль достаточно хрупок и может подвергаться коррозии.

Более того, при ошибках в работе полученное покрытие может легко стираться даже при проведении по образцу рукой.

Поэтому теплое анодирование чаще всего используют как основу для дальнейших манипуляций, например, покрытие этого профиля прочной эпоксидной краской.

Холодное анодирование

За счет высокой эффективности данный процесс стал очень популярным для выполнения в домашних условиях.

Суть метода заключается в том, что слой со стороны металла увеличивается за счет растворения с внешней стороны.

Отличительной чертой данной технологии является необходимость поддержания низкой температуры. Также есть недостаток – это отсутствие возможности использования органических красителей.

В целом процесс состоит из следующих этапов:

  • подготовка и закрепление детали;
  • анодирование;
  • промывка;
  • закрепление слоя посредством обработки.

Технология анодирования

На первом этапе необходимо приготовить алюминиевые ванные. Они могут быть пластиковые, но тогда изнутри ее нужно покрыть алюминиевой фольгой. Должна быть теплоизоляция во избежание нагрева реакционной смеси.

Затем необходимо изготовить катод из свинцовых листов. Важно помнить, что площадь полученного катода должна быть в два раза больше, чем площадь поверхности обрабатываемой детали. На фото изображена алюминиевая ванная.

Подготовительный процесс

Прежде чем приступать к анодировке алюминия, необходимо тщательно очистить образец. На нем не должно быть никаких загрязнений.

Поверхность обезжиривают и удаляют предыдущий слой металлического оксида, так как его наличие способно помешать равномерному образованию нового покрытия.

После удаления всех загрязнений и шлифовки образец окунают в щелочной раствор для того, чтоб на поверхности образовались микропоры, которые увеличили бы плотность поверхности. Эта процедура похожа на травление.

Химическая обработка

В ванную помещают электролит, в качестве которого могут быть растворы как неорганических кислот, например, серной и хромовой, так и органических – щавелевой и сульфосалициловой.

Чаще всего используют хромовую кислоту или щавелевую, особенно если необходимо получить окрашенное покрытие.

Данные электролиты используются в производственных, хорошо оборудованных помещениях.

В домашних условиях для обеспечения безопасности в качестве электролитов используют содовые растворы.

От состояния электролита напрямую зависит качество анодирования, из-за чего следует внимательно отнестись к его выбору и подготовке.

Закрепление

После процедуры анодного окисления на образце появляются поры различного диаметра, которые необходимо закрыть, чтобы добиться прочности. Для этого необходимо или опустить деталь в горячую пресную воду, обработать паром или поместить его в «холодный раствор».

Но если же изделие после анодировки было покрыто краской, то закреплять не нужно, так как краска закроет образовавшиеся поры.

Типичные ошибки при анодировании

Если не соблюдать все правила анодирования, то полученное покрытие не будет прочным к воздействию извне и держать краску. Кроме этого, необходимо соблюдать технику безопасности. Обязательно наличие защитной одежды, перчаток и очков.

Температура электролита

От температуры электролита зависит то, какой получится окраска детали.

Если температура будет слишком низкой, то сопротивление электролита будет слишком высоким и для поддержания плотности тока трудно будет установить необходимое напряжение.

Но устанавливать напряжение порядка 100 Вольт небезопасно в домашних условиях, поэтому лучше всего будет поддерживать правильную температуру – около -10°С.

Если температура будет слишком высокой, то покрытие будет слабо держаться, и окрашивание будет мутного оттенка.

Анодная плотность

Процесс образования анодного покрытия идет довольно медленно. Если плотность будет слишком низкая, то слой будет хоть и относительно прочным, но мутно-белого цвета.

Оптимальной плотностью является 2-2,2 А на квадратный дециметр. Это обеспечит страховку в случае возможных ошибок.

Не стоит увеличивать ток, так как на образце могут возникнуть дефекты.

Увеличивать плотность тока можно только в случае, если электролит хорошо перемешивается и существует хороший отвод тепла от детали.

Катодная плотность

Катодную плотность тоже необходимо поддерживать в необходимых пределах, иначе деталь может повредиться, особенно если она больших размеров.

Если размер катода будет слишком мал, то силовые линии тока будут распределяться неравномерно, и именно поэтому на детали могут появляться различные дефекты и пробоины.

Поэтому используются катоды по размеру в два раза больше, чем поверхностная площадь образца.

Контакт детали с подвеской

Для достижения нужной силы тока деталь должна хорошо контактировать с подвеской.

Иногда рекомендуется обматывать образец проволокой, но это ненадежно.

Хороший зажим должен состоять из алюминиевой резьбовой контактной шпильки, это позволит тщательно прижать электрод к детали.

Анодирование алюминия и его виды

Помимо вышеперечисленных способов анодирования, применяются и другие виды: твердое, микродуговое и цветное.

В процессе твердого анодного окисления используют смесь нескольких электролитов, например, кислот.

Данный процесс часто применяется для изготовления микропленок в промышленности, например, в машиностроении, изготовлении приборов и т.

д, где высокая прочность изделия является необходимым требованием.

При микродуговом оксидировании происходит не только окисление поверхности металла, но и ряд других электрических процессов, за счет чего покрытия получаются очень качественные и с высокой способностью к адгезии.

Задача цветного анодирования очень проста – изменить цвет детали. Для этого применяют разнообразные методы:

  • Метод адсорбции, во время которого деталь погружается в ванную с электролитом.
  • Интегральное окрашивание. Во время этого процесса используется смесь электролита и органических солей.
  • Интерференционное окрашивание. В этом методе создается специальный светоотражающий слой, что приводит к большему разнообразию цветовой гаммы.
  • Электролитическое окрашивание (черное анодирование). Состоит из двух этапов – получения пленки, а затем ее погружение в кислый солевой раствор. Окраска полученного изделия в этом методе варьируется от черного до бронзового, поэтому такой вид окрашивания используется в различных областях строительства.

Виды финишной обработки

Твердое анодирование алюминия

При защитном анодировании, на поверхности алюминия выращивается слой оксидной пленки до 10 микрон. Как правило, данный вид анодирования, применяется в качестве «временного» покрытия для защиты поверхности от механических повреждений и коррозии под дальнейшую порошковую покраску поверхности изделия.

Декоративное анодирование

Данный вид анодирования, чаще всего применяется для изделий, которые используются внутри помещений. Это могут быть: элементы обрамления корпусной мебели, ручки и направляющие шкафов-купе, витрины, торговое оборудование, навигационные таблички и.т.д.

Оксидная пленка имеет толщину 10-15 микрон и хорошо защищает поверхность изделия от механических повреждений и коррозии. Главной особенностью декоративного анодирования, является богатый и респектабельный внешний вид поверхности. Различают два типа покрытия поверхности: матовая и глянцевая.

Для придания поверхности матового оттенка, изделие проходит стадию предварительной подготовки поверхности мелкой дробью и затем следует на линию анодирования. Получение глянцевой поверхности достигается без предварительной обработки. Для получения необходимого оттенка применяются специальные красители.

Самые распространенные оттенки: «Золото», «Серебро», «Шампань», «Бронза», «Коньяк» и «Черный».

Архитектурное анодирование

Архитектурное анодирование дает покрытие тверже, чем стекло, а это значит, что оно менее подвержено повреждениям, износу и при необходимости может быть очищено при помощи абразива для восстановления исходного блеска.
Преимущества анодированного алюминия в архитектуре:

Эстетика

Прозрачный оксидный слой подчеркивает богатый металлический внешний вид алюминия, а не скрывает его, как краска. Оксидный слой, в отличии от порошковой покраски не отслаивается и не шелушится.

Коррозионная стойкость

Оксидный слой устойчив к коррозии и это является одним из самых главных преимуществ анодированного алюминия.

Слой оксида алюминия является стойким, твердым и самообновляющимся, потому что алюминий спонтанно образует тонкий, но эффективный защитный оксидный слой, который предотвращает дальнейшее окисление или коррозию при механическом повреждении.

Анодированный алюминий не будет патинироваться, как медь и цинк, не ржавеет как сталь. Это отличный материал для использования в морской среде и прибрежных водах.

Анодированный алюминий обладает высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям даже во многих промышленных средах, в которых часто корродируют другие металлы. Основными загрязнителями в городской среде являются окись углерода и двуокись углерода, которые не влияют на анодированную алюминиевую поверхность.

Долговечность

Обладая очень прочным и устойчивым к истиранию оксидным слоем, анодированный алюминий достаточно прочен, чтобы выдерживать суровые и неблагоприятные климатические условия.

Стойкость к механическим повреждениям

Оксид алюминия является очень твердым соединением, которое признано вторым по твердости после алмаза по шкале минеральной твердости Мооса. Поэтому поверхность анодированного алюминия обеспечивает превосходную устойчивость к царапинам и истиранию.

Без отслоения

Анодирование является электролитическим процессом, который преобразует поверхность металла в оксидный слой, интегрированный в сам металл. Это не покрытие, нанесенное на поверхности металла. Следовательно, нет рисков разрушения анодной пленки, связанных с такими процессами, как пыление, образование пузырей, трещин, сколов или отслоений.

Без выцветания

Такие оттенки как серебро, шампань, бронза, золото и черный не содержат органических элементов. Эти покрытия не выцветают в течение всего срока службы.

Без пыления

Пыление – это формирование мелкодисперсного порошка на окрашенной поверхности пленки под воздействием атмосферных явлений (песчинок, переносимых ветром). Оно может вызвать значительное ухудшение внешнего вида поверхности со снижением уровня глянца, поверхностного блеска и цвета.

Анодированный алюминий не подвержен данной проблеме: он устойчив к негативному воздействию окружающей среды, одинаково стабилен в условиях жаркого (пустынного), морского или влажного климата.

Без образования нитевидной коррозии

Нитевидная коррозия– это «атака» на скрытую область между алюминием и слоем покраски, которая приводит к распространению коррозии под покрасочным слоем.

При анодировании анодный (оксидный) слой составляет одно целое с алюминием, и межуровневый слой просто отсутствует. А это значит, что покрытие никогда не будет подвержено нитевидной коррозии.

Причем в случае повреждения поверхности от удара или прокола, алюминий просто восстановит себя путем естественного окисления.

Равномерное покрытие

При анодировании, изделие полностью погружается в ванну, что обеспечивает равномерное покрытие поверхности оксидной пленкой.

Твердое анодирование

Толщина покрытия до 50 микрон.
Твердое анодирование – это анодирование, для получения покрытия, которое в первую очередь должно обеспечить высокую износостойкость или микротвердость.

Преимущества:

  • Высокая стойкость к истиранию;
  • высокая коррозионная стойкость;
  • высокая твёрдость;
  • высокая стойкость к электрическому пробою;
  • высокая термостойкость;
  • отличные теплоизоляционные свойства.

Применение:

  • Пневматические и гидравлические цилиндры;
  • поршни;
  • автомобильная промышленность;
  • авиационная и аэрокосмическая промышленность;
  • оборонная промышленность.

Химическое полирование

Толщина покрытия от 5 до 25 микрон

Химическое полирование – это предварительная обработка алюминия перед анодированием для получения декоративного эффекта зеркальной или полированной поверхности.

В процессе химического полирования, происходит растворение верхнего слоя металла. При растворении, все микронеровности удаляются и поверхность детали приобретает блеск.

Алюминиевый профиль и детали с химическим полированием активно применяются во многих сферах промышленности и в том числе в мебельной.

Органическое окрашивание

Толщина покрытия от 5 до 25 микрон.

Органическое окрашивание – технологический процесс нанесения на анодированную поверхность алюминия различных красителей. Органическое окрашивание позволяет получить более широкий спектр цветов, чем обычное анодирование.

Оксидные пленки на алюминии и его сплавах, полученные электрохимическим анодированием, характеризуются высокой адсорбционной способностью. Они хорошо впитывают и удерживают в себе минеральные соли и органические соединения – красители. Органические красители окрашивают пленку, адсорбируясь в ее порах, в основном по внешней их части.

Наиболее подходящими для окрашивания органическими красителями являются оксидные пленки, сформированные в сернокислом электролите. Наиболее чистые тона получаются при окрашивании оксидных пленок на алюминии и его сплавах с магнием или марганцем.

Литейные сплавы типа силумина образуют при оксидировании темную пятнистую пленку, которую не удается окрашивать в светлые тона и получать однородный цвет. Органическое окрашивание применяется в: автомобильной, судостроительной, авиационной и мебельной промышленности.

Анодированный алюминий – что это, технология холодного и теплого анодирования

Твердое анодирование алюминия
Современные приспособления, изготовленные из металла, очень сильно отличаются от тех, что делались 30-50 лет тому назад. Они стали лёгкими, устойчивыми к вредным воздействиям, минимально опасными для жизни. Анодированный алюминий занимает одно из ведущих мест среди металлов, которые применяются для изготовления таких приспособлений.

Анодированный алюминий давно и прочно занял место стали и чугуна там, где кроме прочности и устойчивости к внешним воздействиям требуются другие главные качества – лёгкость и пластичность.

Он значительно легче стали, поэтому с успехом заменил её в десятках тысяч единиц продукции, используемых в самых разных областях – промышленности, медицине, туризме, спорте.

С появлением технологии анодирования к замечательным свойствам алюминия добавились результаты химической модификации – высокая коррозионная стойкость и сопротивляемость к механическим воздействиям.

Для чего это делается

Анодированное покрытие используется там, где требуется обеспечить защиту от коррозии и избежать повышенного износа в соприкасающихся частях механизмов и устройств. Среди других способов поверхностной защиты металлов эта технология является одной из самых дешевых и надежных.

Наиболее распространено применение анодирования для защиты алюминия и его сплавов. Как известно, этот металл, обладая такими уникальными свойствами как сочетание легкости и прочности, имеет повышенную восприимчивость к коррозии.

Данная технология разработана и для целого ряда других цветных металлов: титана, магния, цинка, циркония и тантала.

Особенности анодирования меди и ее сплавов

Чаще всего анодирование меди и ее сплавов осуществляется химическим или электрохимическим способами. В результате поверхность материала в большинстве случаев приобретает цветное покрытия.

Для получения пленки из меди применяется кислая или цианистая жидкость. Медные сплавы, в состав которых входят легирующие металлы повергаются анодному окислению намного сложней.

Особенности анодирования серебра

Анодное окисление серебра позволяет придать изначально белому металлу черный, фиолетовый либо синий оттенок без изменения структуры и качественных характеристик обрабатываемого материала.

Обработку серебряных изделий специалисты рекомендуют производить при помощи серной печени. При проведении анодирования серебро начинает менять цвет примерно через полчаса.

После того, как изделие обретет необходимый цвет, его необходимо достать из жидкости и тщательно промыть сначала горячей, потом теплой и, наконец, холодной водой.

Особенности анодирования титана

Анодирование титана представляет собой обязательную процедуру, основное значение которой заключается в повышении показателя износоустойчивости данного металла. Наличие оксидной пленки придает изделию химическую прочность и изменяет цвет поверхности покрытия. Использоваться для анодного окисления титана могут хромовая, щавелевая или любая другая кислота.

Зависимость цвета оксидной пленки титана от напряжения тока при оксидировании.

Особенности анодирования алюминия

Анодное окисление алюминия требуется, независимо от того, что этот металл может отлично выглядеть и после экструзивной обработки. Связано это с тем, что алюминий в большой степени подвержен коррозии. К тому же он под воздействием целого ряда негативных внешних факторов легко разрушаться.

Некоторые особенности

Изучаемый процесс, помимо изменения микроскопической текстуры на поверхности, также изменяет и кристаллическую структуру металла на границе с защитной пленкой.

Однако при большой толщине анодированного покрытия сам защитный слой, как правило, обладает значительной пористостью. Поэтому для достижения коррозионной устойчивости материала требуется его дополнительная герметизация.

Вместе с тем толстый слой обеспечивает повышенную износостойкость, гораздо большую по сравнению с красками или другими покрытиями, например, напылением.

Вместе с повышением прочности поверхности она становится более хрупкой, то есть более восприимчивой к растрескиванию от теплового и химического воздействия, а также от ударов. Трещины анодированного покрытия при штамповке – отнюдь не редкое явление, и разработанные рекомендации тут не всегда помогают.

Декоративные материалы

Покрытие из анодированного алюминия обладает достаточно интересной структурой. Наружные 35-50 мкм пленки представляют собой микропористую, как губка, поверхность с очень узкими и глубокими порами.

Даже небольшой количество красителя глубоко проникает в анодированный алюминий, превращая его в очень прочное и одновременно яркое покрытие. Бесцветные микрокристаллы преломляют падающий на анодированное покрытие свет, в результате чего краски становятся яркими и насыщенными.

Нанесенное лакокрасочное покрытие не выгорает и не теряет своей интенсивности.

Большую часть современных лакокрасочных материалов с эффектом иризации изготавливают путем добавления микроскопических чешуек с покрытием из окисленного алюминия. Тончайшая пленка из анодированного металла обеспечивает высокую стойкость наполнителя к воздействию ультрафиолета и органических растворителей, поэтому краска не теряет насыщенности в течение десятков лет.

Популярность покрытий возросла настолько, что металл напыляют на стальные и даже чугунные детали конструкций для последующего окисления и получения анодированной защиты.

Вместо небезопасного покрытия из цинка или очень недешевых легированных сталей сегодня массово используется анодированный алюминий.

Например, металлический фасад из стеклопакетов многоэтажного торгового центра пришлось бы ремонтировать уже через пять лет, а с анодированными алюминиевыми рамами конструкция может простоять несколько десятков лет.

Покрытия из кристаллической окиси металла серьезно потеснили наиболее стойкие порошковые и керамические краски, ранее массово применявшиеся для защиты фасадов и конструкционных элементов из алюминиевых сплавов.

Изобретение

Первое документально зафиксированное использование анодирования произошло в 1923 году в Англии для защиты от коррозии деталей гидросамолета. Изначально применялась хромовая кислота.

Позднее в Японии была использована щавелевая кислота, однако сегодня в большинстве случаев для создания анодированного покрытия в составе электролита применяется классическая серная кислота, что значительно удешевляет процесс.

Технология постоянно совершенствуется и развивается.

Алюминий

Анодированное покрытие выполняется для повышения коррозионной устойчивости и подготовки к покраске. А также, в зависимости от применяемой технологии — либо для увеличения шероховатости, либо для создания гладкой поверхности.

При этом анодирование само по себе не способно существенно увеличить прочность изделий, изготовленных из этого металла.

При контакте алюминия с воздухом или любым другим газом, содержащим кислород, металл естественным путем формирует на своей поверхности слой оксида толщиной 2-3 нм, а на сплавах его величина достигает 5-15 нм.

Толщина анодированного покрытия алюминия составляет 15-20 микрон, то есть разница в два порядка (1 микрон равен 1000 нм). При этом этот созданный слой в равных долях распределен, условно говоря, внутрь и вовне поверхности, то есть увеличивает толщину детали на ½ от размера защитного слоя.

Хотя при помощи анодирования возникает плотное и равномерное покрытие, имеющиеся в нем микроскопические трещины могут привести к коррозии. Кроме этого, сам поверхностный защитный слой подвержен химическому распаду вследствие воздействия среды с высокими показателями кислотности.

Для борьбы с этим явлением применяются технологии, сокращающие количество микротрещин и внедряющие в состав оксида более стабильные химические элементы.

Протравливание металлической поверхности

Декапирование означает легкое протравливание металлической поверхности. Данная обработка необходима для удаления с металла тонкой пленки окислов, мешающих нанесению нового покрытия.

Декапирование стальных изделий производится раствором серной кислоты, 80 мл которой разводится в 100 мл воды с добавлением 2-3 г хромпика. Полученный состав наносится на 20 секунд при комнатной температуре.

Альтернативой является анодное декапирование в электролите, состоящем из 150 г хромпика, 0,5 мл серной кислоты и 1 л воды.

Применение

Применяются обработанные материалы весьма широко. Например, в авиации многие элементы конструкции содержат изучаемые сплавы алюминия, такая же ситуация в судостроении. Диэлектрические свойства анодированного покрытия предопределили его использование в электротехнической продукции.

Изделия из обработанного материала можно обнаружить в различной бытовой технике, включая плееры, фонари, камеры, смартфоны. В быту используют анодированное покрытие утюга, точнее – его подошвы, что значительно улучшает его потребительские свойства. При приготовлении пищи можно использовать специальные тефлоновые покрытия, чтобы избежать пригорания блюд.

Обычно такая кухонная утварь стоит достаточно дорого. Однако сковорода из алюминия без покрытия анодированная в состоянии обеспечить решение той же проблемы. При этом с меньшими затратами денежных средств. В строительстве применяется анодированное покрытие профилей для монтажа окон и прочих нужд.

Кроме этого, разноцветные детали привлекают внимание дизайнеров и художников, они используются в различных культурных и арт-объектах во всем мире, а также в изготовлении ювелирных изделий.

Специальные пленки из анодированного алюминия

Помимо высоких декоративных качеств, пленки из анодированного алюминия обладают целым рядом очень полезных свойств. Например, высокая твердость и износостойкость. Микрокристаллическая структура из корунда практически не боится любого абразива. Песчаная и цементная пыль, и даже карбиды и силициды металлов не в состоянии существенно повредить защиту из корунда.

Поэтому детали с анодированным покрытием невозможно зачистить наждачной бумагой или полировочной или шлифовальной пастой. Толстый слой кристаллической Al2O3 на поверхности трущихся деталей увеличивает ресурс любого механизма в два-три раза. Защиту из окисленного алюминия используют при высокотемпературной окраске дисков колес, элементов подвески карьерных машин и магистральной техники.

Применение покрытия из анодированного алюминия:

  • Не деградирует под влиянием морозов, жары, ультрафиолета или химически активных веществ, выдерживает прямой контакт с кислотами, щелочами, органическими растворителями;
  • Не пылит и не изнашивается при многократной мойке, чистке, под истирающей нагрузкой;
  • Нет нитевидной и газовой формы коррозии, если слой анодированного алюминия изготовлен с соблюдением технологии, то срок службы покрытия может легко достичь 60-80 лет.

Второе интересное качество пленки из анодированного алюминия – низкая теплопроводность. Из обработанного металла изготавливают литейные формы для отливки из медных сплавов, при том, что температура алюминия ниже, чем у меди, на несколько сот градусов. Тонкое, всего в пару миллиметров окисленное покрытие надежно защищает алюминиевую форму от перегретой жидкой меди.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.