это процесс создания на поверхности алюминия защитной оксидной пленки путем погружения в раствор электролита и воздействия на металл током анодного заряда. Глубоким, или твёрдым анодированием называют технологический процесс, в результате которого на поверхности алюминиевых сплавов образуется защитный слой толщиной свыше 50 мкм. Анодирование алюминия кроме прочности, долговечности и простоты в уходе, придаёт изделиям эстетику и декоративный внешний вид. Поэтому была разработана технология анодирования – это процесс, в результате которого образуется оксидная пленка Al2O3. это процесс электрохимического наращивания оксидной пленки путем анодного окисления.
анодирование
Промывка профиля: снятие тонкого верхнего слоя алюминия раствором каустической соды. На этом этапе анодирование алюминия не заканчивается. В результате реакции окисления на поверхности алюминия образуется не только оксидная пленка, но и микропоры. Такая особенность поверхности позволяет производить дополнительную декоративную окраску профиля. Декоративная обработка: окраска профиля " Дизайн Алюминий " предлагает алюминиевый профиль четырех цветов: черный, бронза, серебро, золото. Окончательное уплотнение алюминия. На этом этапе поры закрываются и оксидная пленка отвердевает. Свойства и преимущества анодированного профиля Анодированный алюминиевый профиль обладает рядом преимуществ, а именно: высокие декоративные и износоустойчивые качества; ровная однородная поверхность без сколов и царапин; возможность устойчивого окрашивания профиля в различные цвета; получения защитной пленки различной толщины профиль для помещений имеет толщину оксидной пленки 15 микрон, для улицы - 20 микрон.
Оно может производиться как с предварительной механической обработкой обработка дробью, шлифование , благодаря которой на поверхности профиля достигаются спецэффекты, так и без нее, и тогда эстетические требования к качеству поверхности достигаются химическим способом в рамках технологического процесса. Всё зависит от требований к поверхности изделия. Существует несколько классов анодирования: класс 5 толщина 5 мкм ; класс 10 толщина 10 мкм ; класс 15 толщина 15 мкм ; класс 20 толщина 20 мкм ; класс 25 толщина 25 мкм. Какой класс использовать, зависит от условий последующей эксплуатации изделий. Первые два класса покрытия 5 и 10 чаще всего используют для тех изделий, которые эксплуатируются внутри помещений, остальные 15, 20, 25 — для архитектурных конструкций.
Технологические возможности позволяют получать анодные покрытия различных цветов: светлое и темное золото, жемчуг, бесцветный. Для изделий, используемых внутри помещений, может использоваться цвет бронзы, а для малогабаритных изделий — черный цвет. Линия оснащена итальянской системой контроллеров и выпрямителей производства Elca. Она позволяет выполнять анодирование при оптимально подобранных для каждой подвески параметрах процесса. Производительность линии составляет 100 тысяч м2 в месяц.
Оборудование позволяет наносить покрытие на изделия высотой 1500 мм, длиной 6800 мм, шириной 500 мм. Речь идет, в том числе, о радиаторах охлаждения, светодиодных светильниках, корпусах приборов, крепежных элементах и других деталях.
На поверхности детали из алюминия создаётся тончайший оксидный слой. Скорость роста анодного слоя на поверхности металла неравномерна и очень невысока. При меньших показателях слой получается практически бесцветным. Большие значения катодной плотности отношения размера катода к величине обрабатываемой поверхности вызывают затруднения при обработке массивных деталей — появление прогаров и растравливание. Оптимальная площадь катода — х2 по отношению к размеру обрабатываемой детали. Также очень важно контролировать зажим и электрический контакт детали с подвеской. Кроме серной кислоты в качестве электролита при анодировании могут использоваться другие вещества и соединения: щавелевая кислота; ортофосфорная кислота.
Технология процесса при этом не изменяется. Конечной целью при выборе электролитической среды является получение слоя с определёнными физическими характеристиками перед повторным окрашиванием. У деталей, обработанных таким способом, есть две отрицательные особенности: Не очень высокий показатель антикоррозионной стойкости. Контактируя с химически агрессивной средой или металлом, анодированный слой подвергается воздействию кислорода. Невысокая степень защиты от механических воздействий.
Приспособления с противоположным электрическим зарядом обычно представлены свинцовыми пластинами, хотя в некоторых случаях используют пластины из химически чистого алюминия. Важно: площадь поверхности обрабатываемой детали и площадь поверхности рабочего приспособления должны совпадать, в противном случае на хороший эффект рассчитывать не приходится. Уменьшать слой электролита, разделяющий основные инструменты и заготовки, можно лишь до определенного предела, иначе качество работы падает. Необходимо понимать, что точки фиксации обрабатываемых деталей покрываться защитным слоем не могут. Этот момент должен оговариваться заранее. Подвески или фиксаторы снимать нельзя, они так и будут оставаться вплоть до завершения процесса. Срок анодирования прямо связан с габаритами деталей. Иногда их получается покрыть защитной пленкой за 15 минут. Более крупные предметы часто приходится обрабатывать до 60 минут. Когда заготовки вынуты, их отмывают под струей воды. Дополнительно проводится химическая нейтрализация в особой ванне при помощи аммиака, а затем нужна еще одна промывка; иногда проводят вспомогательную финишную обработку.
Процесс анодирования алюминия
Наиболее частой технологией анодирования алюминия является так называемое сернокислое анодирование – по химическому составу анодного раствора (электролита). Анодирование алюминия — наиболее эффективный способ защиты поверхности профиля от коррозии, исключающий отслоение покрытия и подпленочную коррозию. Что такое анодирование и зачем оно нужно?
Анодирование алюминия: каким бывает и какие результаты дает
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. Технология Для проведения работ в промышленных масштабах создаются специальные гальванические цеха и производства, которые считаются «грязными» и вредными для здоровья человека. Поэтому рекомендации по проведению процесса в домашних условиях, рекламируемые в некоторых источниках, следует воспринимать крайне осторожно, несмотря на кажущуюся простоту описываемых технологий.
Анодированное покрытие можно создать несколькими способами, но общий принцип и последовательность проведения работ остаются классическими. При этом прочностные и механические свойства полученного материала зависят от, собственно, самого исходного металла, от характеристик катода, силы тока и состава применяемого электролита. Необходимо подчеркнуть, что в результате выполнения процедуры на поверхность не наносится никаких дополнительных веществ, а защитный слой образуется путем преобразования самого исходного материала. Суть гальваники — воздействие электрического тока на химические реакции.
Весь процесс делится на три основные стадии. Первая стадия - подготовка На этой стадии изделие подвергается тщательной очистке. Поверхность обезжиривается и шлифуется. После чего происходит так называемое травление.
Оно осуществляется путем размещения изделия в щелочном растворе с последующим перемещением в кислотный раствор. Завершает эти процедуры промывка, в ходе которой крайне важно удалить все остатки химических веществ, включая труднодоступные участки. От качества проведения первой стадии во многом зависит конечный результат.
Очевидно, эта обработка использовалась, поскольку части морских транспортных судов требовали жесткого защитного покрытия, невосприимчивого к соленому, бурному морю. Этот процесс все еще используется сегодня, несмотря на устаревшие требования сложного цикла напряжения, которые теперь считаются ненужными. К 1927 году этот процесс получил развитие, и был запатентован новый процесс анодирования в серной кислоте. Серная кислота остается наиболее распространенным анодирующим электролитом и по сей день. Японцы использовали анодирование щавелевой кислотой с 1923 года, и оно было широко применено немцами, особенно в архитектурных решениях. Анодирование алюминиевых профилей широко использовалось в архитектуре в 1960-х и 70-х годах.
Процесс анодирования Перед конкретно анодированием алюминий должен проследовать по следующему технологическому процессу: Очистка. Анодируемую деталь необходимо сначала очистить, чтобы удалить все включения масел, полирующих составов и других примесей. Это делается путем погружения в водный раствор, который содержит мягкие кислоты или щелочи вместе с различными моющими средствами. Предварительная обработка. Этот этап в основном для эстетических целей, он улучшает внешний вид поверхности перед этапом анодирования. Самая распространенная предварительная обработка это травление, при котором поверхность приобретает атласный или яркий оттенок, что дает яркий блестящий оттенок.
Но такой естественной защиты недостаточно для предотвращения коррозии. Чтобы материал был более устойчивым к коррозии, стал тверже и прослужил дольше, его покрывают слоем специальной краски или проделывают оксидирование искусственное образование защитной пленки на поверхности. В свою очередь, процесс оксидирования делится на 2 подвида: химическое воздействие раствором хрома и непосредственно само анодирование методом поляризации в электролите. Разновидности анодирования В независимости от того факта, что данный металл самый распространенный и его широкого применяется в промышленности, он имеет один существенный недостаток, это неустойчивость к механическим воздействиям. Для этого необходимо анодирование.
Цена услуги во многом зависит от метода анодирования. Рабочий процесс анодирования алюминия теплым методом происходит при температуре 20 С. В процессе поверхность металла может быть окрашена. Данный метод позволяет добиться более толстого и прочного защитного слоя. Процесс анодирования в сернокислом электролите подразумевает снижение температуры до — 10С.
Анодирование: что это такое, применение, процесс
Повышение температуры и понижение плотности тока дает мягкую и пористую пленку. При понижении температуры и повышении плотности тока покрытие увеличивает свою твердость. В процессе анодирования анодные ячейки, включая поры образуют шестигранную структуру, которая, как считают специалисты, выполняет принцип минимальности энергии и не зависит от применяемого типа электролита. Шестигранная форма имеет энергетическое происхождение. 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.
Первоначально 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. Размеры анодных ячеек прямо зависят от параметров анодирования. 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.
Третьим и важнейшим, становится этап закрепления. Так как после анодирования поверхность изделия становится пористой и мягкой, возникает необходимость закрыть поры. Эта процедура проводится с помощью погружения изделия в нагретую пресную воду, либо с помощью обработки паром, либо специализированным раствором. Однако если изделие планируется впоследствии покрасить, то закрепление не производится, так как краска сама заполняет пустое пространство в порах.
От качества данного этапа зависит протекание химических процессов и окончательное качество материала. Гильотинные ножницы WARCOM 60-10 позволяют производить продукцию любых размеров по индивидуальным эскизам и чертежам наших заказчиков. В работу принимаются заготовки разной конфигурации и толщины. Принимаем заказы на рубку листа без остатка.
Рисунок 10 — Иллюстрация теории Богоявленского. Интересно отметить, что размеры ячеек Келлера близки размерам мицелл геля Al OH 3. Толкование механизма роста анодной пленки с позиций коллоидной химии позволяет объяснить внедрение в ее структуру анионов и катионов электролита и отдельных составляющих оксидируемого сплава.
При этом сопряжение процессов образования оксида и его растворения в электролите также учитывается коллоидной теорией. Теперь следует заметить, что структура анодированного алюминия, на самом деле, может быть весьма далека от идеальной, описанной в теории. В частности теория говорит о правильных гексагональных ячейках, в центре которых находится одна пора.
На самом деле, получить такую структуру можно только специальными методами, например, многостадийным анодированием в определенных режимах. Примеры таких "правильных" покрытий приведены на рисунке 11. Более глубокое описание наноструктурированного аноднооксидного будет приведено ниже.
Рисунок 11 — Примеры идеальных и близких к идеалу ячеек пористого слоя в аноднооксидном покрытии на алюминии. Чаще же можно наблюдать более "грязные" варианты. Примеры их были показаны в начале статьи.
Кроме этого, теории не предполагают возможности ветвления пор, что наблюдается в действительности. Рисунок 12 — Пример ветвления пор 4. Особенности роста оксида алюминия при анодировании.
Формирование оксидного слоя протекает на дне пор, где препятствием для прохождения электрического тока служит только тонкий барьерный слой, толщина которого практически не меняется в процессе обработки. С этой точки зрения можно наращивать толщину оксидного слоя без существенного увеличения напряжения на ванне. Образующиеся поры имеют форму конуса, расширяющегося к внешней стороне покрытия, поскольку эта часть дольше подвергается агрессивному воздействию электролита.
Необходимо отметить, что формирование пористой структуры является необходимым условием роста оксидного слоя. Оксид алюминия является плохим проводником электричества, а поры, хотя и заполнены электролитом, имеют весьма малый диаметр, поэтому сопротивление анода во много раз выше сопротивления на катоде и сопротивления электролита. Изменение потенциалов самих электродов вследствие поляризации незначительно по сравнению с прикладываемым напряжением, поэтому изменение напряжения во времени при постоянной плотности тока определяется изменением омического сопротивления анода.
Если проводить процесс при постоянной плотности тока, то есть при постоянной скорости формирования оксида, то рост пленки будет тормозиться возрастающим сопротивлением электролита в порах. Для дальнейшего роста требуется либо увеличение прилагаемого напряжения, либо растравливание пор. На практике преобладает второй фактор.
Этому способствует значительное выделение теплоты в процессе анодного окисления, причем основная часть тепла выделяется в барьерном слое на дне пор. Поэтому рост оксидной пленки при постоянной плотности тока сопровождается непрерывным увеличением скорости растворения оксида. Предельная толщина пленки достигается тогда, когда скорость ее образования под действием электрического тока станет равна скорости химического растворения электролитом.
Чрезмерный перегрев электролита у основания пор и местное повышение его агрессивности может привести к растравливанию оксидного слоя и получению некачественных покрытий с повышенной пористостью и слабой адгезии к металлу. Скорость химического растворения оксида алюминия сравнительно велика, особенно в агрессивных растворах серной кислоты. Растворение оксида выражается не только в стравливании поверхностного слоя формирующегося покрытия, но и в увеличении его пористости.
Присутствие в алюминиевых сплавах меди и магния также несколько увеличивает скорость растворения оксида в серной кислоте. Таким образом, соотношение скоростей формирования оксида и его химического растворения предопределяет и толщину и структуру получаемых анодно-окисных покрытий на алюминии. Ввиду того, что образующийся оксидный слой имеет высокое сопротивление, электрический ток в процессе оксидирования автоматически перераспределяется на те участки, где сопротивление меньше.
Позже появился стандарт анодирования металла, который успешно применяется в современном авиастроении. В состав покрытия входят два компонента: органический; Краска, нанесённая в соответствии со стандартом, очень устойчива к истиранию и другим механическимповреждениям. Технология анодирования На сегодняшний день наибольшее распространение получил процесс сернокислого анодирования алюминия. Его суть в следующем: Деталь и катод, изготовленный из свинца, помещаются для очистки от примесей и масел в ванну с электролитом — серной кислотой H2 SO4. Производится окончательная промывка в растворе каустика. На поверхности детали из алюминия создаётся тончайший оксидный слой. Скорость роста анодного слоя на поверхности металла неравномерна и очень невысока. При меньших показателях слой получается практически бесцветным. Большие значения катодной плотности отношения размера катода к величине обрабатываемой поверхности вызывают затруднения при обработке массивных деталей — появление прогаров и растравливание. Оптимальная площадь катода — х2 по отношению к размеру обрабатываемой детали.
Также очень важно контролировать зажим и электрический контакт детали с подвеской. Кроме серной кислоты в качестве электролита при анодировании могут использоваться другие вещества и соединения: щавелевая кислота; ортофосфорная кислота.
анодирование
Анодирование металла выполняется с целью улучшения его прочностных и эстетических качеств, повышения коррозийной устойчивости и срока службы. Что такое анодирование алюминиевого профиля. Если обратиться к научным терминам, то анодирование представляет собой процесс создания оксидной пленки на поверхности металлов и сплавов путём их анодной поляризации в проводящей среде. Что такое анодированная металлическая поверхность. Название анодирования носит процесс, протекающий при использовании электролита и электрического тока различной величины и позволяющий получить на изделии прочную оксидную пенку. Анодирование металла выполняется с целью улучшения его прочностных и эстетических качеств, повышения коррозийной устойчивости и срока службы. Что такое анодирование и в чем заключаются преимущества анодированных металлоконструкций от не прошедших такую обработку?
Технология анодирования металла, способы покрытия
Анодирование (синонимы: анодное оксидирование, анодное окисление) — процесс создания оксидной плёнки на поверхности некоторых металлов и сплавов путём их анодной поляризации в проводящей среде. Анодирование образует защитную пленку за счет воздействия на металл электролиза. Анодирование алюминия — наиболее эффективный способ защиты поверхности профиля от коррозии, исключающий отслоение покрытия и подпленочную коррозию. Что такое анодирование и зачем оно нужно? Анодирование является универсальным методом защиты металлов от коррозии, а также технологией, позволяющей подготовить их к окраске. Анодирование алюминия или анодное окисление – процесс создания на поверхности металла оксидной пленки.
Подробно об анодировании-нужно ли анодирование на деталях из алюминия? Важно знать про анодирование
Травление обеспечивает устранение всех мелких дефектов поверхности, делая её гладкой и ровной. После завершения этого этапа остатки раствора тщательно удаляют. Анодирование После тщательной подготовки заготовки из алюминия помещают в раствор с электролитами. Затем через резервуар пропускают ток мощностью от 30 до 300 Ампер на м2. Выбор мощности зависит от размера обрабатываемой поверхности и концентрации раствора. В результате этого воздействия на поверхности изделий образуется анодный оксидный слой. Алюминий промывают в деионизованной воде, чтобы удалить остатки ионов, которые могут оставить пятна. Добавление цвета к анодированной заготовке Анодированная поверхность пористая, поэтому хорошо поддаётся окрашиванию.
Этот этап не является обязательным, однако часто осуществляется, чтобы получить более привлекательное изделие. Герметизация После основных этапов заготовку погружают в раствор ацетата никеля, чтобы заполнить образовавшиеся поры и герметизировать полости на её поверхности. В результате получается изделие с гладкой, однородной структурой. Технологии Анодирование алюминия проводится разными способами. У каждой технологии есть особенности, плюсы и минусы. На свойства поверхности влияет плотность тока и температура электролита. Чем выше плотность тока и ниже температура, тем твёрже получается оксидная плёнка.
При высокой температуре получается мягкое и пористое покрытие, которое хорошо поддаётся окрашиванию. Рассмотрим технологии подробнее. Твердое анодирование Твердое анодирование — это способ обработки, при котором в роли электролита выступает не только раствор серной кислоты H2SO4, а сразу несколько кислот.
Наибольшее распространение для анодирования алюминиевых деталей получил сернокислый процесс. Оксидная плёнка при повышенных температурах бесцветная, тонкая и рыхлая, что позволяет окрашивать её практически любыми красителями. Пониженные температуры позволяют получить толстые плотные оксидные плёнки с естественной окраской как правило золотистых оттенков. При получении описанным способом анодный оксид алюминия получается пористым, поэтому после анодирования часто применяют дополнительные методы обработки с целью закупорить поры. Обычно деталь длительно обрабатывают паром или кипятят в воде.
Алюминий быстро окисляется, в процессе чего на нем образуется защитная пленка, делающая его более инертным. Но такой естественной защиты недостаточно для предотвращения коррозии. Чтобы материал был более устойчивым к коррозии, стал тверже и прослужил дольше, его покрывают слоем специальной краски или проделывают оксидирование искусственное образование защитной пленки на поверхности. В свою очередь, процесс оксидирования делится на 2 подвида: химическое воздействие раствором хрома и непосредственно само анодирование методом поляризации в электролите. Разновидности анодирования В независимости от того факта, что данный металл самый распространенный и его широкого применяется в промышленности, он имеет один существенный недостаток, это неустойчивость к механическим воздействиям.
Основным требованием является то, что они должны иметь возможность образовывать только один оксид. Он должен обладать максимальным уровнем устойчивости. Если металл обладает способностью образовывать сразу несколько оксидов, это может привести к тому, что пленка просто начнет трескаться и не появится защитного эффекта. Кроме того оксидная пленка на поверхности металлов должна обладать пористой структурой. Это необходимо для того, чтобы электролиты лучше в нее проникали. В результате получается, что лишь небольшая часть всех, имеющихся на земле металлов, способны удовлетворять, данным параметрам.
Анодированные украшения: особенности технологии, советы по выбору и уходу
Фирменное покрытие Kashima Coat на вилках Fox Factory. При желании также всегда можно найти мастера, готового анодировать детали велосипеда в разные цвета, например, если вы хотите фиолетовый вынос или красный руль. Анодировке поддается большинство алюминиевых деталей, но обычно на анодирование приносят втулки, рули, звезды, выносы, рулевые и подседельные штыри. При желании можно анодировать и раму, например, можно встретить людей, которые анодируют коромысло своего двухподвеса. Кроме того, алюминиевую деталь можно анодировать титаном и получить цвет Oil Slick, он же Petrol - нефтяное пятно, если переводить на наш язык. На выходе получается целая радуга ярких цветов:.
Закрепление: гидротермальная обработка для упрочнения оксидной пленки.
Оно широко используется в авиастроении для каркасов и элементов обшивки самолетов от коррозии. В электронике - придает алюминиевым деталям повышенные изоляционные свойства. В архитектуре обработанные таким способом фасадные панели выделяются долговечностью и привлекательностью. В производстве спортивного инвентаря анодированные компоненты обеспечивают устойчивость к агрессивным условиям внешней среды. Преимущества и недостатки Несмотря на широкое применение, данный метод имеет как достоинства, так и отрицательные моменты. Преимущества: Повышение коррозийной стойкости: пленка из оксида предотвращает прямой контакт с окружающей средой, защищая его от ржавчины и других вариантов коррозийной деструкции. Износостойкость: обработанная деталь становится более устойчивой к истиранию благодаря увеличению твердости.
Механическая обработка подразумевает очищение поверхности, ее шлифовка и обезжиривание. Затем изделие сначала помещают в щелочной раствор, где происходит так называемое "травление", а после - в кислотный, для осветления изделия. Последний шаг - промывка изделия. Промывка проводится в несколько стадий, так как крайне важно удалить остатки кислоты даже в труднодоступных участках изделия. Химическое анодирование алюминия - изделие прошедшее первичную обработку подвешивают на специальные кронштейны и помещают в ванну с электролитом между двумя катодами. В качестве электролитов могут выступать растворы серной, щавелевой, хромовой и сульфосальциловой кислот иногда с добавлением органической кислоты или соли.
Серная кислота - самый распространенный электролит, однако он не подходит для сложных изделий с мелкими отверстиями или зазорами. Для этих целей лучше подходят хромовые кислоты. Щавелевая кислота в свою очередь создает наилучшие изоляционные покрытия разных цветов. Вид, концентрация, температура электролита, а также плотность тока напрямую влияют на качество анодирования.
При получении описанным способом анодный оксид алюминия получается пористым, поэтому после анодирования часто применяют дополнительные методы обработки с целью закупорить поры.
Обычно деталь длительно обрабатывают паром или кипятят в воде. Качественно анодированные детали считаются хорошими изоляторами для напряжений до 100 В, при условии целостности оксидной плёнки, которая относительно нестойкая по отношению к грубым механическим воздействиям, к примеру, она может быть легко поцарапана острым металлическим предметом. Анодирование магния[ править править код ] Магний и его сплавы обладают низкой коррозионной стойкостью, поэтому их защищают анодными пленками оксида магния. Используются растворы, состоящие из бихромата или перманганата, хромового ангидрида или фторида и гидроксида натрия.