Промышленный и кустарный метод анодирования алюминия

Химическое оксидирование алюминия и его сплавов

Химическое оксидирование изделий из углеродистых сталей и сплавов. Оксидирование с промасливанием и без. Подготовка поверхности деталей. Обработка деталей длиной до 1000 мм.

Для оформления заказа необходимо направить в наш адрес чертежи изделий и количество. Стоимость химического оксидирования рассчитывается исходя из площади поверхности обрабатываемых деталей, марки материала, габаритных размеров и формы изделий. Качество гальваники Вы можете оценить, заказав обработку пробной партии изделий.

  • Обозначение покрытия: Хим. Окс.; Хим. Окс. прм.
  • Обрабатываемые материалы: углеродистые стали и сплавы.
  • Габаритные размеры изделий (ДхШхВ): 1000мм.х500мм.х500мм.
  • Требования к поверхности металла: чистая без следов ржавчины и окалины.
  • Цена оксидирования рассчитывается индивидуально.

Свойства анодированного алюминия

Свойства анодированного алюминия

В прошлой статье были рассмотрены основные характеристики анодирования алюминия, принципы процесса и основные электролиты анодирования, получение цветных (декоративных) и функциональных оксидных пленок. Рассмотрим свойства анодированного алюминия: механические (эластичность и твердость, износостойкость), оптические, тепловые, электрические и химические свойства.

Толщина анодно-оксидных покрытий

Все анодно-окисные пленки на алюминии имеют тонкий и твердый барьерный слой, примыкающий к основному металлу. Адгезионные свойства пленки не рассматриваются, т. к. окисные пленки на алюминии образуются из основного металла. При использовании нерастворяющих электролитов, содержащих борную кислоту, виннокислый аммоний, борат аммония (так называемых электролитов барьерного типа) образуется только этот барьерный слой, который имеет толщину в нанометрах, которая ориентировочно равна напряжению при анодировании с коэффициентом 1,4. Если используются электролиты, растворяющие алюминий, то толщина пленки значительно больше и может достигать 0,38 мм. При использовании обычного режима оксидирования в серной кислоте толщина покрытий максимально 25 мкм, обычный режим и хромовый электролит позволяют получать пленки до 5 мкм.

Цветное анодирование алюминия

Плотность покрытий

Применение нерастворяющих электролитов анодирования позволяет получать барьерный слой с высокой плотностью, который достигает значений в 3,2 г/см 3 . Растворяющие электролиты дают пленки меньшей плотности – от 2,9 до 3,0 г/см 3 . Повышение температуры процесса анодирования и повышение концентрации растворов электролитов снижают плотность оксидных пленок на алюминии, что объясняется повышенным размером пор пленки. Минимальная, регламентируемая плотность покрытия составляет примерно 1,5 г/см 3 .

Химическое оксидирование с промасливанием. Финишная обработка деталей.

После процесса оксидирования (воронения) детали промывают в холодной воде и помещают в 3-5% раствор хромовой кислоты, затем опять промывают водой и погружают в слабый мыльный раствор, нагретый до 70-800С. После мыльного раствора детали не промывают, сушат и помещают на 5-6 минут в веретенное масло (минеральное масло), нагретое до 105-1100С.

Промасливание проводят с целью повышения антикоррозионных свойств оксидных пленок. Для промасливания используют минеральные масла, консистентные ингибированные смазки. Промасливают, окуная мелкие детали в ванну с маслом или, в случаях обработки крупногабаритных изделий наносят масло механически.

Прочность, эластичность и твердость анодных пленок

Наибольшее влияние на свойства анодного покрытия оказывает режим работы ванн анодирования (режим процесса). Рассмотрим, как изменяются свойства покрытий в зависимости от основных характеристик процесса:

  1. Повышение температуры раствора и кислотности электролита (быстрое увеличение скорости растворения металла в процессе) – увеличение мягкости, эластичности и поглощающей способности покрытия, снижение защитной способности.
  2. Повышение плотности тока (уменьшение скорости растворения металла при перемешивании раствора) – механические свойства покрытия зависят от температурного режима и степени перемешивания, защитная способность покрытий увеличивается.
  3. Увеличение продолжительности процесса (увеличение скорости растворения металла в процессе) – незначительное увеличение мягкости, эластичности и поглощающей способности, повышение защитных свойств.
  4. Использование переменного тока (скорость растворения металла не меняется) – увеличение мягкости, эластичности и поглощающей способности, снижение защитных свойств анодного покрытия.

Прочность анодированного алюминия

Прочность и пластичность анодных пленок не отличается от характеристик основного металла, что нельзя сказать об усталостной прочности – при получении твердого анодного покрытия сопротивление усталости может быть снижено до 50%. Для нивелирования данного эффекта изделия обрабатывают в 5%-ном кипящем растворе бихромата калия в течение 10-15 минут, при этом основные характеристики анодной пленки не изменяются.

Эластичность и твердость

Как показано выше, твердость и эластичность анодного покрытия в значительной степени зависит от режима работы ванны анодирования. Характеристики эластичности и твердости не измеряются непосредственно, покрытие считаются гибкими (при условии, если поверхность изделия не имела дефектов в виде волосяных трещин), однако изделия нельзя непрерывно деформировать без повреждения пленки. При использовании переменного тока анодные пленки получаются более эластичными, соответственно снижается прочность покрытий. Использование хромовой кислоты также увеличивает степень эластичности пленки. В числовом выражении эластичность можно выразить в степени максимального удлинения металла до образования волосяных трещин (микротрещин), даже при использовании наиболее благоприятного режима процесса и хромового электролита данная величина составит не более 0,3%. На острых углах возможно растрескивание пленки, что оказывает существенное влияние на защитные свойства пленки, в частности на коррозионную защиту. Твердость по шкале Маха анодной пленки составляет 7-9, что значительно ниже, покрытия хромом, полученного гальваническим методом.

Другие способы оксидирования

Способ оксидирования, известный очень давно, это погружение нагретых деталей в льняное масло. Изделия нагревают в печи до 450-4700С и погружают на 5-10 минут в льняное масло, процесс повторяют несколько раз. В результате получается плотная оксидная пленка черного цвета.

Оксидирование стали возможно в кислых растворах, которое в отличие от щелочного метода проводится при температуре до 1000С. Различают два состава и режима такого оксидирования:

  1. Раствор состоит из азотнокислого кальция – 15-30 г/л, ортофосфорной кислоты и перекиси марганца по 0,5-1 г/л. Рабочая температура – 1000С, время выдержки – 40-45 минут.
  2. Раствор состоит из гипосульфита натрия – 80 г/л, хлористого аммония – 60 г/л, ортофосфорной кислоты (уд. вес 1,6) – 5 мл/л, азотной кислоты (уд. вес 1,4) – 2 мл/л. Рабочая температура – 60-700С, время выдержки – 15-20 минут. Возможно проведение процесса без нагрева, если увеличить время выдержки до 40-60 минут.

После щелочного оксидирования детали промывают в холодной воде и обрабатывают раствором хромпика 120-150 г/л, нагретом до 60-700С. После обработки и сушки детали промасливают.

Возможно Вас заинтересуют статьи:

Цветное оксидирование металла. Патинирование серебра, меди, латуни.

Гальванические покрытия по своему назначению подразделяются на функциональные и декоративные. Функциональные покрытия служат для защиты…

Анодирование алюминиевых деталей в домашних условиях

Алюминий и сплавы на его основе широко используются в производстве автомобильных и мотоциклетных автозапчастей в том числе автомобильных дисков. В…

Химическое фосфатирование

Химическое фосфатирование углеродистых сталей, чугуна, цветных металлов. Толщина фосфатной пленки от 7 мк. до 50 мк. Обработка поверхности с…

Износостойкость поверхности деталей после анодирования

Для оценки износостойкости покрытий используется понятие удельного сопротивления к истиранию, которое характеризуется соотношением износостойкости покрытия к его толщине. Износостойкость напрямую зависит от твердости покрытия и его толщины. Наружный слой покрытия имеет меньшую твердость и износостойкость, что характерно не только для анодных покрытий. При использовании растворяющих электролитов (сернокислого электролита) удельное сопротивление анодной пленки к истиранию увеличивается при повышении напряжения в процессе анодирования. Твердые анодные покрытия имеют в 2-3 раза более высокое удельное сопротивление к истиранию по сравнению с обычными пленками. Существуют различные методы определения износостойкости покрытий, например, регламентирован метод испытания износостойкости поверхности металла при воздействии воздушной струи с абразивом в контролируемом режиме.

Влияние режима анодирования на износостойкость анодных покрытий.

Средняя износостойкость, г.

Толщина покрытия, мкм

Удельное сопротивление к истиранию, г/мкм

Серная кислота (3,3 н.); 20 мин; 21 0 С; 1,5 а/дм 2

Серная кислота (7,5 н.); 20 мин; 21 0 С; 1,5 а/дм 2

Серная кислота (3,3 н.); 20 мин; 15,5 0 С; 1,5 а/дм 2

Способы анодирования алюминия

Разработано несколько способов обработки алюминиевых сплавов, но широкое применение нашел химический способ в среде электролита. Для получения раствора используют кислоты:

  • серную;
  • хромовую;
  • щавелевую;
  • сульфосалициловую.

Для придания дополнительных свойств в раствор добавляют соли или органические кислоты. В домашних условиях в основном используют серную кислоту, но при обработке деталей сложной конфигурации предпочтительнее использовать хромовую кислоту.

Процесс происходит при температурах от 0°С до 50°С. При низких температурах на поверхности алюминия образуется твердое покрытие. При повышении температуры процесс протекает значительно быстрее, но покрытие обладает высокой мягкостью и пористостью.

Технология твердого анодирования алюминия

Кроме химического метода в некоторых случаях используются следующие методы анодирования алюминия:

Оптические свойства анодных пленок

Для того, чтобы дать оценку оптическим свойствам анодных покрытий сравним их со свойствами различных гальванических покрытий и полированной нержавеющей стали. Регламентируют три характеристики отражающей способности – полная, зеркальная (измеряются в % отражения падающего света) и диффузная.

Полная отражающая способность анодной пленки на алюминии после полирования достигает 90%, что ниже только данного значения у посеребренной латуни (98%), но выше чем у хромированной латуни (65%) и полированной нержавеющей стали (60%). С увеличением толщины анодной пленки полная отражающая способность снижается, поэтому в производстве регламентируют толщину пленки, с учетом необходимой защитной способности.

Производство зеркальных покрытий – это отдельное направление и там на отражающую способность влияет прежде всего чистота сплава – получение максимальной отражающей способности (99,9%) возможно при использовании сплавов наивысшей чистоты (99,9% Al), покрытия толщиной до 2 мкм и зеркальной полировки. При этом диффузная отражающая способность имеет минимальные значения.

Если в результате обработки планируется получить матовую поверхность (пленку с диффузной отражающей способностью), в качестве электролита используют раствор фосфорной и серной кислот для яркого травления.

Блестящие анодированные покрытия на алюминии получили широкое распространение при изготовлении автомобильных деталей. Поверхность анодированного алюминиевого сплава, после глянцевания по своим декоративным качествам схожа с поверхностью деталей после гальванического хромирования. Например, алюминиевые автомобильные диски с помощью анодирования могут быть не только окрашены в различные цвета, но и приобрести внешний вид хромированных, что наряду с повышением функциональных качеств обеспечивает исключительные декоративные свойства.

Анодирование алюминиевых автомобильных дисков

Цена анодирования алюминия в Москве – высокое и надежное качество

Анодное оксидирование – технология нанесения на поверхность металла оксидной пленки при помощи анодной поляризации. Называется также анодным окислением и анодированием. Применяется для изделий, изготовленных из алюминия.
Анодное оксидирование алюминия делает поверхность металла прочнее и становится для него отличной защитой от коррозии. Но образованная оксидная пленка может использоваться и для вспомогательной цели – как основа для нанесения слоя краски.

Кроме того, анодирование помогает скрыть видимые дефекты на металле (например, царапины) и наделяет изготовленный из алюминия прокат однородной поверхностью с красивым матовым эффектом.

Тип обрабатываемого изделия Стоимость за 1 кг
Детали весом до 600 грамм 74,0
Мелкие детали до 3кг 70,0
Негабаритные м/конструкции и изделия до 6 м, в том числе дорожные ограждения и уличные кронштейны освещения, буры, сваи 65,0
Тонкостенные изделия толщина менее 3 мм 77,0
Листовой металл 60,0
Изделия с сеткой, занимающей более 50% поверхности 100,0

Теплостойкость

Теплостойкость анодных покрытий характеризуется температурой плавления оксида алюминия, которая составляет 2050 0 С, что значительно превосходит температуру плавления чистого алюминия или его сплавов. При повышении температуры оксидные пленки не отслаиваются, но при повышении температуры до 100 0 С возможно растрескивание покрытия, что связано с тем, что коэффициент теплового расширения оксидной пленки около 20% от коэффициента расширения основного металла. Растрескивание оксидной пленки оказывает негативное влияние на коррозионно-защитные свойства покрытий и в некоторой степени ухудшает декоративные качества. Растрескивание покрытий, полученных при использовании хромового электролита значительно ниже, чем покрытий, полученных в серной кислоте. При повышении температуры до 400 0 С начинается процесс дегидратации уплотненных покрытий.

Такие характеристики как тепловое излучение и отражательная способность также находятся в прямой зависимости от характеристик оксидного слоя. Способность излучать тепло для чистого алюминия незначительная, возрастает по мере увеличения толщины оксидного слоя, и при 400 0 С алюминий с толстым оксидным слоем способен излучать тепло с интенсивностью более 70% от излучения абсолютно черного тела, а при рабочей температуре водных и паровых реакторов данная характеристика приближается к 100%. Для увеличения способности алюминиевого изделия отражать тепло толщина оксидной пленки должна быть минимальной и в тоже время в достаточной степени обеспечивать защиту поверхности детали от потускнения. При толщине 0,85 мкм оксидная пленка практически не задерживает ИК излучение и полированная поверхность основного металла отражает до 95% излучения. Очевидно, что отражательная способность в значительной степени зависит от чистоты поверхности материала до анодирования – полированная поверхность с высоким классом чистоты будет отражать тепло эффективнее.

Анодирование в домашних условиях

Самостоятельное анодирование практически всегда осуществляется по холодной методике. Такой же технологии придерживается и большинство компаний, предоставляющих подобные услуги. Холодной методика называется из-за того, что в процессе создания пленки нет нужды в высоких температурах: рабочий диапазон температур колеблется между -10 и +10 градусов по Цельсию.

Достоинства холодного анодирования:

  1. Поверхностный слой получается достаточно толстым благодаря тому, что скорость роста и растворения оксидной пленки с ее наружной и внутренней стороны различаются.
  2. Пленка выходит очень прочной.
  3. Обработанный металл отличается высокой стойкостью к коррозии.

Холодное анодирование алюминия

Единственный недостаток методики состоит в сложности дальнейшей окраски металла материалами, основанными на органике. Однако металл, вне зависимости от его характеристик, в любом случае получает окраску естественным образом. Цвет может различаться от оливкового, до черного или сероватого.

Для проведения работ понадобится следующее:

  • ванны (алюминиевые емкости для анодирования, а также пара стеклянных или пластиковых – для изготовления растворов);
  • алюминиевые соединительные провода;
  • источник напряжения на 12 Вольт;
  • реостат;
  • амперметр.

Приготовление раствора

Как уже говорилось выше, основной электролит для анодирования – серная кислота. Однако вне пределов производственного помещения использование такого электролита опасно. Поэтому в домашних условиях обычно используют соду.

Приготовление раствора

  1. Приготавливаем 2 раствора – содовый и соляной. Компоненты засыпаем в емкости с дистиллированной теплой водой в пропорции 1 к 9.
  2. Хорошо перемешиваем раствор и даем ему настояться.
  3. Сливаем раствор в другую емкость таким образом, чтобы туда не попал содовый осадок. От чистоты раствора в значительной степени зависит результат анодирования.

Электрические свойства – пробивное напряжение анодных покрытий

Пробивное напряжение анодных покрытий зависит от характеристик основного металла – сорта алюминия, чистоты поверхности, наличия легирующих компонентов. Также оказывает влияние толщина и текстура оксидного слоя. На покрытиях большой толщины с дополнительным покрытием лаком возможно получение пробивного напряжения более 2 тыс. вольт. На практике, в большинстве случаях такие высокие значения не требуются. Для покрытий, получаемых методом непрерывного анодирования (проволоки, полос) при толщине всего 5-8 мкм достигается пробивное напряжение между витками или совмещенными пластинами в 250 вольт, причем эта значение не изменяется при нагреве до 500 0 С. Растрескивание оксидного слоя при изгибе или повышении температуры не оказывает значительного влияния на характеристику пробивного напряжения (в сухих условиях эксплуатации).

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий