Анодирование - это высококонтролируемый электрохимический процесс, который усиливает естественный слой оксида на поверхности металлов, в основном алюминия и его сплавов.устойчивый к коррозии, а также эстетически универсальный слой анодного оксида, который является неотъемлемой частью металлического субстрата, что делает его превосходным по сравнению с красками или покрытиями, которые могут очищаться или измельчаться.Процессы, конструктивные соображения и различные приложения.
Введение и основные принципы
Анодирование - это процесс электролитической пассивации, используемый для увеличения толщины естественного слоя оксида на металлической поверхности.и медь, он наиболее часто применяется к алюминию и его сплавам.
Основной принцип заключается в погружении алюминиевой части (анода) в кислотную электролитную ванну и прохождении постоянного тока через цепь.образуют прочныйЭтот анодированный слой твердый, пористый и молекулярно связан с основным алюминиевым материалом, обеспечивая исключительную долговечность и адгезию.
| Недвижимость | Описание | Влияние на использование |
| Высокая твердость | Может достигать микрожёсткости HV500 и выше. | Отличная износостойкость. |
| Химическая стабильность | Инертный и устойчивый ко многим факторам окружающей среды. | Высокая коррозионная стойкость. |
| Микропорная структура | Содержит высокую плотность микроскопических пор. | Позволяет адсорбировать красители и смазочные материалы, что позволяет окрашивать и улучшать функциональность. |
| Электрическая изоляция | Оксид алюминия - хороший изолятор. | Полезно в электрических и электронных приложениях. |
| Тепловые свойства |
Высокая температура плавления (до 2320K для твердого анодирования). |
Подходит для высокотемпературных условий. |
Процесс анодирования: поэтапный анализ
Процесс анодирования состоит из нескольких критических этапов, каждый из которых необходим для достижения высококачественной отделки.
Предварительная обработка
Качество окончательной анодированной отделки в значительной степени зависит от первоначальной подготовки поверхности.
Очистка и обезжирение:Удаление масел, жиров и других загрязнителей с использованием щелочных или кислотных очистителей.
Оформы: Погружение в каустический раствор (например, гидроксид натрия) для удаления незначительных недостатков поверхности и создания равномерной матовой (сатинной) отделки.
Химическая полировка/облегчение: Для декоративных применений, требующих зеркальной отделки, части обрабатываются в химической бане (например, смесь фосфорно-азотной кислоты), чтобы получить высокоотражающую поверхность перед анодированием.
Электролиты анодирования и их типы
Специфические параметры электролита и процесса определяют тип образованного анодного слоя.
- Тип I: анодирование хромовой кислотой (CAA): использует электролит хромовой кислоты.Он также эффективен для обнаружения поверхностных дефектовОднако опасения окружающей среды и здоровья в отношении шестивалентного хрома уменьшили его использование.
- Тип II: анодирование серной кислоты (SAA): наиболее распространенный метод, использующий электролит серной кислоты.прозрачное покрытие, которое хорошо подходит для окрашивания и обеспечивает хорошую коррозионную и износостойкостьОн широко используется как для декоративных, так и для функциональных применений.
- Тип III: Жесткое анодирование (жесткое покрытие): также выполняется в серной кислоте (или специализированных смесях органической кислоты/серной кислоты), но при более низких температурах и более высокой плотности тока.Этот процесс дает чрезвычайно толстый (часто 25-150 мкм), плотное и износостойкое покрытие с темно-серым до черного цвета.
| Параметр | Тип I (хромический) | Тип II (серный) | Тип III (жесткий) |
| Толщина покрытия | 1 - 8 мкм | 5 - 25 мкм | 25 - 150 мкм |
| Внешний вид | Непрозрачный, серый | Прозрачные, легко окрашенные | С темно-серого на черный |
| Основное преимущество | Устойчивость к коррозии и усталости | Отличный баланс свойств, красительность | Экстремальная твердость и износостойкость |
| Типичные применения | Аэрокосмические конструкции, критические компоненты | Архитектура, потребительская электроника, автомобильная отделка | Военное оборудование, гидравлические компоненты, поршни, редукторы |
Цветение
Пористый характер анодированного слоя позволяет ему поглощать красители и пигменты.
Электролитическое окрашивание (двухступенчатое): наиболее устойчивый к погодным условиям метод. После анодирования деталь погружается в металлический солевой раствор и наносится переменный ток,осаждение металлических частиц в основаниях порЭто дает бронзу, черный и другие цвета, отлично подходящие для архитектурных применений.
Органическое окрашивание: части окрашивающей материи погружаются в ванну с органическими красителями, которые поглощаются в поры, что позволяет получить широкий спектр ярких цветов, но может быть менее устойчивым к ультрафиолетовым лучам, чем электролитическое окрашивание.,что делает его более подходящим для продуктов для помещений.
Интегральное окрашивание: менее распространенный одноэтапный процесс, при котором алюминий анодируется в электролите, содержащем органические кислоты и окрашенные соединения,производит цвет, который является неотъемлемой частью самого слоя оксида.
Запечатка
Последним важным этапом является уплотнение, которое закрывает микроскопические поры в анодном слое.Общие методы включают::
Запечатка горячей водой: для увлажнения оксида используется почти кипящая деионизированная вода, в результате чего он опухает и закрывает поры.
Никелоацетатная уплотнение: распространенный метод для окрашенных деталей, предлагающий эффективную уплотнение и улучшенную производительность.
Удаление на средней температуре: баланс между энергоэффективностью и качеством уплотнения.
Холодное уплотнение: выполняется при комнатной температуре с использованием химии на основе никель-фторида, что снижает потребление энергии.
Ключевые соображения проектирования для анодирования (DFM)
Проектирование деталей для анодирования (Design for Manufacturability - DFM) обеспечивает высокое качество, снижает стоимость и избегает распространенных дефектов.
Избегайте попадания растворов в ловушку: проектируйте детали, чтобы избежать слепых отверстий и глубоких отверстий, где могут застрять электролиты или чистящие растворы, что приводит к кровотечению или коррозии.По возможности включайте отверстия для стока.
Управление допустимыми отклонениями: анодное покрытие растет как наружу, так и внутрь в оригинальное алюминиевое измерение.в то время как 50% проникает в субстратКритические габариты могут потребоваться для обработки после анодирования или должны быть сделаны отклонения в начальной обработке.
Радиус краев и углов: острые края и углы склонны к сгоранию во время анодирования из-за более высокой плотности тока.5 мм) рекомендуется.
Рассмотреть геометрию части для стеллажа: части должны быть электрически соединены с анодной рельсой через стеллажное устройство.Проектировщики должны указывать местоположение полок с низкой видимостью, если это критически важно.
Выбор материала: Различные сплавы алюминия анодируются в различных формах и качествах.блестящая отделка. 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.
Преимущества и ограничения анодированных деталей
Преимущества:
Улучшенная долговечность: анодный слой чрезвычайно тверд и устойчив к абразии, значительно превосходя краску и другие покрытия.
Высокая коррозионная устойчивость: обеспечивает отличную защиту от деградации окружающей среды.
Эстетическая универсальность: может быть изготовлен в широком диапазоне постоянных, полупрозрачных или непрозрачных цветов, не скрывая металлический внешний вид алюминия.
Улучшенное сцепление: пористая поверхность обеспечивает отличную основу для красок, клеев и праймеров.
Легкость обслуживания: поверхность не токсична, не пориста после уплотнения и легко очищается.
Устойчивость окружающей среды: в процессе не используются ЛОС или тяжелые металлы (в большинстве видов), и конечный продукт полностью поддается переработке с алюминиевым субстратом.
Ограничения:
Совпадение цветов: достижение точного совпадения цветов между партиями может быть проблемой.
Ограничения по размеру: размеры деталей ограничены размерами цистерн обработки.
Влияние на устойчивость к усталости: хрупкий оксидный слой может уменьшить срок службы базового материала, особенно при более толстых слоях твердого покрытия.
Электрическая изоляция: покрытие является непроводящим, что может потребовать маскировки или послеоборотной обработки, если необходим электрический контакт.
Приложения анодированного алюминия
Анодированный алюминий повсеместно используется в различных отраслях из-за его уникальной комбинации свойств.
Архитектура и строительство: используется для оконных рамок (например, алюминиевых дверей и окон), шторных стен, крыш и структурных компонентов.Его долговечность и стабильность цвета делают его идеальным для длительного воздействия на улице.
Аэрокосмическая промышленность: используется как для конструктивных компонентов самолета, так и для внутренней отделки из-за его благоприятного соотношения прочности к весу и коррозионной стойкости.
Автомобильная промышленность и транспорт: приложения варьируются от декоративной отделки и решетки до функциональных компонентов двигателя и колесных ободков, используя его эстетическую привлекательность и износостойкость.
Потребительская электроника: основной элемент для корпусов ноутбуков, корпусов смартфонов и других устройств, где требуется прочная, высококачественная и эстетически привлекательная отделка.
Промышленное и военное оборудование: жесткое анодирование (тип III) имеет решающее значение для компонентов, требующих крайней износостойкости, таких как поршни, шестерени, клапаны и системы вооружения.
Потребительские товары: находятся в кухонной посуде (например, кухонная посуда, бытовая техника), спортивном оборудовании (например, компоненты велосипеда - колеса, центры, коленчатые установки и т. Д.), фонариках и мебели.
