Что такое анодированный алюминий? Плюс 5 общих вопросов об этом

Анодирование является одной из наиболее распространенных операций постобработки, выполняемых на алюминиевых деталях. Это электрохимический процесс, при котором алюминиевую деталь погружают в ряд резервуаров, превращая алюминиевую поверхность в прочное и коррозионностойкое покрытие.

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

В этой статье представлены ответы на пять часто задаваемых вопросов об анодированном алюминии. Если вы хотите внедрить анодирование в свой обработанный продукт, эта статья для вас!

1) Как работает анодирование?

Процесс анодирования включает погружение и обработку чистой алюминиевой детали в химическую ванну с электролитом. Эта химическая ванна обычно делается из серной или хромовой кислоты (электропроводящий раствор).

Затем на эту химическую ванну подается постоянный электрический ток, создающий положительный электрический заряд на алюминиевой части и отрицательный заряд на пластинах электролита. В результате электрохимической реакции образуются поры на поверхности детали. Эти поры связываются с отрицательно заряженными ионами O₂ в электролите, образуя ячеистый оксидный слой (оксид алюминия) на компоненте.

Источник изображения:Висенте Нето, CC BY 4.0, Wikimedia Commons

Этот слой оксида алюминия является более прочным и устойчивым к коррозии, чем нижележащая алюминиевая подложка. Однако почти каждая алюминиевая деталь естественным образом образует слой оксида алюминия при воздействии атмосферы. Так что же делает процесс анодирования уникальным, и почему вы должны утруждать себя достижением того, что в значительной степени происходит естественным путем?

2) Зачем анодировать алюминиевые детали?

Когда вы подвергаете обычную алюминиевую деталь воздействию атмосферы, на ее поверхности образуется слой оксида алюминия. Однако этот слой обычно очень тонкий и легко стирается, особенно если его поцарапать или использовать в местах с загрязненным воздухом.

Однако, в отличие от обычного алюминия, деталь из анодированного алюминия имеет оксид алюминия глубоко внутри алюминиевой подложки. Например, поры (и клеточный оксидный слой), образующиеся в результате электрохимической реакции, могут достигать 25 микрон. В результате вы получите алюминиевый компонент, устойчивый к коррозии, царапинам и способный выдержать практически любое химическое воздействие.

3) Делает ли анодирование алюминиевые детали прочнее?

Тестер твердости материала

Анодирование не делает алюминиевый компонент прочнее или слабее. Вместо этого он увеличивает твердость алюминияㅡ, которая описывает устойчивость алюминиевого компонента к поверхностным вмятинам, царапинам или истиранию. Например, анодированный алюминиевый компонент может быть в три раза прочнее исходного алюминиевого сплава.

Кроме того, детали из анодированного алюминия обычно легче, чем другие металлы, такие как медь и нержавеющая сталь. Эта уникальная характеристика делает их идеальными для аэрокосмических приложений, где требуются легкие металлы.

4) Улучшает ли анодирование теплопроводность алюминия?

Теплопроводность описывает способность материала передавать или проводить тепло. Эта способность увеличивается с увеличением теплового потока, толщины материала и площади поверхности материала.

Поскольку анодирование образует дополнительный оксидный слой на поверхности алюминиевого компонента, вы согласитесь, что оно увеличивает толщину и площадь поверхности компонента. В результате анодированный алюминий будет иметь лучшую теплопроводность, чем необработанный алюминиевый компонент. Это делает анодированные алюминиевые детали идеальными для современных применений радиаторов, используемых в электронике и других тепловых системах.

5) Какие существуют типы анодирования?

Анодирование обычно классифицируется в соответствии со стандартом MIL-A-8625 на три типа:

• Анодирование типа I
• Анодирование II типа
• Анодирование типа III

Процесс анодирования типа I , также называемое анодированием хромовой кислотой, использует химическую ванну с хромовой кислотой для создания покрытий (или оксидного слоя) на поверхности алюминия. Он образует тонкое покрытие (до 2,5 микрон) и идеально подходит для тех случаев, когда требуется минимальная защита от коррозии и адгезия краски.

Процесс анодирования II типа использует химическую ванну с серной кислотой для создания оксидного слоя на алюминиевом компоненте. Этот тип анодирования создает оксидный слой толщиной до 25 микрон, что делает их более устойчивыми к коррозии, чем детали из анодированного алюминия типа I. Кроме того, поскольку они имеют более толстые оксидные слои (и поры), они лучше удерживают красители и цвет, чем анодированные детали «типа I».

Процесс анодирования типа III , также называемое анодированием с твердым покрытием, создает оксидные слои толщиной более 25 микрон. Он использует серную кислоту в качестве химической ванны, как и анодирование типа II. Однако электрический ток в этом процессе заставляют течь в течение более длительных периодов времени, чем при анодировании типа II. Это позволяет им создавать более толстые слои и делает их более устойчивыми к коррозии, чем анодированные детали типа I и типа II.

6) Стоимость анодирования алюминия в домашних условиях

Если вы ищете способ защитить свои алюминиевые изделия и сэкономить деньги, анодирование — отличный выбор. Этот процесс намного превосходит покраску и может быть выполнен в вашем собственном доме за небольшую часть стоимости.

Фактическая стоимость, связанная с процессом, будет варьироваться в зависимости от того, где вы живете, и детали, которую вы хотите анодировать. Чем крупнее деталь и чем тверже покрытие, тем дороже она будет стоить. Однако сделать это дома все равно дешевле и быстрее.

При масштабном анодировании алюминия важно помнить, что оборудование должно быть установлено в хорошо проветриваемом месте. Кроме того, покупка товаров оптом поможет вам сэкономить деньги.

Приобретение серной кислоты может оказаться сложной задачей в зависимости от того, где вы живете, но обычно вы можете найти ее в магазинах огнетушителей или в научных/химических компаниях. Однако для покупки серной кислоты оптом может потребоваться лицензия или разрешение, поэтому сначала обязательно проконсультируйтесь с местными властями.

7) Материалы, необходимые для анодирования алюминия

Большинство материалов, необходимых для анодирования алюминия, являются простыми и их легко найти. Они также относительно недорогие. Если вы хотите делать это регулярно дома, вы можете установить собственную станцию ​​анодирования.

‘

Вот что вам понадобится:

• Дистиллированная вода
• Емкости и контейнеры для хранения жидкостей во время процесса.
• Серная кислота
• Катод
• Нейтрализатор кислоты
• Обезжириватель
• Алюминиевая проволока или титановая проволока
• щелочь
• Краска (любой цвет по вашему желанию)
• Батарея (или любой другой источник питания)

Вы также захотите найти хорошо проветриваемое место для установки станции анодирования; не забудьте надеть защитные очки, перчатки и респиратор.

В дополнение к предметам, которые мы перечислили, вы также захотите купить несколько дополнительных вещей, которые, по нашему мнению и опыту, облегчат работу. К ним относятся:

• Мячики для пинг-понга (вы можете положить их в резервуар, чтобы предотвратить накопление кислотного тумана)
• Агитатор
• Дешевый чайник для красителя
• Кухонный термометр для проверки температуры.

8) Анодирование алюминия — основные этапы

После того, как вы соберете все, что мы перечислили выше, все, что вам нужно сделать, это выполнить следующие шаги.

1. Используйте стальную мочалку или даже слегка абразивную губку для мытья посуды, чтобы очистить поверхность алюминия, который вы собираетесь анодировать. Это поможет удалить любые следы механической обработки с металла.

2 – Следующий шаг – надеть все защитное снаряжение, т. е. перчатки, очки и т. д.

3- Очистите деталь с помощью обезжиривателя, а затем промойте ее дистиллированной водой.

4 – Приготовьте раствор щелочи, обычно от 10 до 20%. Добавьте около четырех столовых ложек щелочи на галлон воды. Смешайте этот раствор с чистой дистиллированной водой и поместите в него детали. Наденьте резиновые перчатки и подождите несколько минут, пока раствор впитается в алюминий. Вы должны увидеть появление пузырьков, указывающих на то, что поверхность алюминия чистится. Это не должно занять более 5 минут.

5 – Извлеките деталь из ванны со щелочью и промойте ее дистиллированной водой. Убедитесь, что деталь чистая. Если вы видите, что вода стекает с поверхности, смойте ее еще несколько раз.

6 - Затем вы хотите установить деталь, прикрепив ее к алюминиевой или титановой проволоке. У него должно быть прочное соединение, и имейте в виду, что там, где провод соприкасался с деталью, останется неанодированная метка. Так что выбирайте место с умом.

7. Следующим шагом является создание ванны путем заливки серной кислоты в дистиллированную воду. Вы делаете это, смешивая 1 часть кислоты с тремя частями дистиллированной воды. Однако, независимо от температуры окружающей среды, важно следить за тем, чтобы в ванне была температура 70 градусов по Фаренгейту. Если она превысит эту температуру или опустится ниже 65F, это разрушит процесс, и результаты будут неутешительными.

8 — Затем вы добавите катод в резервуар, но убедитесь, что он не касается детали, которую вы хотите анодировать. Детали, которые вы хотите анодировать, должны быть подвешены в баке так, чтобы они ни с чем не соприкасались. Затем вы добавляете небольшой нагреватель и термометр. Поверхность ванны также можно покрыть шариками для пинг-понга.

9 – Не начинать процесс, пока температура в ванне не достигнет 70 градусов.

10 - Затем подключите источник питания и подключите его к положительной клемме аккумулятора или источника питания. Затем минус подключается к катоду. Здесь вам нужно быть осторожным, потому что ванна начнет выделять опасные пары.

11 – Вам нужно будет установить силу тока в зависимости от площади поверхности, которую вы хотите анодировать. Если вам нужна твердая поверхность, установите значение 0,03 ампер на квадратный дюйм; если вы хотите что-то более мягкое, что впитает краситель, установите его на 0,02 ампера.

12 — Мы изначально рекомендуем начинать с 16 вольт. В этом вам могут помочь некоторые онлайн-калькуляторы, но дома 16 вольт вполне достаточно. Однако здесь важно следить за температурой в резервуаре по ходу процесса. В процессе часто повышается температура, поэтому оставлять его в покое нельзя.

13 — Как только процесс анодирования начнется, вы можете начать нагревать красители. Большинство цветов хорошо работают при температуре 140 ° F, но некоторые цвета можно охладить. Все марки красок немного отличаются друг от друга и заслуживают некоторых экспериментов.

14 – Затем вы подготавливаете резервуар с дистиллированной водой, а другой – с кислотным нейтрализатором.

15 – После завершения отключите питание, извлеките детали из резервуара, а затем опустите их в дистиллированную воду на 15 секунд. Затем промойте в баке нейтрализатора в течение примерно 5 минут. Вы захотите сделать второй раунд полоскания в нейтрализаторе в течение 5 минут. Затем снова с дистиллированной водой, прежде чем погрузить детали в краску. Детали мгновенно впитают цвет, но вам придется оставить их примерно на 15 минут, в зависимости от желаемой интенсивности.

16 — После того, как процесс окрашивания завершен, нужно прокипятить детали в течение 15 минут. Это поможет затвердеть красителю, обеспечив надежное запечатывание.

Анодированный алюминий:Gensun может помочь

Теперь, когда вы хоть что-то знаете об анодировании, вы согласитесь, что анодированные алюминиевые детали имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными алюминиевыми деталями. Однако процесс анодирования не так прост, как кажется:он требует специальных технологий и опыта.

Gensun Precision Machining — ведущий поставщик высококачественных производственных услуг в Азии. Мы не только точно изготавливаем продукцию с использованием наших самых современных технологий обработки с ЧПУ, но также предоставляем широкий спектр услуг по отделке поверхностей, включая анодирование алюминия.

Подробнее о наших услугах по отделке поверхностей .

<ч />

Примечание. Первоначально эта статья была опубликована в апреле 2021 г. и обновлена ​​в мае 2022 г.