Что такое анодирование?

Анодирование: определение и различные типы

Анодирование — это электрохимический процесс, используемый для повышения износостойкости материала. Он также повышает коррозионную стойкость, что приводит к улучшению внешнего вида за счет изменения отделки поверхности цветных металлов, таких как медь, титан, марганец, магний, цинк и нержавеющая сталь.

Процесс анодирования заключается в нанесении тонкой оксидной пленки на поверхность металла с помощью электрохимического процесса. Металл действует как анод в растворе кислотной ванны, и затем через ванну пропускают электрический ток, вызывая образование прочно прилипшего оксида металла на поверхности анода.

Существует три основных типа анодирования: тип I (хромовая кислота), тип II (серная кислота) и тип 3 (твердое покрытие). Эти методы различаются типом используемой кислоты и толщиной получаемой пленки.

В этой статье мы обсудим виды анодирования, дадим пошаговое описание процесса анодирования и рассмотрим преимущества и недостатки анодирования.

Что такое анодирование?

Анодирование — это электрохимический процесс, при котором металлическая поверхность превращается в устойчивую к коррозии, долговечную и эстетически привлекательную поверхность. Процесс анодирования помогает защитить металл от износа и коррозии, а также улучшить его внешний вид.

Когда впервые было использовано анодирование?

Анодирование впервые было широко использовано для защиты гидросамолетов, сделанных из раннего алюминиевого сплава, называемого дюралюминием, от коррозии в морской воде.

Двое британцев, Бенгоу и Стюарт, подали заявку на патент на этот метод в 1923 году, и в том же году было внедрено промышленное анодирование. В 1927 году был запатентован новый процесс на основе серной кислоты, который остается наиболее распространенным методом анодирования, используемым сегодня.

Как работает анодирование?

Анодирование — это процесс создания тщательно контролируемого, плотно прилегающего слоя оксида на поверхности алюминия или другого цветного металла. Этот процесс работает с использованием электрического тока, чтобы заставить оксидный слой образоваться на заготовке.

Заготовка действует как анод, притягивая к себе отрицательно заряженные ионы кислорода. Эти анионы кислорода поступают из кислого электролита.

Движущей силой для создания отрицательно заряженных ионов являются электроны, испускаемые катодом, который обычно изготавливается из алюминиевого сплава Т-6063, хотя он может быть изготовлен из других инертных проводящих материалов.

Положительно заряженные ионы водорода, образующиеся из электролита, одновременно с отрицательно заряженными ионами кислорода восстанавливаются (принимают электроны) на катоде. Цепь дополняется источником питания и проводкой к аноду и катоду вне резервуара для анодирования.

В чем важность анодирования?

Анодирование дает металлу множество ключевых преимуществ. Наиболее важными преимуществами являются повышенная износостойкость, повышенная защита от коррозии и эстетические улучшения. Анодирование создает тонкий слой оксида на поверхности металла, который намного более устойчив к износу, а также защищает от коррозии.

Поверхность, созданная в процессе анодирования, также делает металлы более подходящими для окрашивания и окраски, позволяя преобразовывать металлические поверхности в различные цвета. В отличие от других металлических покрытий, анодирование позволяет металлу сохранить свой металлический вид.

Какие материалы можно анодировать?

Наиболее распространенными анодированными материалами являются алюминий и алюминиевые сплавы, но процесс анодирования можно применять и к другим металлам, таким как медь, титан, марганец, магний, цинк и нержавеющая сталь.

Какой материал анодируется чаще всего?

Алюминий является наиболее часто анодируемым материалом. Анодирование алюминия — популярная профилактическая мера, защищающая поверхность металла от коррозии и износа.

Поверхность анодированного алюминия в три раза прочнее, чем у обычного алюминия, и она не отслаивается, не отслаивается и не отслаивается даже после окрашивания.

Продукт никогда не будет ржаветь, тускнеть или подвергаться атмосферным воздействиям благодаря контролируемому слою окисления алюминия, полученному анодированием.

Какие цвета можно окрасить металл при анодировании?

Анодированные поверхности могут быть окрашены в любой оттенок. Однако не все красители одинаковы, и есть несколько цветов, которые используются чаще, чем другие.

Красный, синий, зеленый, черный, желтый, фиолетовый и оранжевый цвета являются одними из наиболее часто используемых цветов анодирования. Их популярность в основном обусловлена ​​их низкой стоимостью и простотой изготовления.

Как анодировать алюминий

Алюминий можно анодировать, выполнив следующие действия:

1. Предварительная обработка: очистите алюминиевый компонент или лист перед тем, как поместить его в ванну с кислотой. Желаемый внешний вид может быть достигнут путем применения либо яркой, либо сатиновой отделки. Легкое травление используется для получения сатинированной поверхности — ровной матовой поверхности. С другой стороны, блестящая отделка достигается с помощью светлого анодирования погружением, когда используется раствор фосфорной и азотной кислоты.

Алюминиевые профили с глянцевой или матовой отделкой обеспечивают безупречную гладкую поверхность для анодирования. Очистку алюминия также можно выполнить, погрузив алюминий в раствор для удаления жира перед промывкой в ​​​​горячей воде, чтобы подготовить его к использованию в качестве анода.

2. Анодирование: в зависимости от используемого метода анодирования алюминий помещают либо в ванну с хромовой кислотой, либо в ванну с серной кислотой. Материал должен быть погружен в ванну с кислым электролитом, пока через него протекает электрический ток, чтобы образовался анодный оксидный слой. После завершения процесса изделие можно вынуть из ванны, почистить и высушить.

3. Окрашивание: после анодирования детали могут быть окрашены в любой желаемый цвет. Существует множество методов окрашивания анодированного алюминия. Электролитическое окрашивание заключается в замачивании анодированного алюминия в растворе неорганических солей металлов.

Эта ванна получает электрический ток по мере того, как соли металлов окисляются в порах слоя оксида алюминия. Окончательный цвет окрашенного металла зависит от химического состава ванны и времени, проведенного под водой.

Золото, черный, прозрачный, коричневый, бронза и никель являются распространенными анодированными цветами. Некоторые предприятия, использующие передовые технологии, также обеспечивают подбор цвета и индивидуальное анодирование цвета.

4. Герметизация: Металл герметизируется в процессе анодирования, чтобы предотвратить коррозию и утечку воды. Существует три метода герметизации анодированных алюминиевых профилей: холодная герметизация, горячая герметизация или их комбинация. Герметизация металла предотвращает появление царапин или пятен на поверхности.

Какие бывают виды и типы анодирования?

Наиболее распространенные типы анодирования включают анодирование хромовой кислотой типа I, анодирование серной кислотой типа II и твердое анодирование типа III. Другие менее распространенные методы анодирования включают анодирование фосфорной кислотой и титаном. Наиболее распространенные процессы анодирования перечислены и описаны ниже:

Тип I — анодирование хромовой кислотой

Из трех основных типов анодирования анодирование хромовой кислотой (тип I) дает самый тонкий оксидный слой от 0,00002 до 0,0001 дюйма. При правильном уплотнении оксидный слой, полученный анодированием хромовой кислотой, обеспечивает алюминию уровень коррозионной стойкости, аналогичный более толстым слоям, полученным другими методами анодирования, такими как серная кислота или твердое покрытие.

Из-за того, что слой покрытия тоньше, оксидные покрытия типа I поглощают меньше цвета при окрашивании, и покрытие имеет сероватый оттенок. Этот сероватый оттенок ограничивает использование анодирования хромовой кислотой в качестве декоративной отделки. Тем не менее, покрытие Типа I можно окрасить в черный цвет и применить его для защиты корпусов оптических компонентов.

Некоторые из ключевых особенностей анодирования хромовой кислотой включают в себя: хорошее сцепление клеев с другими объектами и непроводящие электричество свойства. Анодирование хромовой кислотой часто используется для аэрокосмических компонентов, сварных компонентов или в качестве основы для дополнительной окраски.

Тип II — анодирование серной кислотой

Тип II (серная кислота) является наиболее популярным методом анодирования. Пленки, полученные сернокислотным анодированием, имеют толщину от 0,0001 до 0,001 дюйма. Накопление оксида изменяет поверхность детали, делая ее подходящей для ситуаций, когда необходимы стойкость к истиранию и твердость.

Красочная отделка поверхности алюминия и родственных сплавов достигается за счет использования пористости сернокислотных покрытий перед герметизацией. Пористый оксид алюминия легко впитывает красители.

Герметизация анодно-оксидной пленки после нанесения красителя помогает избежать выцветания детали во время использования. Несмотря на то, что в целом цветостойкие, цветные анодированные пленки имеют склонность к выцветанию при постоянном воздействии УФ-излучения.

Некоторые из вариантов цвета, доступных с этой техникой анодирования, включают: черный, серый, коричневый, красный, синий, зеленый и золотой.

По сравнению с другими методами анодирования, при сернокислотном анодировании используются менее дорогие химические вещества, меньше энергии и меньше времени для достижения желаемой толщины. Также возможна отделка большего количества типов сплавов.

Другие преимущества этого метода заключаются в том, что он дает более прочное покрытие, чем анодирование хромовой кислотой, и дает четкую и естественную отделку, что позволяет добавлять другие цвета при окрашивании.

Обработка отходов процесса анодирования Типа II также дешевле и проще, чем обработка отходов анодирования хромовой кислотой. Общие области применения анодирования типа II включают оптические и электронные детали, корпуса гидравлических клапанов и корпуса для электроники и компьютеров.

Тип III — твердое анодирование

Анодирование с твердым покрытием обычно применяется с использованием электролита на основе серной кислоты. При этом образуется значительно более плотный и толстый оксидный слой, чем при сернокислотном анодировании.

Процесс твердого анодирования рекомендуется для применений, требующих превосходной стойкости к истиранию в агрессивных средах. Это также может быть полезно в тех случаях, когда требуется лучшая электрическая изоляция.

Поскольку анодированные покрытия типа III могут быть достаточно толстыми, их можно использовать для восстановления износостойких покрытий или для восстановления компонентов, не соответствующих техническим требованиям.

Некоторые из ключевых характеристик твердых анодированных покрытий включают в себя: повышенную износостойкость по сравнению с другими типами анодированного покрытия, электрически непроводящую поверхность, возможность фиксации изношенных поверхностей алюминия путем создания однородного слоя на поверхности и улучшенную смазку для скольжения.

Анодирование с твердым покрытием можно использовать для клапанов и поршней, скользящих деталей, зубчатых колес, шарнирных соединений, электроизоляции, взрывозащитных экранов и многого другого.

Каковы преимущества анодирования?

В таблице 1 перечислены преимущества анодирования: