Аллюминий с анонированным покрытием: преимущества, процесс и ответы на 5 частых вопросов

Анодирование — одна из самых распространенных операций пост-обработки, выполняемых на алюминиевых деталях. Это электрохимический процесс, включающий погружение алюминиевой детали в серию ванн, преобразующий поверхность алюминия в долговечное и коррозионно-стойкое покрытие.

Чтобы определить, является ли анодирование правильным выбором для конкретной детали, конструкторы продуктов должны сначала понять, как оно влияет на прочность, толщину, цвет и теплопроводность алюминия.

Эта статья представляет ответы на пять часто задаваемых вопросов об анонированном алюминии. Если вы планируете внедрить анодирование в свою механически обработанную продукцию, эта статья для вас!

1) Как работает анодирование?

Процесс анодирования включает погружение и обработку чистой алюминиевой детали в электролитическую химическую ванну. Этот электролит обычно состоит из серной или хромовой кислоты (электрически проводимый раствор).

Затем к этой ванне прикладывают прямой электрический ток, создавая положительный заряд на алюминиевой детали и отрицательный заряд на электролитных пластинах. Получившаяся электрохимическая реакция создает поры на поверхности детали. Эти поры связываются с отрицательно заряженными ионами O₂ в электрлите, образуя клеточный оксидный слой (оксид алюминия) на компоненте.

Источник изображения: Vicente Neto, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Этот оксидный слой алюминия более долговечен и коррозионно-стоек, чем базовый алюминиевый субстрат. Однако почти каждая алюминиевая деталь естественным образом создает оксидный слой алюминия при воздействии атмосферы. Что же делает процесс анодирования уникальным и почему стоит проходить через хлопоты достижения того, что происходит естественным образом?

2) Зачем анодировать алюминиевые детали?

Когда вы подвергаете обычную алюминиевую деталь воздействию атмосферы, на поверхности детали образуется оксидный слой алюминия. Однако этот слой обычно очень тонкий и может легко стереться, особенно при царапинании или использовании в загрязненном воздухе.

В отличие от обычного алюминия, анонированная алюминиевая деталь имеет свой оксидный слой алюминия глубоко внутри алюминиевого субстрата. Например, поры (и клеточный оксидный слой), образованные в электрохимической реакции, могут достигать 25 микрон. В результате вы получаете алюминиевый компонент, который устойчив к коррозии, царапинам и может выдерживать почти любую химическую атаку.

3) Делает ли анодирование алюминиевые детали прочнее?

Прибор для измерения твердости материала

Анодирование не делает алюминиевый компонент прочнее или слабее. Вместо этого оно увеличивает твердость алюминия — описывающую сопротивление компонента вдавливанию на поверхности, царапинанию или абразивному износу. Например, анонированный алюминиевый компонент может быть в три раза тверже исходного алюминиевого сплава.

Кроме того, анонированные алюминиевые детали обычно легче других металлов, таких как медь и нержавеющая сталь. Эта уникальная характеристика делает их идеальными для аэрокосмических применений, требующих легких металлов.

4) Улучшает ли анодирование теплопроводность алюминия?

Теплопроводность описывает способность материала передавать или проводить тепло. Эта способность увеличивается с количеством теплового потока, толщиной материала и площадью поверхности.

Поскольку анодирование образует дополнительный оксидный слой на поверхности алюминиевого компонента, вы согласитесь, что оно увеличивает толщину и площадь поверхности компонента. В результате анонированный алюминий будет иметь улучшенную теплопроводность по сравнению с необработанным алюминиевым компонентом. Это делает анонированные алюминиевые детали идеальными для современных применений радиаторов в электронике и других тепловых системах.

5) Каковы типы анодирования?

Анодирование обычно классифицируется согласно стандарту MIL-A-8625 на три типа:

• Тип I Анодирование
• Тип II Анодирование
• Тип III Анодирование

Процесс анодирования Типа I, также называемый хромокислотным анодированием, использует хромокислотную ванну для создания покрытий (или оксидного слоя) на алюминиевой поверхности. Он дает тонкое покрытие (до 2,5 микрон) и идеален для применений, где требуется минимальная коррозионная защита и адгезия краски.

Процесс анодирования Типа II использует сернокислотную ванну для создания оксидного слоя на алюминиевом компоненте. Этот тип анодирования производит оксидный слой толщиной до 25 микрон, делая их более коррозионно-стойкими, чем детали с анодированием Типа I. Кроме того, поскольку они имеют более толстые оксидные слои (и поры), они лучше удерживают красители и окраску, чем детали с «Типом I» анодированием.

Процесс анодирования Типа III, также называемый твердым анодированием, производит оксидные слои толще 25 микрон. Он использует серную кислоту как ванну, как и анодирование Типа II. Однако электрический ток в этом процессе протекает дольше, чем при анодировании Типа II. Это позволяет производить более толстые слои и делает их более коррозионно-стойкими, чем детали с анодированием Типа I и Типа II.

6) Стоимость анодирования алюминия дома

Если вы ищете способ защитить свои алюминиевые изделия и сэкономить деньги, анодирование — отличный выбор. Этот процесс намного превосходит покраску и может быть выполнен у вас дома за долю стоимости.

Фактическая стоимость процесса будет варьироваться в зависимости от того, где вы живете, и какой детали вы хотите анодировать. Чем больше деталь и чем тверже покрытие, тем больше будет стоить. Однако это все равно дешевле и быстрее делать дома.

При анодировании алюминия в масштабе важно помнить, что оборудование нужно установить в хорошо проветриваемом месте. Также покупка материалов оптом поможет сэкономить деньги.

Приобретение серной кислоты может оказаться сложным в зависимости от вашего местоположения, но обычно ее можно найти в магазинах поставок для огнетушителей или у научных/химических поставщиков. Однако покупка серной кислоты оптом может требовать лицензии или разрешения, поэтому убедитесь, что вы проверили с местными властями.

7) Материалы, необходимые для анодирования алюминия

Большинство материалов, необходимых для анодирования алюминия, базовы и легко доступны. Они также относительно недороги. Если вы хотите делать это регулярно дома, вы можете захотеть создать свою собственную анодировочную станцию.

‘

Вот список необходимых предметов:

• Дистиллированная вода
• Емкости и контейнеры для хранения жидкостей в процессе
• Серная кислота
• Катод
• Нейтрализатор кислоты
• Обезжириватель
• Алюминиевый или титановый провод
• Едкая сода (лож)
• Краситель (любого желаемого цвета)
• Аккумулятор (или любой другой источник питания)

Вы также захотите найти хорошо проветриваемое место для установки анодировочной станции; обязательно носите очки, перчатки и респиратор.

Помимо перечисленных предметов, вы также можете захотеть купить несколько дополнительных вещей, которые, по нашему мнению и опыту, облегчат работу. К ним относятся:

• Настольные теннисные мячи (можно положить в ванну для предотвращения накопления кислотной струйки)
• Агитатор
• Дешевый чайник для красителя
• Кухонный термометр для проверки температур

8) Анодирование алюминия — основные шаги

Как только вы соберете все перечисленное выше, вам просто нужно выполнить шаги ниже.

1 – Используйте стальную шерсть или даже слегка абразивную губку для мытья посуды, чтобы отполировать поверхность алюминия, которое вы собираетесь анодировать. Это поможет удалить следы механической обработки с металла.

2 – Следующий шаг — надеть все средства защиты: перчатки, очки и т.д.

3 – Очистите деталь с помощью обезжиривателя, затем промойте дистиллированной водой.

4 – Приготовьте раствор ложи, обычно 10–20%. Добавьте около четырех столовых ложек ложи в галлон воды. Смешайте этот раствор с чистой дистиллированной водой и поместите детали в него. Наденьте резиновые перчатки и подождите несколько минут, пока раствор впитывается в алюминий. Вы должны увидеть пузырьки, поднимающиеся вверх, указывающие на то, что поверхность алюминия очищается. Это не должно занять более 5 минут.

5 – Извлеките деталь из лужевой ванны и промойте дистиллированной водой. Убедитесь, что деталь чиста. Если вы видите, что вода скатывается в капли с поверхности, промойте еще несколько раз.

6 – Затем вы хотите закрепить деталь, закрепив ее на алюминиевом или титановом проводе. Соединение должно быть надежным, и имейте в виду, что там, где провод контактировал с деталью, останется неанодированная метка. Поэтому выбирайте место мудро.

7 – Следующий шаг — создать ванну, разлив серную кислоту в дистиллированную воду. Сделайте это, смешав 1 часть кислоты с тремя частями дистиллированной воды. Однако независимо от температуры окружающей среды, критически важно обеспечить температуру ванны 70°F (21°C). Если она поднимется выше или упадет ниже 65°F (18°C), процесс будет arruинован, а результаты разочаруют.

8 – Затем добавьте катод в ванну, но убедитесь, что он не касается детали, которую вы хотите анодировать. Детали для анодирования должны висеть в ванне, не касаясь ничего. Добавьте небольшой нагреватель и термометр. Поверхность ванны также можно покрыть настольными теннисными мячами.

9 – Не начинайте процесс, пока температура в ванне не достигнет 70°F.

10 – Затем подключите источник питания и соедините с положительным полюсом батареи или источника. Отрицательное подключите к катоду. Здесь нужно быть осторожным, потому что ванна начнет выделять опасные пары.

11 – Вы захотите установить силу тока на основе площади поверхности, которую вы хотите анодировать. Если вы хотите твердую поверхность, установите 0,03 А на кв. дюйм; если хотите более мягкую, которая впитает краситель, регулируйте на 0,02 А.

12 – Мы рекомендуем начинать с 16 вольт. Существуют онлайн-калькуляторы, которые могут помочь, но дома 16 вольт довольно хорошо. Однако важно следить за температурой в ванне по мере процесса. Температура часто повышается во время процесса, поэтому нельзя оставлять его без присмотра.

13 – Как только процесс анодирования пойдет, можно начать нагревать красители. Большинство цветов будут работать нормально при 140°F (60°C), но некоторые цвета могут потребовать охлаждения. Все бренды красок немного отличаются и заслуживают экспериментов.

14 – Затем подготовьте ванну с дистиллированной водой и другую с нейтрализатором кислоты.

15 – После завершения выключите питание, извлеките детали из ванны и погрузите их в дистиллированную воду на 15 секунд. Затем промойте в ванне с нейтрализатором около 5 минут. Вы захотите сделать второй круг промывки в нейтрализаторе на 5 минут. Затем снова с дистиллированной водой перед погружением деталей в краситель. Детали мгновенно впитают цвет, но вам придется оставить их там около 15 минут в зависимости от желаемой интенсивности.

16 – После завершения процесса окраски вам нужно выварить детали 15 минут. Это поможет закрепить краситель, обеспечивая твердую запечатку.

Анонированное покрытие алюминия: Gensun может помочь

Теперь, когда вы знаете хотя бы что-то об анодированных покрытиях, вы согласитесь, что анонированные алюминиевые детали предлагают несколько преимуществ над обычными алюминиевыми деталями. Однако процесс анодирования не так прост, как кажется: он требует специальных технологий и экспертизы.

Gensun Precision Machining — ведущий поставщик высококачественных производственных услуг в Азии. Мы не только изготавливаем продукты точно с помощью наших передовых технологий ЧПУ, но также предоставляем широкий спектр услуг по поверхностной отделке, включая анодированные покрытия алюминия.

Узнайте больше об наших услугах по поверхностной отделке.

---

Примечание: Эта статья была впервые опубликована в апреле 2021 года и обновлена в мае 2022 года