Анодирование алюминия: способы проведения процедуры (+25 фото)

Сообщества › Кулибин Club › Блог › Анодирование в “домашних” условиях.

Все работы по анодированию проводятся с использованием защитных средств, респиратор, очки и защитные перчатки, ибо работаем пусть и с разбавленной, но с кислотой и щелочью! В идеале в проветриваемом помещении. Соблюдаем ТБ!

Первоначально готовим саму деталь, механическая полировка, чем “чище” поверхность те более глянцевая будет деталь, можно применять и химическую полировку, но этот процесс еще более вредный для здоровья, нежели сама анодировка, поэтому выводим деталь на полировальном круге и другими средствами.

Для подвеса детали в рабочей ванне необходимо использовать алюминиевые токоподводы, никаких посторонних металлов, в идеале на детале можно оставлять конструктивный выступ, для подключения, но при его спиливании будет не покрытое место, я воспользовался конструктивными резбовыми отверстиями, на куске алюминиевого провода нарезал резьбу и просто вкрутил в эти отверстия, получается хороший, плотный контакт.

Толщину токоподвода надо подбирать с учётом силы тока, необходимого для анодирования, иначе проводник начнёт греться в месте контакта, а как следствие на нём пойдёт бурная реакция и его начнёт растравливать и уменьшать его сечение, и так в геометрической прогрессии, до полного растворения :)) (в одной из попыток так и произошло из-за плохого контакта)

Перед погружением в электролит деталь необходимо обезжирить, способов море, от Пемолюкса и прочих порошков, до средства КРОТ, намой взгляд КРОТ самое близкое к нужному, это слабый раствор щёлочи NaOH с добавлением ПАВ.
Я обезжиривал в чистом растворе NaOH+вода, концентрацию точно не замерял, но чем насыщенее раствор, тем быстрее будет процесс просто. Посути раствор растворяет тонкий слой оксида алюминия, так сказать “естественное” анодирование, окисление поверхностного слоя на воздухе, так что сильно с травлением не стоит затягивать, иначе начнёт растравливать саму деталь ))

В процессе травления идёт бурное выделение газов (кажется водорода) работать только в защитной маске и остерегаться попадания раствора на кожу, ибо ожог не хуже чем от кислоты будет.

После травления к детале уже прикасаться нельзя, иначе от прикосновений остаются жирные следы и как следствие неравномерное покрытие, пятна и прочие радости, после промывки от раствора щелочи под проточной водой клал деталь в чашку с водой, в идеале дистиллированной, что бы на неё ничего не попало, пока готовимся к следующему этапу.

Что касатся рабочей ванны можно использовать эмалированную (без сколов) или пластиковую посудину, но тогда дно и стенки придётся “выкладывать” из свинца или иного стойкого к электролиту материала, эти пластины выполняют роль катода.
Так же необходимо позаботиться об охлаждении рабочей ванны, в процессе хим реакции электролит будет нагреваться.
Я использовал 2 титановые гофты (квадратная банка) получается вся площадь гофты является катодом, что весьма положительно влияет на равномерность нанесения, ток более равномерный по пповерхности детали, ну и титану кислота не помеха.
Так же была организованная Водяная баня, только в обратную сторону, для охлаждения, вода проточная со скважины.

В качестве электролита взят Электролит для аккумуляторных батарей, разбавленный в пропорции 1:1 дистиллированной водой. При приготовлении раствора электролита соблюдаем ТБ и льём не разбавленный электролит в дистиллированную воду (Соблюдая правило Кислоту в Воду, дабы избежать закипания)

После смешивания электролит нагреется, остужаем его градусов до 15-20, и впринципи поддерживаем такую температуру, от 10 до 25 градусов, это будет “Тёплое анодирование” которое позволит в дальнейшем окрасить деталь красителем для ткани и им подобными.
Если температура будет ниже, близкая к 0, то мы получим “холодное” анодирование, слой будет плотнее и прочнее, но красителем его уже не окрасиш, поры слишком плотные будут, возможно получиться окрасить Химическим способом, но я пока такой не осваивал, поэтому в домашних условиях проще добиться Теплого анодирования.
Пока деталь плавает в воде, подключаем токоподвод к источнику тока.
В качестве источника тока лучше использовать блоки со стабилизацией по току, что бы не бегать и не следить за током, чем больше площадь детали, тем более мощный придётся искать блок.
Площадь данной детали, примерно, составила 490см2, плотность тока должна быть 15-20мА на см2 итого получаем тока 7,3-9,7А при напряжении 12в, хотя в процессе роста оксидной плёнки напряжение может подрости, я брал источник с параметрами 20А и 30в максимальные значения.
При Холодном анодировании для поддержания заданного тока может потребоваться напряжение гораздо больше чем 12в, ибо чем плотнее слой, тем больше его электрическое сопротивление.

На следующих этапах соблюдаем главное правило: “Погружение в раствор и доставание из раствора детали ТОЛЬКО при включенном источнике тока!”
Иначе кислота начнёт разъедать деталь и загрязнять раствор…
Погружаем деталь в раствор, при включенном источнике тока, достаточно самого минимального значения, просто что бы между анодом и катодом было напряжение! Опять же не забываем про маску, очки и перчатки!

Зачем размещать деталь под углом, при строго горизонтальном расположении шайбы было замечено, что торцы покрываются более плотным слоем чем плоскости, плюс если имеются не сквозные отверстия, деталь необходимо размещать так, чтобы а)электролит полностью их заполнил и б)чтобы из них мог выходить газ скапливающийся в процессе, иначе может образоваться газовый пузырь, который вытиснит электролит, и соответсвенно в этом месте деталь не покроется оксидным слоем.
Ну и по возможности деталь должна быть равноудалена от катода, тоесть стенок ванны.

Вокруг детали начнётся активное выделение пузырьков газа, кислорода, сам по себе он не особо вреден, а вот аэрозоль кислоты, образующаяся при лопании пузырьков, когда они доходят до поверхности, весьма вредно вдыхать, поэтому накрываем всё это хозяйство.

Как только накрыли крышкой, выставляем на блоке питания необходимый ток и засекаем минут 40-60

Пока ждём начинаем готовить раствор красителя, в качестве красителя можно использовать анилиновы красители разбавленные в воде или краску для заправки картриджей для струйников.
Я использовал вчастности Colouring для устройств Canon/Epson/HP/Lexmark продаётся в ДНС по 200-300р за 100мл, бывает Голубой (Cyan), Пурпурный (даёт цвет от красного до фиолетового) (Magenta), Желтый и Чёрный, так же есть Светло-голубой и Светло-пурпурный.
С голубым у меня получилось, желтый и чёрный не пробовал, а вот Magenta не захотел красить пробник почему-то.

Я разбодяживал 2 пузырька примерно на 3л воды, далее подогреваем этот раствор до 60градусов.
Все работы лучше проводить в резиновых перчатках, отмывается эта дрянь с рук очень плохо!

Периодически посматриваем как идёт процесс, раствор становится мутным от обилия пузырьков, но больших пузирей не должно быть!

При анодировании крупных деталей (ну или большого количества мелких 😉 ) возникает проблемка, за которой необходимо следить.
На одной фото обратил внимание на красный налёт на стенках ванны, это медь из сплава Д16Т выходит в раствор и осаждатся на стенках, когда деталь большая, слой становится толстым и отпадает от стенок и начинает бултыхаться какое то время в растворе, пока не растворится и снова не выпадит на стенках, НО за время своего бултыхания эти частицы попадая на поверхность детали устраивают местные прогары, что визуально видно как чёрные полоски как от электроразрядов…
Поэтому необходимо периодически сливать электролит, промывать ванну в воде и счищать медь со стенок.

После окончания процесса Анодирования, не отключая источник тока достаём деталь из раствора.

Далее следует чательная промывка детали в проточной воде, дабы смыть остатки окислительных процессов и вымыть электролит из пор, так же как и ранее ДЕТАЛЬ НЕЛЬЗЯ ТРОГАТЬ РУКАМИ максимум в резиновых перчатках или кистью аккуратно промываем.
Один раз попробовал промывку в слабом растворе щелочи, для нитролизации кислоты, но тут надо очень быстро и аккуратно и снова под проточную воду.
Я некоторое время выдерживал деталь в проточной воде, пока отцеплял от блока питания и возился с краской.

Дальше чистую деталь помещаем в горячий краситель, степень окраски зависит от концентрации раствора, времени выдержки в растворе, и оксидного слоя.
Поэтому при попытке окрасить несколько Больших деталей очень сложно попасть в цвет, ибо слишком много факторов влияющих на это, в этом плане только чёрный цвет самый простой вариант, держим в растворе минут 15, и он точно будет чёрный (точнее коричневато-чёрный)
После того, как получили нужный нам цвет, опускаем деталь в кипяток и варим её так минут 30, воду тоже лучше использовать дистиллированную.
Кипятим деталь для того, чтобы закрыть поры и краска осталась внутри, при проварке часть краски перейдёт в воду и деталь может немного осветлиться, это опять же камень в огород повторяемости цвета на нескольких одинаковых деталях…
В итоге после долгих мучений и экспрементах на “кошках” должно получиться что то подобное 🙂

Всем мира, счастья и с наступающим НГ, и не забываем При работах с кислотами шелочами обязательно использование защитных стредств!

Процесс анодирования алюминия

Анодирование алюминия или его анодное окислениерассматривается многими предпринимателями, как одно из самых перспективных направлений обработки алюминия и его сплавов.

Сущность анодирования алюминия

Почему? Что такого особенного в этом незамысловатом с точки зрения химии процессе? А главное в чем его экономическая выгода? Давайте разбираться.

Как известно, алюминий самый распространенный металл на Земле, а кроме того еще и самый востребованный. Химические и физические свойства алюминия позволяют использовать его практически повсеместно: в машиностроении, авиации, космической промышленности, электро- и теплотехнике и пр. Алюминий на открытом воздухе быстро окисляется и образует на поверхности защитную микропленку, которая делает металлоизделия из алюминия химически более инертными. Однако эта естественная защита слишком мала, поэтому алюминий и его всевозможные сплавы не вечны: со временем они легко подвергаются коррозии.

Защитить изделия из алюминия, сделать их более твердыми и долговечными можно двумя способами: окрасить их с помощью порошковых красок или оксидировать, т.е. искусственно создать на его поверхности толстую пленку. Оксидирование в свою очередь подразделяется на два подвида: химическое оксидирование в растворах хрома и собственно анодирование с помощью анодной поляризации изделия в электролите.

Преимущества окрашивания в том, что готовые изделия внешне более эффектны: получаемый цвет ровнее, ярче, возможных оттенков окрашивания больше, легче получить нужную текстуру. Однако анодирование гораздо менее зависимо от качества поставляемых материалов, да и производственные линии устроены проще. Кроме того, спектр цветов и оттенков анодированных металлоизделий становится с каждым годом все больше и больше. Сейчас доступно даже радужное анодирование с созданием на поверхности изделия переливающегося блестящего покрытия.

Технология анодирования алюминия

Производственный процесс анодирования алюминия условно делится на три этапа:

1. Подготовительный – на этом этапе алюминиевое изделие необходимо тщательно механически и электрохимически обработать. От того, как качественно будет проведен этот процесс будет зависеть конечный результат. Механическая обработка подразумевает очищение поверхности, ее шлифовка и обезжиривание. Затем изделие сначала помещают в щелочной раствор, где происходит так называемое “травление”, а после – в кислотный, для осветления изделия. Последний шаг – промывка изделия. Промывка проводится в несколько стадий, так как крайне важно удалить остатки кислоты даже в труднодоступных участках изделия.

2. Химическое анодирование алюминия – изделие прошедшее первичную обработку подвешивают на специальные кронштейны и помещают в ванну с электролитом между двумя катодами. В качестве электролитов могут выступать растворы серной, щавелевой, хромовой и сульфосальциловой кислот иногда с добавлением органической кислоты или соли. Серная кислота – самый распространенный электролит, однако он не подходит для сложных изделий с мелкими отверстиями или зазорами. Для этих целей лучше подходят хромовые кислоты. Щавелевая кислота в свою очередь создает наилучшие изоляционные покрытия разных цветов.

Читайте также:  Патинирование металла с помощью краски и окислителей (+20 фото)

Вид, концентрация, температура электролита, а также плотность тока напрямую влияют на качество анодирования. Чем выше температура и ниже плотность тока, тем быстрее происходит анодирование, пленка получается мягкая и очень пористая. Соответственно чем ниже температура и выше плотность тока, тем тверже покрытие. Диапазон температур в сернокислом электролите колеблется от 0 до 50 градусов по Цельсию, а диапазон плотности от 1 до 3 А/дм2. Концентрация электролита может колебаться в пределах 10-20 % от объема в зависимости от требований технической документации.

3.Закрепление – непосредственно после анодирования поверхность изделия выглядит очень пористой. Чем больше пор – тем мягче поверхность. Поэтому, чтобы изделие получилось крепким и долговечным, поры нужно закрыть. Сделать это можно, окунув изделие в почти кипящую пресную воду, обработав под паром, либо поместив в специализированный “холодный” раствор.

Если изделие предполагается окрасить в какой-нибудь цвет, его не “закрепляют”, так как краска прекрасно заполнит пустое пространство в порах.

Оборудование для анодирования алюминия делится на 3 вида: основное (ванны для анодирования), обслуживающее (обеспечивает непрерывную работу линии, подает ток в ванны и т.д.) и вспомогательное (на нем осуществляется подготовка алюминиевых изделий, их перемещение по линиям, складирование и пр.).

Разновидности анодирования

На сегодняшний день можно встретить компании предоставляющие различные услуги по анодированию алюминия. Это и классическое, и твердое, и цветное анодирование. Некоторые организации предлагают анодировать алюминий в домашних условиях. Каждое направление имеет свои интересные особенности, о которых мы и поговорим дальше.

Твердое анодирование алюминия – это особый способ получения сверхпрочной микропленкина поверхности алюминиевой детали. Он получил небывалое распространении в авиа, космо и автостроении, архитектуре и схожих областях. Суть процесса в том, что для анодирования берется не один электролит, а несколько в определенной комбинации. Так одна из запантенованных методик подразумевает смешение серной, щавелевой, винной, лимонной и борной кислот в пропорции 70-160/30-80/5-20/2-15/1-5 г/л. и постепенным увеличением плотности тока с 5 до 28 В. при температуре раствора до 25 градусов по Цельсию. Твердость покрытия достигается благодаря изменению структуры пористых ячеек анодной пленки.

Цветное анодирование алюминия – технология изменения цвета анодированной детали. Производится как до, так и после расположение детали в электролите. Бывает 4 видов:

Первое – адсорбационное окрашивание – происходит сразу после перемещения элемента из ванной с электролитом, т.е до заполнения пор. Деталь также погружают в раствор с красителем, разогретым до определенной температуры (55-75 град. по Цельсию), на некоторое время (обычно от 5 до 30 минут), а затем дополнительно уплотняют, чтобы увеличить окрашенный слой.

Второе – электролитическое – оно же черное анодирование алюминия – это получение сначала бесцветной анодной пленки, а затем продолжение процесса в кислом растворе солей некоторых металлов. Цвет готового изделия получается от слабобронзового до черного. Анодирование алюминия в черный цвет востребовано в производстве строительных профилей и панелей.

Третий вид – интерференционное окрашивание – то же, что и предыдущее, но позволяет получить большее количество оттенков благодаря формированию специального светоотражающего слоя.

Ну и наконец, четвертый вид – интегральное окрашивание – в раствор электролита для анодированию добавляют органические соли, благодаря которым и происходит покраска изделия.

Теперь вы получили общее представление о процессе анодирования. Как видно из всего сказанного – электрохимическое оксидирование позволяет добиться самых разных результатов, не тратя при этом огромных денег на организацию процесса. Не удивительно, что в нем так заинтересованы многие предприниматели.

Анодирование алюминия. Технология и реактивы анодирования

В статье приведены основные принципы процесса анодирования алюминия, теоретические основы процесса. Рассмотрены основные растворы, использующиеся для анодного оксидирования, приведены характеристики анодной пленки в зависимости от используемых реактивов и параметров технологического процесса. Рассмотрены составы для получения цветных анодных пленок.

Содержание:

Принципы процесса анодирования

Процесс электрохимического оксидирования алюминия и его сплавов в растворах серной, хромовой, щавелевой кислот и их смесей получил название анодирование алюминия. Несмотря на кажущуюся простоту процесс анодирования имеет множество вариантов, которые оказывают непосредственное влияние на характеристики и качество оксидной пленки. На внешний вид и структуру покрытия влияет и состав алюминиевого сплава, а корректировка электролита позволяет в широких пределах менять свойства покрытия. Качество и наличие примесей в составе электролита также может иметь решающее значение.

Анодирование значительно отличается от процессов нанесения гальванического покрытия на металлы (электрохимического осаждения) при которых защитный или декоративный слой металла наносится на поверхность металлического изделия, так как является процессом преобразования основного металла, в результате которого меняется внешний вид и характеристики поверхности.

Применение анодирования

Применение анодирования — это тема отдельной статьи, в любой отрасли где в той или иной мере используются изделия из алюминия или его сплавов и требуется изменение каких-либо качеств металла анодирование является оптимальным и зачатую единственным решением.

Приведем перечень основных областей применения анодирования:

  1. Тонкие окисные пленки используются в качестве основы для нанесения органических и неорганических покрытий (краски или лака).
  2. Цветное анодирование. Применение различных окрашивающих электролитов позволяет получить широкую гамму оттенков и цветов поверхности алюминиевого изделия. В качестве добавок используются соли никеля, кобальта или олова. Получаемые оттенки от светло-бронзового до черного.
  3. Повышение износостойкости. Оксидные покрытия на алюминии значительно тверже основного металла. Твердое анодирование широко применяется для деталей, работающих на истирание при небольшой нагрузке, а также для повышения коррозионной стойкости изделий.
  4. Электрическая изоляция. Оксидная пленка по сравнению с органическими изоляционными материалами обладает не только высокими изоляционными свойствами, но и обладает значительно большей теплостойкостью.
  5. Получение уплотненной поверхности с высокими антифрикционными свойствами. (смазочное покрытие).

Выбор электролита анодирования

Как указывалось выше, на свойства оксидной пленки, полученной методом анодирования оказывает влияние множество факторов – тип алюминиевого сплава, способ предварительной обработки поверхности детали , режим анодирования и тип финишных операций. Определяющее значение имеет и состав электролита. В основном используются кислотные электролиты (щелочные могут быть применены в отдельных случаях при специальных видах анодирования). Основной кислотой является серная, на ее основе готовится подавляющее большинство электролитов анодирования. Для получения специальных видов покрытий используются другие кислоты.

Анодирование в сернокислом электролите

Анодирование в серной кислоте позволяет получить полупрозрачные, бесцветные покрытия толщиной около 35 мк. Если процессу анодирования предшествует процесс глянцевания поверхности деталей, покрытия получают высокие декоративные качества (блестящее анодирование). В серной кислоте получают также пластичные анодные пленки, которые не разрушаются при формовке изделий.

Концентрация серной кислоты и температура электролита

Концентрация серной кислоты для анодирования в промышленных условиях принимается в диапазоне 8-35% (по массе). В концентрированном растворе анодная пленка получается мягкой и пористой, эластичность пленки высокая. Классической является концентрация 15% (по массе). Температуру в процессе анодирования задают в пределах от 18 0 С до 25 0 С. В большинстве случаев принимается температура в 20 0 С. С применением серной кислоты получают также твердые анодные пленки, в этом случае процесс анодирования проводится при низких значениях температур (от -5 до +5 0 С).

Контроль температуры в процессе анодирования является обязательным, от температуры зависит плотность тока и скорость растворения пленки, что в свою очередь оказывает прямое влияние на качество и характеристики покрытия. Для того, чтобы избежать локального перегрева раствора электролита используют специальные перемешивающие устройства.

Напряжение и плотность тока

При анодировании в серной кислоте используется стандартный выпрямитель с выходным напряжением до 24 вольта. При стандартном режиме сила тока составляет 16 вольт при плотности тока 1,5 а/дм 2 . Для получения коррозионностойких пленок большой толщины напряжение силу тока поднимают до 18 вольт, а при обработке сплавов алюминия с кремнием до 22 вольт. В отдельных случаях, например, при анодировании рулонного материала или проволоки используется переменный ток. Использование пониженной плотности тока позволяет получать тонкие, прозрачные окисные пленки, превосходящие по прозрачности пленки аналогичной толщины, полученные при стандартных значениях плотности тока.

Длительность процесса

Продолжительность процесса анодирования зависит от требуемых значений толщины пленки, а также используемой плотности тока. Для чистого алюминия это соотношение можно предложить в виде:

Толщина пленки, мк. = (Плотность тока, а/дм 2 Х Время, мин.)/3

Соотношение является приблизительным, т. к. на продолжительность процесса может зависеть от типа сплава и режима обработки.

Рабочий процесс

Технологический процесс анодирования отличается от процессов нанесения гальванических покрытий прежде всего тем, что рассеивающая способность электролитов анодирования значительно выше, чем у электролитов, использующихся при процессах хромирования, меднения, цинкования или никелирования металла. Эффективная рассеивающая способность при активном перемешивании позволяет получать равномерные по толщине пленки на всей поверхности изделий, включая внутренние поверхности отверстий и пазов.

В остальном технологический процесс анодирования аналогичен процессам электрохимического нанесения покрытий – изделия погружают в предварительно нагретый электролит на подвесах или зажимах, детали не соприкасаются друг с другом, расстояние до катода должно быть не менее 15 см. (для габаритных изделий значения выше). Затем включается перемешивание раствора и подается ток. В обычных условиях площадь катода должна быть равна площади анода, сечение катода должно быть достаточным для обеспечения требуемой плотности тока.

По окончании процесса прекращают подачу тока и незамедлительно извлекают изделия из гальванической ванны. Изделия промывают в проточной воде и сушат.

Анодирование в хромовой кислоте

Хромовая кислота используется, если требуется провести анодирование ответственных алюминиевых деталей и узлов с тонкими стенками или с высокой точностью обработки. Растворение алюминия в хромовой кислоте ниже, чем в серной, снижение усталостной прочности металла ниже – пленка получается тонкой, непрозрачного серого цвета. Максимальная толщина окисной пленки достигает 10 мк., стандартная толщина от 2,5 до 5 мк.

Концентрация хромового ангидрида CrO3 принимается в пределах от 2 до 15% (по массе). Температуру режима в большинстве случаев задают в пределах 25-40 0 С, активное перемешивание раствора электролита не требуется. При анодировании в 10% растворе хромовой кислоты температуру процесса поднимают до 54 0 С при напряжении 30 вольт для обеспечения плотности тока равной 1,2 а/дм 2 . Для сплавов, содержащих в своем составе медь или цинк напряжение задается в пределах 15-20 вольт при той же плотности тока. При анодировании в электролите низкой концентрации 3-5% (по массе) применяется специальный режим подачи напряжения и процесс проходит циклами. Данный режим используется для обнаружения дефектов поверхности изделия или при формировании подслоя под покраску.

Анодирование в щавелевой кислоте

В растворе щавелевой кислоты получают пленки желтого оттенка, обладающие высокой износостойкостью. Этот метод один из первых открытых способов получения цветного покрытия. Износостойкость покрытия при истирании в два раза выше, чем при анодировании в серной кислоте. В процессе анодирования в щавелевой кислоте наряду с постоянным током с напряжением 30-60 вольт, используют режимы с переменным током. Для получения равномерного желтого или бронзового оттенка раствор интенсивно перемешивают. В остальном данный процесс не отличается от анодирования в серной кислоте. В качестве катодов могут быть использованы различные металлы – железо, свинец, нержавеющая сталь.

Другие растворы анодирования

В некоторых случаях используются электролиты, в которых оксидная пленка алюминия не растворяется – так называемые электролиты барьерного типа. С использованием растворов анодирования содержащих борную кислоту, виннокислый аммоний, борат аммония получают покрытия на деталях, использующихся в электроприборах (электролитических конденсаторах). Например, при обработке в растворе с боратом аммония получают пленки, имеющие пробивное напряжение 550 вольт. Также, данные виды электролитов используются при анодировании алюминия, осажденного в вакууме.

Читайте также:  Термодиффузионное цинкование: описание и преимущества

Алюминиевые детали, обработка которых подразумевает нанесение гальванического покрытия после анодирования обрабатывают в растворе, содержащем 25-30% фосфорной кислоты. Получаемые пленки имеют толщину до 6 мк., что связано с высокой растворимостью алюминия в фосфорной кислоте. Процесс проводят при цеховой температуре, плотности тока 10-20 а/мм 2 и напряжении 30-60 вольт в течение 10-15 минут.

Твердые пленки золотистого, коричневого или черного цветов получают при использовании раствора, содержащего 40-100 г/л сульфосалициловой кислоты и 30-60 г/л серной кислоты при температуре 30 0 С, плотности тока 2,5-3,5 а/дм 2 и напряжении до 80 вольт.

Снятие анодных покрытий

Удалить некачественное анодное покрытие можно только со всей поверхности изделия, частичное восстановление пленки в большинстве случаев невозможно. Покрытие, как правило снимают в растворах, содержащих едкие щелочи. Процесс проходит под строгим контролем основных режимов, т. к. такие растворы обладают высокой степенью воздействия на основной металл. Классическим и менее всего воздействующим на поверхность алюминия признают раствор, содержащий 35 мл/л фосфорной кислоты и 20 г/мл хромовой кислоты. Обработка проходит в течение 1-10 мин, в зависимости от толщины пленки при температуре 95-100 0 С. для снятия твердых анодных покрытий используют указанный раствор с повышенной два раза концентрацией, при этом поверхность алюминиевых сплавов, содержащих медь может окрашиваться в серый или черный цвет.

Повторная обработка изделий после удаления анодной пленки возможна после оценки состояния поверхности изделия, если чистота поверхности достаточна для нанесения покрытия и полирование не требуется, можно приступать к процессу незамедлительно.

Следует отметить, что при обработке деталей для которых необходимо точное соблюдение первоначальных размеров потребуется повторное анодирование с нанесением пленки большей толщины, чем была первоначально. Это связано с тем, что при снятии и повторном нанесении покрытия потери могут составлять от половина до двух третей первоначальной толщины пленки.

Анодированный алюминий

Абсолютно каждый металл подвержен коррозии. Металлические изделия без надлежащей защиты от коррозии в скором времени портятся, приходят в негодность и требуют замены. Одним из способов защиты металлов от воздействия агрессивной среды является создание на его поверхности плотной и толстой оксидной пленки. Такая пленка образуется в процессе анодирования.

Анодированием называется процесс формирования оксидной пленки на поверхности металлов и их сплавов путем их анодной поляризации в проводящей среде. Целью анодирования является укрепление различных металлов, в том числе и алюминия. Однако стоит отметить, что анодирование алюминия используется не только с целью укрепления метала, оно также позволяет сгладить разнообразные неровности поверхности (например, сколы, царапины, вмятины и др.), повышает адгезивные качества металла (лакокрасочное покрытие существенно лучше ложится на оксидную пленку, чем на голый металл), улучшает внешний вид металла, а также придает ему разнообразные декоративные эффекты (например, имитация золота, серебра, жемчуга и т.д.).

Процесс анодирования состоит из трех частей:

  • подготовительный этап;
  • химическая обработка;
  • закрепление.

Подготовительный этап предполагает механическую и электрохимическую обработку алюминия. Механическая обработка включает очистку металла, шлифование и обезжиривание. После этого изделие помещается в щелочной раствор для травления, после чего оно перекладывается в кислотный для осветления. На завершающей стадии подготовительного этапа осуществляется промывка поверхности изделия. При этом стоит отметить, что промывка производится обязательно несколько раз с целью полной очистки алюминия от кислотных веществ.

Во время химической обработки алюминия осуществляется обработка металла в электролите. В качестве электролитов могут быть использованы растворы разнообразных кислот (серная, хромовая, щавелевая, сульфосалициловая). Иногда в растворы может добавляться соль или органическая кислота. Самым распространенным электролитом выступает именно серная кислота. Стоит обратить внимание на то, что этот электролит используется только в случае обработки изделий простой формы. Для изделий, имеющих более сложную форму с небольшими отверстиями или зазорами, применяется чаще хромовая кислота.

То, насколько качественным в итоге получится анодированный алюминий, зависит от многих факторов, среди которых в обязательном порядке присутствуют концентрация, температурный режим, а также плотность тока. При воздействии высоких температур анодирование буде протекать существенно быстрее. Кроме этого, высокие температуры способствуют образованию мягкой и высокопористой пленки на поверхности изделия. В случае необходимости получения более твердого и прочного покрытия, анодирование проводится при более низких температурах. Таким образом, допустимые температурные режимы для анодирования находятся в диапазоне от 0 0 С до +50 0 С. Плотность тока при этом может находиться в пределах от 1 до 3 Ампер.

На последнем, закрепительном, этапе осуществляется закрытие пор, которые образовались на поверхности изделия во время анодирования. Закрытие пор осуществляется для того, чтобы поверхность приобрела достаточную прочность. Закрепление может осуществляться тремя способами:

  • путем погружения изделия в горячую пресную воду;
  • обработкой паром;
  • размещением металла в так называемом «холодном растворе».

Стоит сказать, что если в дальнейшем будет производиться окрашивание поверхности, то данный этап не нужен, поскольку лакокрасочный материал заполнит имеющиеся поры естественным образом.

Кроме описанного выше способа, существуют также и другие способы анодирования. К ним можно отнести следующие:

В результате твердого анодирования на поверхности алюминия образуется прочная микропленка. Данная методика достаточно широко применяется в авиастроении, автомобилестроении, а также в строительстве. Суть данной технологии заключается в применении не одного конкретного, а сразу нескольких электролитов. Например, в одном процессе могут использоваться щавелевая, серная, лимонная, винная, а также борная кислота. Во время анодирования происходит плавное увеличение плотности тока, что приводит к изменениям в ячейках. Это, в свою очередь, способствует приобретению пленкой повышенной прочности.

Применение анодированного алюминия в зависимости от толщины оксидного слоя

Толщина оксидного слоя

5

Для внутреннего использования, без частой чистки (мытья)

10

Миним. 10 микрон

Для наружного применения в обычных атмосферных условиях, с периодическим техническим обслуживанием (чистка)

15

Миним. 15 микрон

Для наружного применения в атмосферных условиях промышленных зон и морских побережий

20

Миним. 20 микрон

Для наружного применения в атмосферных условиях промышленных зон и морских побережий (упрочненный слой)

25

Миним. 25 микрон

Для наружного применения в атмосферных условиях промышленных зон и морских побережий (упрочненный слой) по специальным запросам некоторых рынков

Микродуговым анодированием называется электрохимический процесс, при котором происходит окисление поверхности алюминия, при одновременном возникновении электрозарядных явлений между анодом и электролитом. В результате данной методики образуется покрытие, отличающееся достаточным качеством, а также которое имеет высокий уровень износостойкости и адгезии.

Цветное анодирование алюминия. Основной задачей данного метода является изменить цвет алюминиевой детали. Цветное анодирование можно осуществить четырьмя способами:

  • окрашиванием методом адсорбции. Происходит путем погружения изделия в электролитную ванну. Кроме этого осуществление данного способа возможно путем погружения деталей в раствор с красящим веществом, которое предварительно разогретое до необходимой температуры;
  • электролитическое окрашивание. Данный способ имеет еще одно название – черное анодирование. Осуществляется в два этапа. Первый предполагает получение бесцветной пленки, после чего металл погружается в кислый солевой раствор, в результате – метал приобретает различный цвет, который может разниться от черного до слабого бронзового оттенка. Именно черные тона алюминия очень популярны в строительной области;
  • интерференционное окрашивание. Технология получения определенного цвета данным способом напоминает электролитическое окрашивание. Однако, при данном методе создается особый светоотражающий слой, придающий более разнообразные оттенки металлу;
  • интегральное окрашивание. Данная технология заключается в смешивании электролита с органическими солями.

Декоративный анодированный алюминий применяется во многих сферах. Так, он используется при изготовлении литых, прессованных и штампованных алюминиевых изделий. Очень часто такой алюминий используется при создании декоративных мебельных деталей, также из него могут изготавливаться спортивный инвентарь, поручни и многое другое. Основным преимуществом использования декоративного анодированного алюминия в быту является то, что он не оставляет неприятных пятен серого цвета на одежде и теле человека.

Анодирование алюминия в домашних условиях

Этот процесс достаточно простой для самостоятельного проведения. Однако, следует соблюдать некоторые правила, чтобы процесс был безопасным и дал желаемый результат. В первую очередь, следует проводить анодирование в хорошо проветриваемом помещении, а лучше на открытом воздухе – улице или балконе. Это связано с тем, что при анодировании происходит выделение на аноде кислорода, а на катоде – водорода, в результате смешивания которых образуется гремучий газ, являющийся тем же динамитом. Поэтому, в помещении можно погибнуть от даже самой маленькой искры.

Стоит помнить, что работать придется с кислотой, которая является очень едким веществом. Даже не смотря на то, что она находится в достаточно сильно разбавленном виде и при попадании на кожу вызовет не более, чем зуд, все таки, следует обращаться с ней крайне осторожно, ведь при попадании кислоты в глаза или на другие слизистые оболочки можно получить серьезные травмы, требующие госпитализации. Поэтому, в целях своей личной безопасности следует пользоваться защитными очками, а также иметь поблизости ведро с слабым содовым раствором.

Перед тем, как начать проводить анодирование алюминия в домашних условиях, следует провести подготовительные работы, которые предполагают полировку изделия до зеркального блеска (желательно, на полировочном кругу). Это действие необходимо для того, чтобы удалить нежелательные дефекты, которые не замаскируются после анодирования, а также чтобы снизить вероятность «прогара» во время самого процесса.

Также подготовительный этап предполагает обезжиривание изделия с помощью стирального порошка, хозяйственного мыла и зубной щетки. Не следует в данном процессе использовать едкий натрий или калий, которые рекомендуются в заводских технологиях, так как при этом заметно портится чистота поверхности. После промывки следует детали высушить горячим воздухом.

За подготовительным этапом следует изготовление электролита. При осуществлении анодирования в домашних условиях используется в качестве электролита раствор в дистиллированной воде серной кислоты. При этом можно применять обычную воду из-под крана. Однако, если есть возможность, то лучше приобрести дистиллированную воду.

Приобрести все необходимые ингредиенты достаточно просто – нужно всего лишь зайти в любой автомагазин, где всегда есть и дистиллированная вода, и серная кислота. Однако, кислота продается под названием «Электролит для свинцового аккумулятора», и имеет разбавленный вид в пропорции 1,27 грамм на 1 см кубический. Приобрев данный электролит, следует осуществить его смешивание с водой в пропорции 1:1. Таким образом, взяв обычную канистру, наполненную электролитом, объемом в 5 литров, после смешивания на выходе получится 10 литров раствора для анодирования. Мелкие детали вполне с легкостью можно анодировать в данном количестве раствора, а вот для более крупных деталей придется данное количество удвоить.

Стоит помнить о том, что во время смешивания воды и кислоты происходит сильная химическая реакция, в результате которой выделяется огромное количество тепла, поэтому, при неаккуратном смешивании этих двух компонентов можно получить травму в виде брызг в лицо. Именно в связи с этим следует использовать защитную экипировку, а также вливать электролит в воду тонкой и аккуратной струйкой. При этом следует непрерывно помешивать раствор стеклянной палочкой.

Также необходимо подготовить и соответствующее оборудование. Понадобится несколько емкостей – для мелких деталей, недлинных и длинных. Емкости обязательно должны быть алюминиевыми.

Также ванна должно иметь хорошую теплоизоляцию корпуса, или же электролит будет слишком быстро нагреваться в ней, что привет к необходимости в его частой замене. Наиболее простым решением в вопросе теплоизоляции ванны является ее оклеивание слоем пенопласта толщиной 2-4 см. Также подойдет вариант поместить ванну в коробку и пространство между ванной и коробкой задуть строительной пеной.

После этого необходимо изготовить для ванны свинцовый катод. Для этого подойдет обычный листовой свинец, который можно снять с толстых электрокабелей. Площадь катода должна вдвое превышать площадь поверхности обрабатываемого изделия. Обязательно в катодной пластине необходимо проделать отверстия для того, чтобы осуществлялся выход газа.

Следующим этапом является сам режим обработки. В процессе анодирования оптимальной температурой является -10 – +10 0 С. Если температуру увеличить за +10 0 , то в результате получится очень тонкий, нетвердый и бесцветный защитный слой. Не смотря на то, что допустимой является температура +10, все таки, рекомендуется прекращать анодирование уже при +5 0 С. При анодировании следует беспрерывно перемешивать электролит, чтобы выровнять температуру на поверхности изделия из алюминия. В противном случае на детали появятся участки местного перегрева, которые в дальнейшем станут причиной появления пробоев и растрава детали.

При анодировании следует удерживать плотность тока на уровне 1,6 – 4 Ампер на дм 2 . Именно благодаря правильно созданным условиям на поверхности изделия образуется красивый, окрашенный и плотный защитный анодный слой. В свою очередь, катодная плотность должна быть низкой.

После проведения всех подготовительных процессов можно начинать сам процесс анодирования. Для этого необходимо в ванну залить электролит. При этом на выходе имеется блок питания с током. Чтобы иметь возможность регулировать силу тока, к цепи при анодировании алюминия следует подключить проволочных переменный резистор. В емкости присутствуют два предмета – это свинцовый катод в виде пластины и анод, т.е. обрабатываемое изделие. Во время подачи на них тока выделяется кислород и растет анодный защитный слой.

Про качественный электрический контакт между свинцом и деталью будут свидетельствовать медленно поднимающиеся по всей поверхности изделия микропузырьки. Продолжительность процесса анодирования необходимо контролировать по окрасу изделия. Как правило, мелкие детали окрашиваются быстрее. При этом, поверхность должна быть гладкой, блестящей и светло-серой.

После приобретения деталью необходимого оттенка, а также рыхлого защитного слоя, следует произвести фиксацию этого слоя. Это необходимо, так как покрытие на микроуровне имеет пористую структуру, которая не может препятствовать воздуху и воде. Такой слой является отличной защитой металла от механических повреждений, однако не защищает от химического воздействия.

Анодирование алюминия.

Особенностью алюминиевых сплавов является наличие на поверхности окисной пленки Al2O3, которая образуется на воздухе ввиду того, что алюминий обладает значительным электроотрицательным потенциалом. Эта пленка сообщает металлу некоторую пассивность, но не предохраняет от коррозии ввиду малой толщины (5-20 мкм) и высокой пористости. Лучший способ защиты алюминия от коррозии – создание на поверхности искусственных оксидных пленок значительной толщины – это оксидирование алюминия, которое может осуществляться химическим способом или электрохимическим (анодирование).

При анодировании оксидная пленка образуется в результате анодного окисления и хорошо защищает металл от атмосферной коррозии, служит грунтом под лакокрасочные покрытия, хорошо окрашивается.

При анодировании можно получать окисные покрытия с заданными свойствами: электроизоляционные, токопроводные, пористые, пластичные, твердые и др. Свойства покрытия обусловлены видом сплава, составом электролита и режимом процесса.

Анодирование алюминия проводят в сернокислом, хромовокислом, щавелевом и сульфосалициловом электролитах.

При анодировании в сернокислом электролите пленки обладают высокой адсорбцией и коррозионной стойкостью. Это наиболее экономичный и доступный электролит анодирования, но процесс требует охлаждения и кислотоупорной футеровки ванн. В серной кислоте не рекомендуется проводить анодирования деталей с узкими зазорами, клепаными соединениями, от которых трудно отмыть кислоту.

Хромовокислый электролит рекомендуется для анодирования деталей сложной формы. Его достоинство – сохранение чистоты обработки поверхности и размеров деталей при анодировании, высокая эластичность пленок, коррозионная стойкость без дополнительной обработки. Недостатки анодирования в этом электролите: высокая стоимость реактивов, необходимость нагрева, сложность контроля.

Анодирование в щавелевокислом электролите проводят для получения электроизоляционных покрытий различной степени окраски в зависимости от толщины пленки: серебристый цвет при толщине 5мкм (t = 25 0 C), желтый – при толщине 15мкм (t = 40 0 C), коричневый – 100мкм (t = 50 0 C). Содержание щавелевой кислоты при анодировании: 40 – 60 г/л, температура 15 – 25 0 С, анодная плотность тока 2,5 – 5 А/дм 2 , время выдержки 90 – 120 минут, при этом напряжение на ванне достигает 120В.

Анодирование с окраской в различные цвета

Для нанесения покрытия Ан.Окс. на алюминиевые деформируемые сплавы анодирование проводят в электролите, содержащем 170 – 200 г/л серной кислоты при температуре 15 – 23 0 С, ДА = 0,5 – 2 А/дм 2 , напряжении на ванне 10 – 20 В. Продолжительность процесса анодирования зависит от дальнейшей обработки: с уплотнением хроматами — 30 – 50 минут, с последующим окрашиванием после анодирования органическими красителями – 60 – 80 минут.

При покрытии Ан.Окс.тв. анодирование проводят при пониженной температуре от 0 до – 7 0 С при тех же концентрациях. Анодная плотность тока 2,5 – 5 А/дм 2 , катоды – сталь 12Х18Н9Т. С увеличением концентрации серной кислоты в процессе анодирования пленка растет медленнее, так как возникает подтравливание и пористость.

Интересный вид анодирования – эматалирование проводят в растворах на основе щавелевой кислоты с добавлением органических кислот и солей. При анодировании получается непрозрачная пленка, напоминающая эмаль от светло-серого до темно-серого цвета с высокой твердостью и большим удельным сопротивлением.

Качество процесса анодирования, безусловно, зависит от подготовки поверхности перед анодированием, о чем упоминалось ранее (см. «Первые шаги в гальванике.Часть 2»).

При выполнении процесса анодирования надо помнить о мерах безопасности (см. «Безопасная гальваника»). На участке приготовления электролитов для анодирования при работе с кислотами необходимо пользоваться защитными очками и средствами индивидуальной защиты. Берегите свое здоровье!

Процесс анодирования алюминия очень перспективный, так как позволяет получать даже полностью прозрачные пленки без алюминиевой основы с заданными значениями параметрами: сопротивление, толщина, твердость и др.

Что такое анодированный алюминий и как анодируют алюминиевый профиль

Алюминий сам по себе в обычных атмосферных условиях покрывается оксидной пленкой. Это естественный процесс под влиянием кислорода. Практически использовать его невозможно, так как пленка слишком тонка, почти виртуальна. Но было замечено, что она обладает кое-какими замечательными свойствами, которые заинтересовали инженеров и ученых. Позже они смогли получать анодированный алюминий химическим способом.

Оксидная пленка тверже самого алюминия, а значит, защищает его от внешних воздействий. Износостойкость у деталей из алюминия с оксидной пленкой значительно выше. Кроме того, на покрытую поверхность гораздо лучше ложатся органические красители, следовательно, она имеет более пористую структуру, что повышает адгезию. А это очень важно для изделий с последующей декоративной обработкой.

Так, инженерные исследования и опыты привели к изобретению способа электрохимического образования оксидной пленки на поверхности алюминия и его сплавов, который получил название анодное оксидирование алюминия, – это ответ на вопрос «что такое анодирование».

Анодированный алюминий очень широко применяется в различных областях. Галантерейные изделия с декоративными покрытиями, металлические оконные и дверные рамы, детали морских кораблей и подводных аппаратов, авиационная промышленность, кухонная посуда, автомобильный тюнинг, строительные изделия из алюминиевого профиля – далеко не полный перечень.

Что такое анодирование

Как анодировать алюминий? Анодирование- это такой процесс, при котором получают слой оксидной пленки на поверхности алюминиевой детали. В электрохимическом процессе покрываемая деталь играет роль анода, поэтому процесс и называется анодированием. Самый распространенный и простой способ – в разбавленной серной кислоте под воздействием электрического тока. Концентрация кислоты до 20 %, сила постоянного тока 1,0 – 2,5 А/дм 2, переменного – 3,0 А/дм 2, температура раствора 20 – 22 °С.

Раз есть анод, должен быть катод. В специальной гальванической ванне, где происходит процесс анодирования, детали-аноды закреплены или подвешены посредине. По краям ванны размещаются катоды – пластины свинца или химически чистого алюминия, причем площадь поверхностей анодов должна примерно соответствовать площади катодов. Между катодами и анодами должен обязательно находиться свободный довольно широкий слой электролита.

Подвески, на которых крепятся покрываемые детали, желательно выполнять из того же материала, из которого изготовлены аноды. Не всегда это возможно, поэтому допускаются алюминиевые или дюралевые сплавы. В местах крепления анодов должен быть обеспечен плотный контакт. Места креплений остаются непокрытыми, поэтому для декоративных изделий эти места необходимо выбирать и оговаривать в технологическом процессе. Подвески не снимаются при промывке и последующем хроматировании, они так и остаются на деталях до окончания всего процесса.

Время зависит от размеров покрываемых деталей. Мелкие получают слой пленки 4–5 микрон уже через 15–20 минут, а более крупные висят в ванне до 1 часа.

После извлечения из анодной ванны детали промывают в проточной воде, затем нейтрализуют в отдельной ванне с 5-процентным раствором аммиака и снова промывают в водопроводной воде.

Пленка станет более прочной, если провести дополнительно финишную обработку. Лучше всего это сделать в растворе бихромата калия (хромпик) концентрацией примерно 40 г/л при температуре около 95 °С, в течение 10–30 минут. Детали в конце приобретают оригинальный зеленовато-желтый оттенок. Таким образом достигается анодная защита от коррозии.

Применение других электролитов для получения анодированного алюминия

Есть и другие электролиты для получения оксидной пленки на алюминии, основы процесса анодирования остаются те же, меняются лишь режимы тока, время процесса и свойства покрытия.

  • Щавелевокислый электролит. Это раствор щавелевой кислоты 40–60 г/л. В результате анодирования пленка выходит желтоватого цвета, имеет достаточную прочность и отличную пластичность. При изгибании покрытой поверхности слышен характерный треск пленки, но свойства она от этого не теряет. Недостатком является слабая пористость и ухудшенная адгезия по сравнению с сернокислым электролитом.
  • Ортофосфорный электролит. Раствор ортофосфорной кислоты 350–550 г/л. Получаемая пленка очень плохо окрашивается, зато отлично растворяется в никелевом и кислом медном электролите при осаждении этих металлов, то есть применяется в основном как промежуточный этап перед омеднением или никелированием.
  • Хромовый электролит. Раствор хромового ангидрида 30–35 г/л и борной кислоты 1–2 г/л. Полученная пленка имеет красивый серо-голубой цвет и похожа на эмалированную поверхность, процесс получил отсюда название эматалирования. В настоящее время эматалирование очень широко применяется и имеет ряд других вариантов состава электролита, на основе других кислот.
  • Смешанный органический электролит. Раствор содержит щавелевую, серную и сульфосалициловую кислоты. Цвет пленки отличается в зависимости от марки сплава анода, характеристики покрытия по прочности и износостойкости очень хорошие. Анодировать в данном электролите можно не менее успешно алюминиевые детали любого назначения.

Преимущества применения алюминиевого анодированного профиля

Анодированный алюминиевый профиль применяется для изготовления навесных вентилируемых фасадов, монтажных лестниц, поручней. Защитная пленка не только защищает сам металл, но и ваши руки от серой алюминиевой пыли. Женщинам интересно будет узнать, что алюминиевые вязальные спицы тоже анодируют, чтобы не пачкались ручки мастерицы. Но и в строительстве анодированный алюминий получил свое применение.

Анодирование алюминиевого профиля используют при монтаже навесных вентилируемых фасадов в высоко- агрессивных средах. Высоко- агрессивные среды- это приморские районы ( из-за высокого содержания солей в воздухе) или территории вблизи заводов. Города миллионники редко имеют высоко- агрессивную среду, чаще средне- агрессивную. Присвоение класса агрессивности происходит на уровне специальных служб сан-эпидемического надзора по согласованию с администрацией города – нужно искать в их постановлениях.

Еще одно важное преимущество – окраска анодированной поверхности. Наверное, это основной плюс описанного процесса. Появилась возможность декоративной обработки изготовленных алюминиевых изделий, что сразу принесло к большому распространению его применения.

Высокая износостойкость анодной пленки способствовала увеличению содержания анодированных алюминиевых деталей в общем объеме судостроительных и авиастроительных предприятий.

Фасады многих Олимпийских объектов в Сочи выполнены с помощью технологии Навесной Вентилируемый Фасад на алюминиевых анодированных системах.

Добавить комментарий