Anodowanie jest ściśle kontrolowanym procesem elektrochemicznym, który zwiększa naturalną warstwę tlenku na powierzchni metali, głównie aluminium i jego stopów.odporny na korozję, a estetycznie wszechstronna warstwa tlenku anodowego, która jest integralną częścią podłoża metalowego, dzięki czemu jest lepsza niż farby lub blachy, które mogą się łuszczyć lub łusnąć.procesy, względy projektowe i różnorodne zastosowania.
Wprowadzenie i podstawowe zasady
Anodowanie jest procesem elektrolitycznej pasywacji stosowanym do zwiększenia grubości naturalnej warstwy tlenku na powierzchni metalu.i miedzi, jest najczęściej stosowany do aluminium i jego stopów.
Podstawowa zasada polega na zanurzeniu części aluminiowej (anody) w kwasowej kąpieli elektrolitowej i przekazaniu prądu stałego przez obwód.tworzące solidnyTa anodowana warstwa jest twarda, porowata i połączona molekularnie z podstawowym aluminium, zapewniając wyjątkową trwałość i przyczepność.
| Nieruchomości | Opis | Wpływ na stosowanie |
| Wysoka twardość | Może osiągać mikrohardiness HV500 i wyższy. | Doskonała odporność na ścieranie. |
| Stabilność chemiczna | Jest obojętny i odporny na wiele czynników środowiska. | Wyższa odporność na korozję. |
| Mikroporowa struktura | Zawiera dużą gęstość mikroskopijnych porów. | Pozwala na adsorpcję barwników i smarów, umożliwiając barwienie i zwiększając funkcjonalność. |
| Izolacja elektryczna | Tlenek aluminium jest dobrym izolatorem. | Przydatne w zastosowaniach elektrycznych i elektronicznych. |
| Właściwości termiczne |
Wysoka temperatura topnienia (do 2320K w przypadku twardych anodowaniach). |
Odpowiedni do środowisk o wysokiej temperaturze. |
Proces anodowania: krok po kroku
Proces anodowania składa się z kilku krytycznych etapów, z których każdy jest niezbędny do uzyskania wysokiej jakości wykończenia.
Wstępne leczenie
Jakość końcowego wykończenia anodowanego jest w dużym stopniu uzależniona od wstępnego przygotowania powierzchni.
Oczyszczanie i odtłuszczanie:Usuwanie olejów, tłuszczów i innych zanieczyszczeń za pomocą środków oczyszczających alkalicznych lub kwasowych.
Etycja: zanurzenie w rozpuszczalniku żrącym (np. wodorotlenek sodu) w celu usunięcia drobnych niedoskonałości powierzchni i stworzenia jednolitego wykończenia matycznego (satynowego).
Polerowanie chemiczne: W przypadku zastosowań dekoracyjnych wymagających lustrzanego wykończenia części są poddawane obróbce w kąpieli chemicznej (np. mieszanina kwasu fosforanowo-azotowego) w celu uzyskania wysoce odblaskowej powierzchni przed anodowaniem.
Elektrolity anodowe i ich rodzaje
Specyficzny elektrolit i parametry procesu określają rodzaj powstałej warstwy anodowej.
- Typ I: Anodowanie kwasem chromicznym (CAA): wykorzystuje elektrolit kwasu chromicznego. wytwarza cieńszą, nieprzezroczliwą powłokę, która jest doskonała w odporności na korozję i jest mniej porowata niż inne rodzaje.Jest również skuteczny w wykrywaniu wad powierzchniJednak obawy dotyczące środowiska i zdrowia związane z chromium sześciowartościowym zmniejszyły jego stosowanie.
- Typ II: Anodizing kwasu siarkowego (SAA): Najczęstszą metodą jest stosowanie elektrolitu kwasu siarkowego.przezroczysta powłoka, która jest bardzo odpowiednia do barwienia i zapewnia dobrą odporność na korozję i zużycieJest szeroko stosowany zarówno w zastosowaniach dekoracyjnych, jak i funkcjonalnych.
- Typ III: twarde anodowanie (Hardcoat): wykonywane również w kwasie siarkowym (lub specjalistycznych mieszaninach kwasu organicznego/kwasu siarkowego), ale przy niższych temperaturach i wyższej gęstości prądu.Proces ten daje niezwykle grube (często 25-150 μm), gęsta i odporna na zużycie powłoka o ciemno szarym do czarnym wyglądzie.
| Parametry | Typ I (chromiczny) | Typ II (siarkowy) | Typ III (twardy) |
| Gęstość powłoki | 1 - 8 μm | 5 - 25 μm | 25 - 150 μm |
| Wymiar | Nieprzezroczyste, szare | Przejrzysty, łatwo barwiony | Ciemno szary do czarnego |
| Główną zaletą | Odporność na korozję, wytrzymałość na zmęczenie | Doskonała równowaga właściwości, barwienia | Ekstremalna twardość i odporność na zużycie |
| Typowe zastosowania | Konstrukcje lotnicze i kosmiczne, składniki krytyczne | Architektura, elektronika użytkowa, wykończenie samochodów | Sprzęt wojskowy, elementy hydrauliczne, tłoki, zęby |
Kolorystyka
Porowista natura warstwy anodowanej pozwala jej wchłaniać barwniki i pigmenty.
Kolorowanie elektrolityczne (dwuetapowe): Najbardziej odporna na warunki atmosferyczne metoda. Po anodowaniu element zanurza się w metalowym roztworze soli i stosuje prąd AC,Depozytowanie cząstek metalowych w porówkachDzięki temu powstaje brąz, czarny i inne kolory doskonałe do zastosowań architektonicznych.
Farbowanie organiczne: Części zanurza się w kąpieli z barwnikami organicznymi, które wchłaniają się w pory.,co sprawia, że jest bardziej odpowiedni do produktów do użytku w pomieszczeniach.
Kolorowanie integralne: mniej powszechny proces jednoetapowy, w którym aluminium jest anodowane w elektrolicie zawierającym kwasy organiczne i związki barwione,wytwarzanie koloru, który jest integralną częścią samej warstwy tlenku.
Zapewnienie
Ostatnim krokiem jest uszczelnianie, które zamyka mikroskopijne pory w warstwie anodowej.Do najczęstszych metod należą::
Zamknięcie gorącą wodą: Wykorzystanie prawie wrzącej wody dejonizowanej do nawodnienia tlenku, powodując jego obrzęk i zamknięcie porów.
Uszczelnienie octankiem niklu: powszechna metoda dla barwionych części, zapewniająca skuteczne uszczelnienie i lepszą wydajność.
Uszczelnienie o średniej temperaturze: równowaga między efektywnością energetyczną a jakością uszczelniania.
Zamykanie na zimno: wykonywane w temperaturze pokojowej przy użyciu chemii na bazie niklu i fluoru, zmniejszając zużycie energii.
Kluczowe rozważania projektowe dotyczące anodowania (DFM)
Projektowanie części do anodowania (Design for Manufacturability - DFM) zapewnia wysoką jakość, obniża koszty i zapobiega częstym wadom.
Unikaj uwięziania roztworów: Zaprojektuj części tak, aby uniknąć ślepych otworów i głębokich wnętrz, w których mogą uwięzić się elektrolity lub roztwory czyszczące, co prowadzi do krwawienia lub korozji.W miarę możliwości włączyć otwory odpływowe.
Zmniejszenie tolerancji: powłoka anodowa rośnie zarówno zewnętrznie, jak i wewnętrznie do oryginalnego wymiaru aluminium.podczas gdy 50% przenika do podłoża- Wymiary krytyczne mogą wymagać obróbki po anodowaniu lub konieczne jest dokonanie korekt podczas początkowego obróbki.
Radius edges and Corners: ostre krawędzie i narożniki są podatne na spalanie podczas anodowania ze względu na większą gęstość prądu.5 mm) zaleca się.
Zastanów się nad geometrią części w przypadku regałów: części muszą być podłączone elektrycznie do szyny anodowej za pośrednictwem urządzenia do regałów.Projektanci powinni określić lokalizacje półek o niskiej widoczności, jeśli jest to krytyczne.
Wybór materiału: Różne stopy aluminium anozują w różny sposób i w różnych właściwościach.jasny wykończenie. 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.
Zalety i ograniczenia części anodowanych
Zalety:
Zwiększona trwałość: warstwa anodowa jest niezwykle twarda i odporna na ścieranie, znacznie przewyższając farby i inne powłoki.
Wyższa odporność na korozję: zapewnia doskonałą ochronę przed degradacją środowiska.
Wszechstronność estetyczna: Można go wytwarzać w różnych kolorach trwałych, przezroczystych lub nieprzezroczystych, nie ukrywając metalowego wyglądu aluminium.
Lepsza przyczepność: Porowate powierzchnie stanowią doskonałą podstawę do farb, klejnotów i primerów.
Łatwość konserwacji: Powierzchnia nie jest toksyczna, nie jest porowata po uszczelnieniu i łatwo się ją czyszczy.
Zrównoważony rozwój środowiska: proces ten nie wykorzystuje LZO ani metali ciężkich (w większości rodzajów), a produkt końcowy jest w pełni poddawany recyklingowi z substratem aluminiowym.
Ograniczenia:
Dopasowanie kolorów: Dokonanie dokładnego dopasowania kolorów między partiami może być trudne.
Ograniczenia wielkości: wielkość części jest ograniczona przez wymiary zbiorników przetwórczych.
Wpływ na wytrzymałość na zmęczenie: krucha warstwa tlenku może zmniejszyć trwałość materiału bazowego, zwłaszcza w przypadku grubszych warstw twardej powłoki.
Izolacja elektryczna: powłoka jest nieprzewodząca, co może wymagać maskowania lub obróbki, jeśli potrzebny jest kontakt elektryczny.
Zastosowania anodowanego aluminium
Anodowany aluminium jest wszechobecne w różnych gałęziach przemysłu ze względu na jego unikalne połączenie właściwości.
Architektura i budownictwo: Używane do ramek okiennych (np. drzwi i okna z aluminium), ścian zasłonowych, dachu i elementów konstrukcyjnych.Jego trwałość i stabilność koloru sprawiają, że idealnie nadaje się do długotrwałej ekspozycji na zewnątrz.
Lotnictwo: Używane zarówno w konstrukcjach samolotów, jak i w wystroju wnętrza ze względu na korzystny stosunek siły do masy i odporność na korozję.
Automatyka i transport: zastosowania obejmują od dekoracyjnych wykończeń i siatki do funkcjonalnych komponentów silnika i obręczy kół, wykorzystując jego estetyczne atrakcyjność i odporność na zużycie.
Elektronika użytkowa: Podstawowy element dla obudowy laptopa, urządzeń smartfona i innych urządzeń, w których wymagane jest trwałe, wysokiej jakości i estetyczne wykończenie.
Sprzęt przemysłowy i wojskowy: twarde anodowanie (typ III) ma kluczowe znaczenie dla elementów wymagających ekstremalnej odporności na zużycie, takich jak tłoki, zęby, zawory i systemy broni.
Towary konsumpcyjne: Znajdują się w urządzeniu kuchennym (np. naczynia kuchenne, urządzenia), sprzęcie sportowym (np. części rowerowe - obręcze kół, węzły, skręty itp.), latarkach i meblach.
