Полное руководство по анодированию алюминия

Алюминий является популярным материалом во многих отраслях производства деталей из-за его превосходных механических свойств, множества сплавов, низкой стоимости и доступности. Тем не менее, он подвергается поверхностной обработке посредством анодирования для повышения твердости, коррозионной стойкости, а иногда и эстетики.

Процесс анодирования алюминия является заслуживающим доверия промышленным методом обработки поверхности, поскольку позволяет получить долговечный и красивый продукт. Однако у вас могут возникнуть трудности с этим процессом без достаточного химического опыта. В результате эта статья расскажет вам об анодировании алюминия, о том, как оно работает, о его преимуществах и последующем применении.

Что такое Анодирование алюминия?

Анодирование алюминия — это процесс анодирования, адаптированный к алюминиевым сплавам. Это электрохимический процесс, включающий покрытие алюминиевой детали слоем твердого, устойчивого к коррозии и износу оксида алюминия. В результате детали из анодированного алюминия обладают превосходной долговечностью, устойчивостью к коррозии, износостойкостью, блестящей отделкой и, если применимо, различными цветами, улучшающими эстетику детали.

Анодирование алюминиевых деталей – это уникальная технология, поскольку, в отличие от других методы обработки поверхности, в процессе процесса происходит добавление к материалу защитных чехлов.

Важность анодирования алюминия в различных отраслях промышленности

Анодирование алюминия используется производителями деталей, которые полагаются на материалы цветных металлов, такие как алюминий. В этом разделе мы обсуждаем важность этого процесса для различных отраслей.

Аэрокосмическая индустрия

В аэрокосмической промышленности используются детали из алюминия из-за их прочности и легкости. Однако отделка из анодированного алюминия улучшает защиту от коррозии и твердость без ущерба для соотношения прочности и веса. Следовательно, анодирование алюминия является популярным вариантом обработки поверхности компонентов самолетов.

Автомобильная

Автомобильная промышленность использует алюминиевые материалы для изготовления таких деталей, как колеса и компоненты двигателя. Поскольку детали часто подвергаются воздействию внешней среды, это может привести к ржавлению или коррозии. Анодированное алюминиевое покрытие обеспечивает дополнительный уровень защиты от коррозии. Поэтому отрасль больше полагается на него из-за его прочности и долговечности. Кроме того, он допускает различные варианты цвета, что может улучшить эстетику.

Архитектура

Поскольку анодированные алюминиевые детали устойчивы к коррозии, не ржавеют и не подвержены коррозии и могут иметь различные цветовые варианты, они привлекательны для красивого экстерьера или интерьера конструкции.

Архитектурная и строительная отрасль полагается на способность этого процесса обеспечивать различные варианты цвета и текстуры, а также на его превосходные механические свойства, такие как высокое соотношение прочности и веса.

Потребительские товары

Потребительские товары часто представляют собой сочетание качества, эстетики и функциональности, и все это может обеспечить анодирование алюминия. Анодирование — это экологически чистый и универсальный процесс, о чем свидетельствует популярность изделий из анодированного алюминия при изготовлении микроволновых печей, кофеварок и других потребительских товаров. Производители могут использовать процесс анодирования, чтобы обеспечить непревзойденную красоту, долговечность и долговечность.

Секторы товаров для дома

В товарах для дома также используются анодированные детали из-за их долговечности и эстетической привлекательности. Следовательно, такие продукты, как алюминиевые абажуры и декоративные элементы, излучают роскошь без ущерба для их качества, долговечности и легкости.

Как работает анодирование алюминия?

Анодирование алюминиевой детали — это многоэтапный процесс, направленный на улучшение свойств детали, таких как твердость, коррозионная стойкость и эстетика. Ниже приведена пошаговая процедура того, как это работает:

Уборка

Очистите необработанную алюминиевую поверхность с помощью мягкого моющего средства и тампона, чтобы удалить загрязнения, такие как грязь, жир или масла. Правильная очистка улучшит адгезию анодного покрытия к алюминию и обеспечит качественное покрытие.

Предварительная обработка

Предварительная обработка позволит удалить поверхностные загрязнения, не удаленные на этапе очистки, неровности поверхности и излишки легирующих элементов. Травление позволяет очистить и удалить неровности поверхности, а удаление пятен позволяет удалить грязь (тонкие слои легирующих элементов) с алюминиевых компонентов.

анодирование

Погрузите алюминиевую деталь в электролитическую систему с ванной, содержащей кислоту (хромовую или серную кислоту, в зависимости от типа анодирования), алюминиевую деталь в качестве анода (алюминиевый анод) и инертный материал, например нержавеющую сталь, в качестве катода.

Прохождение постоянного тока (DC) через раствор электролита приведет к выделению ионов кислорода. При этом алюминиевый анод переходит в раствор и становится ионами алюминия. Ион кислорода и катионы алюминия вступают в реакцию с образованием слоя покрытия из оксида алюминия (Al2O3), осаждаемого на поверхности детали.

Краткое описание электрохимического процесса на каждом электроде приведено ниже:

электролит

H₂SO₄ → Н

На алюминиевом аноде

Окисление атомов алюминия происходит на аноде.

2Al_(S)+ 3H₂O_(Водно)→Аль₂O_3​(а) + 6H⁺_(Водно) + 6e^-

На катоде

Восстановление происходит на катоде

6H⁺_(Водно) + 6e^- → 3ч_{2 (г)}

Полное уравнение

Полная электрохимическая реакция:

2Al_(S)+ 3H₂O_(Водно)→Аль₂O_3​(а) + 6H_{2 (водно)}

Когда алюминий переходит в раствор, он образует микроскопическую бороздку или пору, размер и форма которой зависит от металлического сплава, а глубина - от температуры, концентрации раствора и контроля напряжения.

Оксидное покрытие зависит от типа кислотного анодирования, напряжения и продолжительности. Кроме того, более толстые покрытия обеспечивают лучшую коррозионную стойкость и более высокую твердость поверхности.

Окраска (если применимо)

Возможна персонализация компонентов из анодированного алюминия путем добавления цвета во время или после процесса анодирования. Это предполагает введение красителей или пигментов в его микроскопические канавки, созданные в результате электрохимического процесса.

Окраска анодированного алюминия достигается за счет:

• Электролитическая окраска
• Окрашивание погружением
• Интегральная окраска
• Интерференционная окраска

Уплотнение

Загерметизируйте деталь горячей водой (200°F или 93°C), что приводит к образованию кристаллов гидратированного оксида алюминия, ответственных за герметизацию пор. Другие методы включают процессы паровой и химической герметизации. Герметизация позволяет зафиксировать красители/красители и повысить долговечность и устойчивость готовых деталей к коррозии.

Виды анодирования алюминия

Анодирование алюминия имеет три типа с разными характеристиками из-за разных материалов, электродов и напряжения. Изготовление качественной анодированной детали требует знания трех типов анодирования, которые описаны ниже:

Тип I (анодирование хромовой кислотой)

Анодирование типа I, также известное как анодирование светом или хромовой кислотой, использует хромовую кислоту в качестве электролита с другими установками, ранее объясненными константой.

При прохождении тока через электролит атомы алюминия покидают поверхность детали, оставляя микроскопические канавки, реагируя с кислородом и образуя защитный оксидный слой толщиной примерно от 0.08 до 0.25 мкм.

Анодирование типа I предлагает больше декоративных применений. Тем не менее, анодированные детали типа I обладают лучшей устойчивостью к нагреву и коррозии по сравнению с деталями из неанодированного алюминия.

Анодирование серной кислотой типа II

Анодирование типа II или серной кислоты аналогично анодированию типа I. Единственное отличие заключается в использовании серной кислоты вместо хромовой кислоты.

Более высокая активность серной кислоты приводит к образованию более глубоких канавок, что приводит к более толстому оксидному слою (2.54–25 мкм), чем у деталей типа I. Следовательно, анодированные детали типа 2 имеют лучшие механические свойства, чем неанодированные и анодированные детали типа 1. Более того, формирование более глубокой канавки означает, что детали лучше удерживают краску.

Анодирование твердого покрытия типа III

Анодирование типа III или твердого покрытия — это передовая технология с использованием высокого напряжения и серной кислоты. Он создает оксидный слой на 25–150 микрон толще, чем другие типы анодирования. Кроме того, оксидный слой чрезвычайно тверд: его поверхностная твердость составляет 70 С по шкале Роквелла или выше, чем у основного алюминия с твердостью 60 по Роквеллу С.

Компоненты из анодированного алюминия типа III используются при производстве тяжелых деталей из-за их высокой стойкости к истиранию и превосходной коррозионной стойкости.

Различия между типом I, типом II и типом III Анодирование алюминия Обработка

Основное различие между двумя типами процессов анодирования алюминия связано с использованием разных материалов, электродов и энергии. В таблице ниже показано краткое описание их различий:

Объекты	Тип-I (хромовыйAcid)	Тип-ll (серныйAcid)	Тип III (ЖесткийАнодировать)
Приложения	Декоративный	Декоративный	Устойчивость к коррозии
КоррозияСопротивление	Хорошо	Хорошо	Прекрасно
Толщина покрытия	0.08-0.25 um	2.54-25 um	12.7-80 um
Износостойкость	Не очень	Умеренная	Прекрасно
пористость	Низкий	От умеренного до высокого	High
Экологичность	Нет	Да	Да
Внешний вид	Первичное покрытие	Прозрачный или окрашенный	Жесткий прозрачный или твердый черный

Как определить, что процесс анодирования успешен

Успешно анодированная деталь пройдет четыре испытания.

Проверьте матовую поверхность

Подержите анодированную деталь под солнечным светом и проверьте, нет ли матового покрытия, образованного микроскопическими канавками. Отсутствие матового покрытия может указывать на незавершенный или неудачный процесс анодирования. В целом, матовое покрытие не является заключительным испытанием.

Испытание на устойчивость к царапинам

Поцарапайте детали острым предметом, например твердым гвоздем. Полностью анодированный компонент будет устойчивее к царапинам, чем алюминий без покрытия. Однако степень твердости зависит от алюминиевого сплава и типа анодирования. Например, анодированные детали типа 3 обладают самой высокой устойчивостью к царапинам.

Вихретоковый тест

Использование вихретокового толщиномера покажет завершение процесса анодирования и толщину покрытия. Выберите тестер, очистите анодированную деталь, отрегулируйте настройки датчика в соответствии с точностью и чувствительностью алюминиевого сплава и протестируйте деталь. Неудачно анодированный компонент будет иметь нестабильное электромагнитное поле.

Тест проводимости

Используя простой вольтметр, вы можете проверить успешность процесса анодирования. Очистите анодированную деталь и проверьте ее. Значительное отклонение проводимости детали указывает на проблемы с процессом. Вы также можете использовать визуальный осмотр для перекрестной проверки детали.

Преимущества анодированного алюминия по сравнению с неанодированным алюминием

Анодирование алюминия имеет такие преимущества, как повышенная коррозионная стойкость и лучшая эстетика, что делает его лучше других методов. Преимущества включают в себя:

Повышенная Cоррозия Resistance

Анодирование алюминиевой детали повышает коррозионную стойкость за счет образования инертного оксидного покрытия. Поэтому они более устойчивы к химическим реакциям даже при высоких температурах, чем неанодированная алюминиевая деталь.

Увеличенный Surface Hжар и Dустойчивость

Оксидное покрытие тверже базового алюминия. Следовательно, анодированные детали имеют более высокую твердость поверхности и долговечность. Однако твердость зависит от типа анодирования: анодирование типа 3 достигает некоторых сталей для режущих инструментов.

Улучшенный Aэстетический Aппел

Анодирование алюминиевой детали улучшит ее эстетическую привлекательность, предлагая красивую отделку, которая дополняет ее использование по сравнению с базовым алюминием с его матовой отделкой.

На заказ Cзапах Options

Принцип цвета применим и к процессу анодирования, хотя и с небольшим дополнением. Анодирование цветов являются субтрактивными, т. е. после отражения света от детали анодированная пленка передает свет на нижележащую алюминиевую подложку, которая также отражает его на пленку и наружу.

Это означает, что пленка является скорее фильтром и играет важную роль в подборе цветов.

Чтобы выбрать вариант цвета, вам необходимо обратить внимание на марку алюминия, поскольку каждая марка алюминия имеет свой цвет и оттенки, тип отделки, тип доступных красителей, слоистость и части кристаллической природы, которые влияют на отражение света. .

Electrical IИзоляция Benefits

Оксидное покрытие обладает изоляционными свойствами, что делает детали подходящими для деталей, требующих снижения электропроводности, например, в электронных корпусах.

Легче чистить

Анодированные детали легче чистить, поскольку покрытие герметизирует материалы, предотвращая их реакцию с химическими чистящими средствами. Однако использование сильных химикатов может постепенно привести к повреждению деталей.

Недостатки анодирования алюминия

Несмотря на то, что превосходные свойства анодированных деталей делают их рекомендуемым процессом обработки поверхности. Некоторые недостатки могут ограничить его использование. Они включают:

Ограничено алюминием и его сплавами.

Анодирование подходит только для цветных металлов, таких как алюминий, магний и титан. Эти материалы могут образовывать оксиды, которые являются твердыми и устойчивы к коррозии.

Ограничения по толщине

Анодированные детали имеют тонкий слой. Анодирование создает тонкий слой оксида толщиной от 0.08 до 80 мкм, в зависимости от типа анодирования, поскольку более толстое анодированное покрытие повышает коррозионную стойкость и твердость. Однако это может повлечь за собой высокие затраты, что приведет к использованию других процессов. Напротив, более тонкое анодированное покрытие также является дорогостоящим из-за необходимости строгого контроля для его достижения.

Износ со временем

Анодированные детали могут со временем изнашиваться, особенно в условиях интенсивного износа, когда они подвергаются истиранию, воздействию агрессивных химикатов или условий окружающей среды.

Алюминиевые сплавы для анодирования

Ниже приведены распространенные анодируемые алюминиевые сплавы, их компоненты, свойства и применение.

Серия 1000 (чистый алюминий)

Сплавы этой серии содержат 99% алюминия и примеси железа и кремния. В результате они обладают высокой электропроводностью, отличной коррозионной стойкостью и гибкостью. Анодирование чистого алюминиевого сплава позволяет получить прозрачные или полупрозрачные покрытия и улучшить его твердость и устойчивость к коррозии. Разрешения применимы при изготовлении электрических компонентов (например, разъемов, проводки), паспортных табличек и вывесок.

Серия 2000 (алюминиево-медные сплавы)

Сплавы серии 2000 содержат алюминий и медь (от 2% до 7%). Они также могут содержать небольшое количество марганца и магния. Сплавы прочные, поддаются механической обработке и умеренно устойчивы к коррозии.

Анодирование сплава улучшит коррозионную стойкость и износостойкость. Кроме того, он обеспечивает лучшую декоративную отделку, следовательно, его применение в архитектуре и автомобилестроении.

Серия 3000 (алюминиево-марганцевые сплавы)

Серия содержит алюминий и марганец (от 1% до 1.5%). Они обладают хорошей формуемостью, умеренной прочностью и отличной коррозионной стойкостью. Анодирование деталей делает их более подходящими для изготовления таких деталей, как теплообменники, архитектурные панели и фасады.

Серия 5000 (алюминиево-магниевые сплавы)

Сплавы этой серии изготовлены из алюминия и магния (от 2% до 6%) и имеют высокое соотношение прочности к весу и отличную коррозионную стойкость. Анодирование детали улучшит ее коррозионную стойкость и долговечность, но ее анодированная форма применима при изготовлении архитектурных оконных рам и морских деталей, таких как корпус лодки.

Серия 6000 (сплавы алюминия, магния и кремния)

Это сплавы алюминия, магния (0.6–1.2%) и кремния (0.4–1.2%). Они обладают хорошей экструдируемостью, высоким соотношением прочности к весу и отличной коррозионной стойкостью. Сплавы серии 6000 обычно применяются в архитектурных экструзиях, таких как оконные рамы, дверные рамы и автомобильные детали, такие как панели кузова и колеса.

Серия 7000 (алюминиево-цинковые сплавы)

В сплавах 7000 содержатся алюминий и цинк (от 5% до 8%). Они обладают высоким соотношением прочности и веса, усталостной и коррозионной стойкостью. Анодирование повышает устойчивость к коррозии и улучшает качество поверхности для декоративных и аэрокосмических применений, таких как обшивка самолетов и конструкционные компоненты.

Соображения при выборе анодирования алюминия

Процесс анодирования алюминия в настоящее время является популярным методом во многих отраслях производства деталей. Однако выбор процесса должен осуществляться после рассмотрения следующих факторов.

Толщина анодированного слоя

Толщина анодированной детали зависит от алюминиевого сплава и типа используемого анодирования. Базовая толщина дешевле, чем более толстое покрытие, поскольку чем тоньше слой, тем выше стоимость анодирования.

Такая связь обусловлена ​​контролем, опытом, профессионализмом и другими факторами, влияющими на стоимость. Производители деталей часто выбирают более толстые покрытия и используют притирку или хонингование для достижения окончательной толщины.

Габаритные размеры:

Анодирование алюминиевой детали приведет к росту поверхности – внешние диаметры станут больше, а отверстие меньше – из-за слоя оксида алюминия. Степень нанесения покрытия зависит от типа анодирования. Однако, по оценкам, она составляет примерно 50% от общей толщины анодного слоя.

Кроме того, этот процесс непригоден для обработки острых углов, особенно анодирования типа III; следовательно, производители деталей должны учитывать радиусы внешних кромок и внутренних углов.

Проводимость

Анодированные детали являются хорошими изоляторами благодаря изоляционным свойствам покрытия. Однако вы можете замаскировать область, которая должна быть электропроводной, используя прозрачное химическое конверсионное покрытие.

Комбинированные покрытия

Анодирование является обязательным условием для некоторых процессов обработки поверхности, поскольку оно улучшает адгезию и сцепление. Общие процессы постфинишной обработки после анодирования детали включают:

• Покраска для повышения коррозионной стойкости детали и получения цветов, недостижимых с помощью красителей. Микроскопические канавки обеспечивают прилипание краски по сравнению с нанесением краски на неанодированный металл путем окрашивания.
• Тефлоновая пропитка твердых покрытий типа III для снижения коэффициента трения.
• Нанесение никеля и хрома на анодированную алюминиевую деталь для получения эстетически приятного блестящего внешнего вида и повышения коррозионной стойкости.

Цвет и эстетика

Вы можете покрасить анодированные детали для улучшения эстетики, снижения освещенности и идентификации деталей. Однако перед окрашиванием детали необходимо обсудить с поставщиком услуг анодирования следующие вопросы.

Методы окраски

Существует четыре распространенных метода окраски деталей из анодированного алюминия. Они включают:

• Электролитическая окраска предполагает погружение детали в ванну, содержащую соли металлов, пропускание тока через ванну, чтобы металлические отложения заполнили анодные поры. Это может позволить вам получить разные цвета, устойчивые к ультрафиолетовому излучению, хотя это зависит от сплава и продолжительности воздействия.
• Окрашивание погружением включает погружение детали в нагретую ванну с красителем, позволяющую матрице заполнить поры, и использование деионизированной воды для завершения процесса. С помощью этого процесса вы можете получить различные цвета, не устойчивые к ультрафиолетовому излучению.
• Интегральная окраска предполагает интеграцию процесса крашения в процесс анодирования. Это обеспечивает оттенки бронзы и черного цвета и большую стойкость к истиранию.
• Интерференционная окраска включает использование серной кислоты для увеличения размера пор анодированной детали и нанесение в поры металлов разного цвета. Результат обусловлен эффектами оптической интерференции, а не рассеянием света.

Подбор цвета

Подбор цвета может быть сложной задачей, особенно если сборка состоит из нескольких анодированных деталей разных цветов. Вам следует покрасить их вместе, чтобы получить желаемую консистенцию.

Замирание

Покрытия могут выцветать из-за воздействия ультрафиолета и тепла, особенно при использовании органических красителей. Поскольку для многих цветов требуются органические красители, необходимо ориентироваться в оперативном использовании и соответственно выбирать оттенки.

Реакция на краску

Реакция на краску зависит от типа анодирования и последующей толщины. Анодированные детали типа 1 имеют тонкое покрытие, поэтому добиться настоящего черного цвета сложно. Следовательно, деталь будет выглядеть серой даже при использовании черного цвета. Та же проблема наблюдается при толстом покрытии типа III. Наилучшее покрытие достигается при использовании анодирования типа II, что позволяет использовать широкий спектр цветовых решений.

Стоимость соображений

Факторы, влияющие на Стоимость анодирования алюминия детали, включая сложность детали, размер, вариант цвета и желаемую толщину. Эти факторы в дальнейшем влияют на выбор материалов и типа анодирования. Поэтому вам следует учитывать факторы и сопоставлять их с желаемым результатом и бюджетом.

Заключение

Анодирование алюминия — это заслуживающий доверия процесс обработки поверхности, поскольку он гарантирует долговечность и эстетическую ценность готового продукта. Вы можете анодировать алюминиевую деталь, используя подходящие материалы и инструменты, такие как резервуары, химикаты и стабильное электричество. Однако для качественного анодирования рассмотрите возможность использования услуг поставщика услуг по анодированию алюминия.

Обратившись к нам в RapidDirect, вы получаете доступ к качественному процессу анодирования, короткому времени выполнения заказа и простому ценовому предложению — и все это по конкурентоспособной цене. Вы думаете об бесперебойной работе и качественном анодировании алюминия по низкой цене? Связаться с нами!

Часто задаваемые вопросы