L'anodisation est un procédé électrochimique hautement contrôlé qui améliore la couche d'oxyde naturel sur la surface des métaux, principalement l'aluminium et ses alliages.résistant à la corrosion, et une couche d'oxyde anodique esthétiquement polyvalente qui fait partie intégrante du substrat métallique sous-jacent, ce qui la rend supérieure aux peintures ou revêtements qui peuvent être pelés ou éclaboussés.Les processus, des considérations de conception et des applications diverses.
Introduction et principes fondamentaux
L'anodisation est un procédé de passivation électrolytique utilisé pour augmenter l'épaisseur de la couche d'oxyde naturel sur les surfaces métalliques.et de cuivre, il est le plus souvent appliqué à l'aluminium et à ses alliages.
Le principe de base consiste à immerger la partie en aluminium (l'anode) dans un bain d'électrolyte acide et à passer un courant continu à travers le circuit.formant un solideCette couche anodisée est dure, poreuse et liée moléculairement à l'aluminium sous-jacent, offrant une durabilité et une adhérence exceptionnelles.
| Les biens immobiliers | Définition | Implications pour l'utilisation |
| Dureté élevée | Peut atteindre une micro dureté de HV500 et plus. | Excellente résistance à l'abrasion et à l'usure. |
| Stabilité chimique | Inerte et résistante à de nombreux facteurs environnementaux. | Une résistance supérieure à la corrosion. |
| Structure microporeuse | Il contient une forte densité de pores microscopiques. | Permet l'adsorption des colorants et des lubrifiants, ce qui permet la coloration et améliore la fonctionnalité. |
| Isolement électrique | L'oxyde d'aluminium est un bon isolant. | Utile dans les applications électriques et électroniques. |
| Propriétés thermiques |
Point de fusion élevé (jusqu'à 2320K pour l'anodisation dure). |
Convient pour les environnements à haute température. |
Le procédé d'anodisation: une analyse progressive
Le processus d'anodisation se compose de plusieurs étapes critiques, chacune essentielle pour obtenir une finition de haute qualité.
Pré-traitement
La qualité de la finition anodisée finale dépend fortement de la préparation initiale de la surface.
Nettoyage et dégraissage:Élimination des huiles, graisses et autres contaminants à l'aide de nettoyants alcalins ou acides.
Pour la gravure: Immersion dans une solution caustique (p. ex. hydroxyde de sodium) pour éliminer les imperfections de surface mineures et créer une finition mate (satin) uniforme.
Polissage/éclaircissement chimique: Pour les applications décoratives nécessitant une finition miroir, les pièces sont traitées dans un bain chimique (par exemple, mélange d'acide phosphorique et d'acide nitrique) pour obtenir une surface très réfléchissante avant l'anodisation.
Électrolytes et types d'anodisation
Les paramètres spécifiques de l'électrolyte et du processus déterminent le type de couche anodique formée.
- Type I: Anodisation à l'acide chromique (CAA): utilise un électrolyte d'acide chromique. Produit un revêtement plus fin et opaque, excellent pour la résistance à la corrosion et moins poreux que les autres types.Il est également efficace pour détecter les défauts de surfaceCependant, les préoccupations environnementales et sanitaires concernant le chrome hexavalent ont réduit son utilisation.
- Type II: Anodisation à l'acide sulfurique (SAA): méthode la plus courante, utilisant un électrolyte d'acide sulfurique.revêtement transparent, très adapté à la teinture et offrant une bonne résistance à la corrosion et à l'usureIl est largement utilisé à la fois pour des applications décoratives et fonctionnelles.
- Type III: Anodisation dure (Hardcoat): également effectuée dans l'acide sulfurique (ou mélanges spécialisés d'acide organique/acide sulfurique), mais à des températures plus basses et des densités de courant plus élevées.Ce procédé permet de produire une couche extrêmement épaisse (souvent de 25 à 150 μm), dense et résistant à l'usure avec une apparence gris foncé à noir.
| Paramètre | Type I (chromique) | Type II (sulfurique) | Type III (tissé) |
| Épaisseur du revêtement | 1 à 8 μm | 5 à 25 μm | 25 à 150 μm |
| Apparence | Opaque, gris | Transparent, facilement teint | Gris foncé à noir |
| Principaux avantages | Résistance à la corrosion, résistance à la fatigue | Excellent équilibre des propriétés, de la teinture | Dureté extrême et résistance à l'usure |
| Applications typiques | Structures aérospatiales, composants essentiels | Produits électroniques de consommation, garnitures automobiles | Équipement militaire, composants hydrauliques, pistons, engrenages |
Coloriage
La nature poreuse de la couche anodisée lui permet d'absorber les colorants et les pigments.
Coloration électrolytique (deux étapes): la méthode la plus résistante aux intempéries.dépôt de particules métalliques dans les poresCela produit du bronze, du noir et d'autres couleurs excellentes pour les applications architecturales.
Teinture organique: Les parties sont immergées dans un bain de colorants organiques qui sont absorbés par les pores.,Ce qui le rend plus adapté aux produits pour l'intérieur.
Coloration intégrale: procédé à une étape moins courante où l'aluminium est anodisé dans un électrolyte contenant des acides organiques et des composés colorés,produisant une couleur qui fait partie intégrante de la couche d'oxyde elle-même.
Sélection
L'étape finale, cruciale, est le scellement, qui ferme les pores microscopiques de la couche anodique, ce qui permet de verrouiller en permanence n'importe quelle couleur et de maximiser la résistance à la corrosion et aux taches du revêtement.Les méthodes courantes comprennent::
Séchage à l'eau chaude: Utilisation d'eau désionisée à ébullition proche pour hydrater l'oxyde, ce qui le fait gonfler et fermer les pores.
Étanchéité à l'acétate de nickel: méthode courante pour les pièces teintées, offrant un étanchéité efficace et des performances améliorées.
Étanchéité à température moyenne: équilibre entre efficacité énergétique et qualité d'étanchéité.
Séchage à froid: réalisé à température ambiante à l'aide de produits chimiques à base de nickel-fluorure, ce qui réduit la consommation d'énergie.
Les principales considérations de conception pour l'anodisation (DFM)
La conception de pièces destinées à l'anodisation (conception pour la fabrication - DFM) garantit une qualité élevée, réduit les coûts et évite les défauts courants.
Évitez les solutions de piégeage: concevez des pièces pour éviter les trous morts et les creux profonds où les électrolytes ou les solutions de nettoyage peuvent être piégés, ce qui entraîne des saignements ou de la corrosion.Incluez des trous de drainage si possible.
Gérer les tolérances: le revêtement anodique se développe à la fois vers l'extérieur et vers l'intérieur dans la dimension d'aluminium d'origine.tandis que 50% pénètre dans le substratLes dimensions critiques peuvent devoir être usinées après anodisation ou des déductions doivent être faites lors de l'usinage initial.
Radius des bords et des coins: les bords et les coins tranchants sont sujets à la combustion lors de l'anodisation en raison d'une densité de courant plus élevée.5 mm) sont recommandés..
Les pièces doivent être connectées électriquement au rail d'anode via un appareil de rack.Les concepteurs doivent spécifier les emplacements des étagères à faible visibilité si cela est essentiel..
Sélection du matériau: différents alliages d'aluminium anodisent à différentes apparences et qualités.finition brillante. 2xxx (Al-Cu) and 7xxx (Al-Zn) alloys contain elements that can cause the anodized layer to appear yellowish or darker and may have slightly reduced corrosion performance unless a specific thick coating is applied.
Avantages et limites des pièces anodisées
Les avantages:
Durabilité accrue: la couche anodique est extrêmement dure et résistante à l'abrasion, dépassant de manière significative la peinture et les autres revêtements.
Résistance à la corrosion: offre une excellente protection contre la dégradation de l'environnement.
Versatilité esthétique: peut être produit dans une large gamme de couleurs permanentes, translucides ou opaques sans cacher l'apparence métallique de l'aluminium.
Amélioration de l'adhérence: la surface poreuse est une excellente base pour les peintures, les adhésifs et les amorces.
Facilité d'entretien: la surface est non toxique, non poreuse après scellement et facile à nettoyer.
Durabilité environnementale: le procédé n'utilise pas de COV ou de métaux lourds (dans la plupart des types), et le produit final est entièrement recyclable avec le substrat en aluminium.
Limites:
Compatibilité des couleurs: Il peut être difficile d'obtenir une correspondance exacte des couleurs entre les lots.
Restrictions de taille: la taille de la pièce est limitée par les dimensions des réservoirs de traitement.
Effet sur la résistance à la fatigue: la couche d'oxyde fragile peut réduire la durée de vie de la fatigue du matériau de base, en particulier avec des couches de revêtement dur plus épaisses.
Isolation électrique: le revêtement est non conducteur, ce qui peut nécessiter un masquage ou un post-usinage si un contact électrique est nécessaire.
Applications de l'aluminium anodisé
L'aluminium anodisé est omniprésent dans toutes les industries en raison de sa combinaison unique de propriétés.
Architecture et construction: Utilisé pour les cadres de fenêtres (par exemple, portes et fenêtres en aluminium), les murs de rideau, les toits et les composants structurels.Sa durabilité et sa stabilité de couleur le rendent idéal pour une exposition prolongée à l'extérieur..
Aérospatiale: Utilisé à la fois pour les composants structurels des avions et les garnitures intérieures en raison de son rapport résistance-poids favorable et de sa résistance à la corrosion.
Automobile et transport: Les applications vont des garnitures et grilles décoratives aux composants fonctionnels du moteur et aux jantes des roues, en tirant parti de son attrait esthétique et de sa résistance à l'usure.
Electronique de consommation: Un support pour les boîtiers d'ordinateurs portables, les corps de smartphones et d'autres appareils où une finition durable, haut de gamme et esthétique est requise.
Équipement industriel et militaire: L'anodisation dure (type III) est essentielle pour les composants nécessitant une résistance à l'usure extrême, tels que les pistons, les engrenages, les vannes et les systèmes d'armes.
Produits de consommation: On les trouve dans les ustensiles de cuisine (par exemple, ustensiles de cuisine, appareils électroménagers), les équipements de sport (par exemple, les composants de bicyclettes - jantes de roue, moyeux, manivelle, etc.), lampes de poche et meubles.
