Анодирование алюминиевых профилей широко использовалось в архитектуре в 1960-х и 70-х годах. Процесс анодирования Процесс, в результате которого, происходит образование на поверхности металла высокопористых оксидных слоев алюминия, этот процесс является электрохимическим. Наиболее частой технологией анодирования алюминия является так называемое сернокислое анодирование – по химическому составу анодного раствора (электролита).
Как анодировать металл в домашних условиях?
Анодирование — это процесс, который используется с 1920-х годов для защиты и придания цвета металлическим поверхностям. Анодирование алюминиевых и стальных конструкций;Статьи/Статьи по алюминиевым конструкциям. Анодирование — это электрохимический процесс, при котором металлическая поверхность превращается в устойчивую к коррозии.
Анодирование в "домашних" условиях V2.0
Прежде чем разобраться в технологии, нужно разобраться, что такое анодированный алюминий. Во время процесса анодирования или же анодного оксидирования происходит появление оксидной пленки на поверхности образца за счет химического взаимодействия. Что такое анодированный алюминиевый профиль и для чего он нужен? Анодирование в компании Галарс-СПб, технология процесса, преимущества анодирования. Что такое анодирование? (классический процесс / ClassicELOX™). В отличии от всех остальных гальванических процессов, анодирование – процесс преобразования поверхности алюминия, при котором происходит конверсия поверхностных слоев алюминия в оксид. Что такое анодированный алюминий? Наиболее частой технологией анодирования алюминия является так называемое сернокислое анодирование – по химическому составу анодного раствора (электролита).
Какие преимущества дает анодирование алюминия?
Главные плюсы анодированного металла Анодированная сталь выгодно отличается от незащищенных изделий следующими качествами: Стойкость к коррозии. Барьерная пленка препятствует контакту металла с влагой, а также химически активными соединениями. Высокая прочность. Защитный слой обладает высокой устойчивостью к механическим повреждениям.
Диэлектрические свойства. Оксидная пленка практически не проводит ток. Обработанная посуда приобретает устойчивость к интенсивным перепадам температур.
В процессе приготовления пища не подгорает. Декоративные свойства. Некоторые металлы подвергают обработке для изменения визуальных качеств.
В основном, для этих целей используют алюминий как обладающий хорошим соединением с кислородом. Добавление определенных солей в раствор электролита позволит поменять исходный цвет, придавая окрашенным изделиям ровные и глубокие оттенки. Оксидирование также позволяет скрыть незначительные дефекты поверхности, такие как царапины или потертости.
В отличие от обычной нержавеющая сталь плохо поддается обработке как условно инертный металл. Для решения этой проблемы нержавейку покрывают никелем, а только затем проводят оксидирование.
Образующаяся на поверхности оксидная пленка слишком тонкая и непрочная, чтобы по-настоящему защитить алюминиевое изделие от воздействия внешней среды.
Поэтому была разработана технология анодирования — это процесс, в результате которого образуется оксидная пленка Al2O3. Она более плотная и прочная, чем та, что получается естественным путем; природная модификация оксида — корунд, минерал, уступающий по твердости только алмазу. Чтобы получить защитный слой, металл погружают в раствор кислого электролита и пропускают через систему постоянный ток.
Процесс называется анодированием по-другому, анодным оксидированием или анодным окислением так как алюминий выступает в роли анода. Покрытие выравнивает царапины, вмятины и другие незначительные дефекты металлической поверхности История анодирования Анодирование металлов впервые было использовано в промышленном масштабе в 1923 году. Первоначально оно было создано для защиты от коррозии деталей из дюралюминия в кораблестроительной промышленности.
Очевидно, эта обработка использовалась, поскольку части морских транспортных судов требовали жесткого защитного покрытия, невосприимчивого к соленому, бурному морю.
А вообще , не помешает и очки защитные одеть! Это общие правила обращения с кислотой. Зачем Вам ружье, если вы ослепнете? Не забывайте об этом. Ну и вот такая таблица Вам, полагаю, пригодится: Кстати, если серную кислоту сделать самому непросто и глупо! Снег на улице, дождь с неба, лед в морозильнике…- это все она, родимая! Ну а если у Вас, по совместительству, и самогонный аппарат имеется, то вообще проблем быть не может.
Хотя, и купить её сегодня- очень даже несложно. Я пробовал- большой разницы не заметил. Если Вы заметите- сообщите. Немного терминов… Просто немного терминов, без которых трудно говорить о токовых режимах обработки: 1- «электролит» — смесь 1:1 «автоэлектролита» и воды. К нему мы цепляем провод «-» от блока питания. Весьма рекомендую использовать именно свинец. Без разницы, цифрового или стрелочного. Амперметр подключается в любом месте, в разрыв цепи тока.
Заметьте, при разных площадях катода и анода, катодная плотность тока будет отличаться от анодной плотности тока. Несмотря на то что абсолютная величина тока в цепи- одна и та же. Запомните этот нюанс. Режимы обработки. Запомните главное: никакого шаманства в технологии анодирования нет и быть не может! Если температурный и токовый режим находится в поле допуска, и контакт «деталь-зажим» хорош,- у Вас не может получиться плохого результата! По сути, вся возня по отработке качественного анодирования- лишь попытки грамотного соблюдения предписанных режимов, не более того. Ниже -10 растущий анодный слой вполне хорош, но есть одно НО.
Для поддержания нужной силы тока может не хватить напряжения, выдаваемого вашим блоком питания с понижением температуры електрическое сопротивление электролита сильно возрастает. А советовать Вам делать блок питания с высоким 80-100 вольт выходным напряжением, я не буду- такое напряжение уже опасно для жизни. Потому вот я и не советую работать с электролитом ниже -10 градусов. В этих пределах нарастает плотный, окрашенный, красивый анодный слой. Я бы весьма рекомендовал плотность тока 2.. Просто это- мой любимый режим. Мне он кажется наиболее надежным. По многим соображениям, о которых тут не буду распространяться.
Ведь, напомню, пленка не только нарастает изнутри, но и растворяется снаружи. И, если скорость роста мала- большой толщины слоя вы не дождетесь, процесс анодирования превратится в процесс банального травления металла. В том смысле, что чем больше размер площадь катода пластина из свинца - тем лучше. Лучше потому что это обеспечит весьма «мягкий», равномерный режим распределения плотностей тока по поверхности обрабатываемых деталей, особенно больших. Эта самая «равномерность» весьма важна для уменьшения проблем с возможными «прогарами»и растравами деталей. Чисто практически, площадь катода рекомендуется хотя бы в 2 раза больше, чем площадь анода-детали. При этом, если лист свинца положен на дно ванны, его нижняя поверхность- не считается, поскольку почти не работает. Таким образом, рекомендую катодную плотность тока вдвое меньшую, чем анодную.
Важна лишь плотность тока. Но чисто практически, исходя из того что цепь наша имеет ненулевое электрическое сопротивление, нам потребуется довольно приличный вольтаж нашего блока питания. Причем, очень желательно- чтобы блок питания имел несколько выходных напряжений, ну хотя бы два. Физически это- лишь отвод от середины вторичной обмотки трансформатора. У меня хорошо зарекомендовал себя вариант с 25 и 50 вольтами на выходе. Кстати, вы в курсе, что напряжение без нагрузки, и напряжение под нагрузкой у блока питания- это две большие разницы? Под нагрузкой напряжение всегда падает «проседает». И большая разница этих напряжений говорит о слабости трансформатора.
Как правило, при этом, он трансформатор еще и сильно греется. А значит- его надо менять на более мощный. А вот если напряжение вашего трансформатора при отдаче ампер так 10-15 «просело» лишь на пару вольт- это нормально. И греться сильно он не будет… Почему я хочу купить кондиционер? Соблюдение токового режима при анодировании- дело не особо хитрое. Крути себе реостат, да поглядывай на амперметр… А вот с температурным режимом- все намного сложнее. Пока что я просто перед анодированием охлаждаю 4-5 канистр с электролитом в бытовом морозильнике, и провожу анодирование при постоянном росте температуры. В смысле, залил я раствор с -10 градусной температурой, включил ток… и поползла температура вверх!
А что же вы хотите- там весьма солидное тепло выделяется по ходу дела…. А потом- электролит сливаю в канистры обратно, и по второму кругу в морозильник! Нудно, спросите? Не то слово! Вот потому то моей голубой мечтой является изготовление некой холодильной установки, способной охлаждать електролит прямо в ванне, по ходу процесса! Как это и принято в заводской практике! И, наверное, самым простым путем тут будет переделка оконного небольшого! Сделать в ванне двойную стенку, залить туда ТОСОЛ, и в него поместить трубку охладителя… Ну или еще проще- гонять холодный воздух по тому «двойному дну».
Думаю, что таки сооружу подобную «установку», тем более, что оконный кондиционер и невелик, и не особо дорог… Типичные ошибки процесса. В рамках этого сайта я описываю «холодную» технологию анодирования, в результате которой, покрытие получается очень твердое, достаточно толстое, самоокрашивающееся, с высокой коррозионной защитой. И выглядит примерно так: Поэтому, в случае отклонения процесса в какую либо сторону от именно этого варианта, я буду называть результат браком. Хотя даже и такое бракованное покрытие- вполне честный вариант анодирования, дающий тоже неплохую защиту и приличный внешний вид. Итак, речь пойдет о типичных ошибках и «как с ними бороться». На самом деле их не так уж и много. Попробую перечислить их по порядку: 1 — Температура процесса слишком низкая. Вы не можете добиться правильной плотности тока на детали анодной плотности тока.
Несмотря на то, что реостат выкручен по максимуму и напряжение, идущее с блока питания- максимально. В результате малой плотности тока покрытие растет очень медленно, и оно- бесцветно. Проблема в том, что при очень низкой температуре элекрическое сопротивление электролита сильно возрастает, вследствии чего вашего напряжения 25-50 вольт недостаточно для получения «правильной» плотности тока. У вас есть 2 пути решения: или поднять напряжение вольт так до 60-100 опасно!!! Я бы советовал второй вариант. Плотность тока правильная, а вот твердость анодного слоя слабовата, да и окраски у него по сути нет. Так себе, легкий мутновато-молочный оттенок… Дело в том, что температура- важнейший показатель процесса. И при превышении порога допуска, процесс изменяется качественно.
Из «холодного» он становится «теплым». Со всеми вытекающими: бесцветная и не слишком толстая и твердая пленка. Даже уже полученный «холодный слой», при этом разрыхляется и постепенно растворяется. Окраска исчезла не полностью, но пленка потеряла всякую прочность. Царапины от ногтя: 3 — Анодная плотность тока мала. Анодный слой растет медленно, он бесцветен. Хотя и прочен вполне. Дело в том, что окрашенность у анодного слоя появляется скачкообразно, примерно с анодной плотности тока в 1,5..
При меньшей- слой получается бесцветным, а вернее- слегка мутно-белым. И хоть прочность такого слоя не так уж и плоха, мы ведь хотим еще и эстетики? В качестве небольшого запаса надежности. Вдруг вы ошиблись при подсчете площади поверхности детали? Хочется чтобы процесс шел быстро- потому вы подняли ток выше нормы. Но вас преследуют частые «пробои» и растравы то детали, то зажима подвески. Это явление называется «прогар». Вот почему это происходит: Прогар — отчего он происходит?
В принципе, при очень интенсивном перемешивании электролита, и как следствии — хорошем отводе тепла от детали, допустимы большие плотности тока. Это сокращает время процесса, и позволяет нарастить особо толстый анодный слой. В промышленности возможен даже вариант с 2мм слоем анода. Так обрабатывают рабочую поверхность цилиндров судовых двигателей. Для этого там имеют место во первых, супер качественное охлаждение детали в процессе анодирования, во вторых- напряжение анод-катод в сотни вольт. Но ни то, ни другое мы позволить себе не сможем, к сожалению. И в итоге, из за естественной концентрации тока на углах и концах детали, деталь наша будет иметь зоны местного перегрева. А такие зоны нагревают окружающий электролит.
А нагретый электролит имеет значительно более низкое электрическое сопротивление. Значит весь электрический ток устремляется именно в перегретую зону, перегревая ее этим еще больше! Кроме того, теплый электролит интенсивно растворяет анодный слой! В зоне перегрева начинается такой себе мини-процесс в «теплой» интерпретации. В течении нескольких секунд, такая микрозона перегрева полностью оголяется до белого метала, и через нее начинает течь ток, в разы больший нормального. За пару минут деталь может раствориться наполовину! И все вышеуказаные проблемы- из за недостаточного перемешивания электролита! Таким образом, я не слишком советую большую плотность тока.
В том смысле, что площадь поверхности свинцового катода мала, в сравнении с площадью поверхности обрабатываемой детали. Это не самая большая проблема, если вы обрабатываете маленькие детали, расположенные далеко от катода в разных концах ванны. Но вот, если вы станете анодировать тот же рессивер, в ванне не слишком больших габаритов, то начнутся проблемы. Появится высокая склонность к прогару и растравливанию детали. Дело в том, что малые размеры катода способствуют неравномерному распределению силовых линий тока по поверхности детали. А это и приводит в итоге к повышенному риску прогара. Мой совет: площадь катода должна быть хотя бы в 2 раза больше чем площадь детали. В этом случае, получится достаточно равномерное распределение тока на поверхности детали.
В идеале- лучше всего иметь свинцовую «облицовку» по всем стенкам и дну ванны. Не удается добиться правильной силы тока, а самое главное,- при подаче тока на деталь, пузырьки кислорода идут не с ее поверхности, а с поверхности зажима. Ну или- вообще не идут. Чисто електрическая проблема. Возникшая, скорее всего, от вашей лени сделать качественный зажим. Всяческие варианты с обматыванием детали алюминиевой проволокой, имхо, ненадежны. Зажим должен быть струбциноподобным, с резьбовой контактной шпилькой-электродом из алюминия. Только такая конструкция позволяет с достаточной силой прижать електрод к детали, обеспечив тем самым, надежный электрический контакт.
Возможна и еще одна причина- точка контакта шпильки-электрода на зачищена наждачкой. Надо перед каждым анодированием обязательно зачищать точку контакта. Алгоритм правильного режима анодирования: 1- Вы аккуратно подсчитали площадь поверхности детали, и правильно вычислили необходимую силу тока. Диаметр пузырьков крайне мал, их общее течение напоминает скорее струйки дыма, чем собственно пузырьки. Для полного понимания вот вам фото «правильного» течения процесса: 4- Длительность процесса контролируется в общем то визуально по цвету детали, но в среднем равна 20-30 минутам для мелких деталей заглушки и т. Подготовка под анодирование. Есть несколько специфичных тонкостей, которые надо знать, чтобы подготовить детали к анодировке. Легко подсчитать, что при толщине слоя 0,05 мм, болту в гайке станет теснее на 0,2 мм.
Шлифовать тем или иным способом деталь уже анодированную почти невозможно- твердость покрытия как у керамики. Да и крайне неэстетично обдирать часть покрытия, открывая, к тому же, дорогу коррозии… Значит единственный способ- обеспечить «запас» до обработки. Плоские участки можно подогнать напильником и шкуркой. Ну а у резьбы, как показывает практика, достаточно легко шлифовать лишь самую вершину резьбы- именно ей «становится тесно». Это можно сделать очень мелкой наждачкой.
Рисунок 2 — Изменение толщины изделия при анодировании и порошковом окрашивании Способы анодирования алюминия Конкретный способ анодирования зависит от вида изделия. Например, небольшие изделия или детали, могут анодировать «насыпью» в барабанах или корзинах.
Профили длиной до 7 м, иногда до 10 м, анодируют на специальных навесках. Эти навески обычно представляют собой несколько токопроводящих стержней, рамок или каркасов, к которым прочно и достаточно жестко крепятся профили см. Подготовка поверхности алюминия Типичная линия анодирования алюминиевых профилей показана на рисунке 3. На линию анодирования алюминиевые профили подают или прямо после прессования, или после предварительной механической подготовки поверхности обработки стальными щетками, обработки дробью, полирования, шлифования и т. Первой операцией процесса анодирования является навешивание профилей на навески. Навеска с алюминиевыми профилями обычно сначала проходит щелочное обезжиривание, а затем щелочное травление для удаления с поверхности профилей различных загрязнений: масел, твердых частиц и оксидной пленки. Обработка в ваннах с рабочими растворами сопровождается тщательной промывкой изделий в воде, последняя промывка перед анодированием — в деминерализованной.
После этого изделие, в принципе, готово к анодированию. Рисунок 3 — Типичная линия ванн для анодирования алюминиевых профилей [1] Матовое анодирование При особых требованиях к анодированной поверхности проводят дополнительную обработку поверхности профилей: матовое травление, а также химическое или электрохимическое осветление. Матовое травление обычно проводят в щелочных ваннах специального химического состава. При этом поверхностный слой алюминия заданной толщины удаляется вместе с различными поверхностными дефектами, а поверхность становится матовой рисунок 4. Рисунок 4- Матовая и блестящая поверхность анодированного алюминия [3] Матовая поверхность максимально рассеивает свет и делает «невидимыми» оставшиеся дефекты поверхности.
Как анодировать металл в домашних условиях?
Крутая часть при более высоких частотах на графике модуля Боде характеризует емкостное поведение пористого слоя. Эквивалентная электрическая схема пористого аноднооксидного покрытия с уплотнением в воде приведена на рисунке 5. Рисунок 5 — Эквивалентная электрическая схема пористого аноднооксидного покрытия с уплотнением в воде: Rsol - сопротивление электролита, Ro и Co - сопротивление и емкость внешнего кристаллического слоя, Rpw и Cpw - сопротивление и емкость стенки поры, Rp и Cp - сопротивление и емкость тела поры, Rb и Cb - сопротивление и емкость барьерного слоя. Что касается состава анодно-оксидных покрытий, то тонкие беспористые пленки представляют собой в основном безводный оксид алюминия, который в чистом виде располагается у границы с металлом.
Гидратация стенок усиливается от дна к устью. Большинство исследователей склоняется к мнению, что вода в покрытии химически не связана, за исключением поверхностных слоев, где она входит в состав бемита. Последние называют структурными анионами.
Примеси металлов, содержащиеся в сплавах алюминия, в большинстве своем остаются в оксидной пленке железо, медь, кремний, магний, кальций. В цветных оксидных пленках обнаруживаются включения углерода, серы и их оксидные соединения, которые и придают окраску. Большая часть ионов не удаляется из покрытия ни длительной промывкой водой при высокой температуре, ни использованием других растворителей.
Такая высокая прочность связи ионов с веществом анодной пленки при отсутствии простых стехиометрических соотношений между внедрившимся ионом и оксидом алюминия свидетельствует о внедрении ионов в элементарные образования пленки. По-видимому, часть анионов удерживается капиллярными силами в порах покрытия, другая часть химически связана со стенками пористого слоя. С увеличением количества примесей в металле, повышением температуры электролита и плотности анодного тока увеличивается нерегулярность микроструктуры оксидных покрытий - нарушается перпендикулярность роста ячеек и пор, их параметры становятся более неравномерными.
Наиболее хаотичная структура наблюдается в пленках, сформированных на алюминиевых сплавах в растворах хромовой и ортофосфорной кислот. Рисунок 6 — Исходная поверхность алюминия до анодирования. Рисунок 7 — Поверхность алюминия с оксидом, после анодирования в сернокислом электролите.
Как видно из рисунков 4 и 5 после анодирования на поверхности алюминия исчезают микронеровности, вызванные механической обработкой. При этом формируется плотная пористая оксидная пленка. Если разделить пористый и барьерные слои, то можно увидеть седующую картину рисунок 8 : Рисунок 8 — Пример поверхности алюминия, анодированного промышленным способом: а - реплика пористого слоя, b - реплика барьерного слоя, с - схематичное изображение.
Теории образования пленок оксида алюминия при анодировании. Существуют две теории образования и роста анодно-оксидных покрытий: структурно-геометрическая и коллоидно-электрохимическая. С позиции этой теории при наложении на алюминиевый электрод анодного напряжения т.
Наружная часть ячеек в агрессивных электролитах, растворяющих оксид, начинает разрушаться в дефектных местах и превращаться в пористое покрытие. Разрушение барьерного слоя, приводящее к образованию поры, протекает, по мнению одних исследователей, в центре ячейки, по мнению других — в местах стыка ячеек. Таким образом, под влиянием локальных воздействий ионов электролита в барьерном слое зарождаются поры, число которых обратно пропорционально напряжению.
Диаметр пор и их число зависят от природы электролита и режима процесса. В поре толщина барьерного слоя уменьшается, и, как следствие, увеличивается напряженность электрического поля, при этом возрастает плотность ионного тока вместе со скоростью оксидирования. Но, поскольку растет и температура в поровом канале, способствующая вытравливанию поры, наступает динамическое равновесие, и толщина барьерного слоя остается практически неизменной.
Размер ячеек увеличивается с ростом формирующего напряжения. Пример ячейки Келлера приведен на рисунке 9. Форма поры у разных авторов разнится - от круглой до "звездочки".
Рисунок 9 — Ячейка Келлера. Рост анодно-оксидного слоя происходит на дне образовавшихся пор за счет превращения все более глубоких слоев металла в оксид.
Существует несколько способов нанесения краски: Адсорбционный. Краска наносится сразу же после подъема алюминиевой заготовки из ванной с электролитом, то есть для заполнения образовавшихся пор. Деталь полностью погружается в красящий раствор, который предварительно разогревается до определенного температурного режима. После чего еще полученное красящее покрытие уплотняется с целью повышения его толщины.
Сначала образуется бесцветная защитная пленка, после чего продолжается технологический процесс в кислом растворе солей определенных металлов. Цвет напрямую зависит от того, какой используется компонент. Это распространенный вариант для окрашивания строительных профилей и стеновых панелей. В данном случае уже можно дополнительно получить светоотражающий слой, а также выбрать большое количество оттенков. В электролитический раствор сразу же добавляются органические соли, которые и отвечают за окрашивание детали. Существует ряд определенных требований, предъявляемых к процессу твердого анодирования: Удаление острых углов.
Запрещено, чтобы на обрабатываемых заготовках были какие-либо острые углы, заусенцы и прочее остроугольные места, поскольку в них будет сконцентрирован электроток, что может привести к перегреву. Поэтому должна присутствовать фаска. Качественная предварительная подготовка поверхности, ведь от этого напрямую зависит качество анодированных изделий, глубина цвета и прочие важные свойства. Поэтому в промышленных условиях к этому этапу предъявляются повышенные требования. Размер детали.
Заключение В RapidDirect анодирование является одним из наших неотъемлемых решений отделки металлических деталей, наряду с дробеструйной очисткой, щеткой, полировкой, гальваникой, порошковой окраской и покраской. Наша команда экспертов хорошо разбирается в процессе анодирования и гарантирует нашим клиентам высококачественные алюминиевые детали. Чтобы узнать, является ли анодирование лучшим решением для финишной обработки вашей детали или продукта, или чтобы узнать ценовое предложение, просто свяжитесь с членом команды RapidDirect. Мы к вашим услугам! FAQ Сколько стоит анодирование?
Одна из причин, по которой анодирование является популярным процессом отделки, заключается в его высокой рентабельности. Стоимость процесса зависит от нескольких факторов, включая количество деталей, размер и форму детали, тип анодирования то есть толщину покрытия и цвет. Короче говоря, анодирование сложной детали, которую необходимо покрасить, будет стоить дороже, чем простая деталь без цветного покрытия. Свяжитесь с нами в RapidDirect, чтобы получить расценки на анодирование для конкретных клиентов. Анодирование стирается? Как долго он может храниться? В процессе анодирования на поверхности алюминиевых деталей создается барьерный слой, который склеивается на молекулярном уровне. Это означает, что он не может отслаиваться или отслаиваться, в отличие от лакокрасочного покрытия. Правильно анодированная деталь не должна изнашиваться в течение многих десятилетий. Точно так же окрашенные анодированные детали, которые должным образом герметизированы, не должны выгорать по крайней мере пять лет, а часто и больше.
Также следует отметить, что чем толще анодированный слой тип III — самый толстый , тем меньше будет износ детали. Поделиться в социальных сетях … Анодирование алюминия При анодировании красители впитываются в пористую структуру слоя оксида алюминия. Анодирование, электрохимическое окисление алюминия, широко используется во всем мире для различных функциональных и декоративных применений. При анодировании тонкая пленка оксида алюминия образуется на поверхности алюминиевой детали и действует как барьер против дальнейшего естественного окисления или коррозии. Перед тем, как анодировать, алюминий обрабатывают в различных химических ваннах, чтобы получить яркую, полужирную или матовую поверхность. Затем подготовленная поверхность алюминия попадает в ванну для анодирования, где присутствует сернокислый электролит с зарядом постоянного тока низкого напряжения, что приводит к электролитической реакции и образованию оксидного слоя. Эта пленка впоследствии может быть окрашена водными красителями, а затем окончательно запечатана в кипящей деионизированной воде. В результате получается декоративная и прочная отделка. Анодирование устойчиво к царапинам, не отслаивается, не отслаивается и не выцветает, и подходит для высокоскоростной подачи чаши. В течение некоторого времени анодирование называли «зеленой» или экологически чистой обработкой металлов.
В процессе этого процесса в окружающую среду выделяется мало токсинов, почти не используются тяжелые металлы, а также используются химические вещества и металлы, которые легко перерабатываются. Готовые изделия из анодированного алюминия нетоксичны и безопасны для использования во многих упаковках для потребительских товаров, включая косметику и напитки. За последние несколько десятилетий производители контейнеров для косметики значительно сократили использование полированной и лакированной отделки, которые производят выбросы растворителей в качестве побочного продукта, или покрытий, которые используют тяжелые металлы и имеют остаточные опасные отходы, и перешли на анодированные алюминиевые покрытия. Почти все основные производители упаковки для косметики обычно используют анодированную отделку для металлических упаковок. Anomatic Corp. Компоненты из анодированного алюминия, которые она разрабатывает и производит, предназначены для упаковки насосов для ароматизаторов и лосьонов, колпачков и укупорочных средств для ухода, туши для ресниц, губных помад и карандашей для подводки глаз, и это лишь некоторые из них. Основная философия компании заключается в том, что производство продукции за счет нанесения ущерба окружающей среде недопустимо. В соответствии с этой философией компания взяла на себя долгосрочное обязательство по защите окружающей среды с помощью современных процессов обработки и переработки отходов. Выбор алюминия Производство компонентов из анодированного алюминия в Anomatic начинается с выбора основного металла и сплава. Алюминий — самый коммерчески пригодный для вторичной переработки металл, используемый сегодня.
Поскольку переработанный алюминий уже находится в металлическом состоянии, вся энергия, затрачиваемая на очистку руды и превращение ее в металл, сохраняется при ее переработке. Простое плавление алюминия снова делает его пригодным для использования. Все отходы на предприятии Anomatic бракованные из-за несоответствия визуальным или габаритным характеристикам отправляются на местные предприятия по переработке. Кроме того, алюминиевая отделка, которая снимается после штамповки, также отправляется на переработку. В то время как большая часть продукции, производимой компанией, производится из обычных базовых сплавов, таких как 5657 и 9020, некоторые производители косметической упаковки начали указывать переработанные алюминиевые сплавы, такие как 3004. Anomatic участвует в этой инициативе. Необходимо соблюдать осторожность, поскольку переработанный алюминий может содержать тяжелые металлы, особенно свинец и кадмий. Тяжелые металлы вызывают беспокойство, потому что этапы предварительной анодирования влекут за собой удаление металла, поэтому эти металлы могут попадать в сточные воды. Многие из переработанных сплавов имеют более высокие концентрации перечисленных металлов в результате плохой изоляции источников тяжелых металлов от алюминиевого лома. Однако при соблюдении надлежащих критериев выбора переработанный сплав может использоваться в соответствии с ограничениями CONEG.
Штамповка и обезжиривание Этап изготовления включает в себя глубокую вытяжку алюминиевой рулонной заготовки различных форм и размеров с использованием высокоскоростных трансферных прессов. Масла для штамповки легко захватываются и используются повторно. Масляный лом пропускается через центробежный отжим для стружки, а затем чистый лом отправляется на переработку, а масло повторно используется в прессах. Штампованные изделия проходят обезжиривание на водной основе, где масла улавливаются через ультрафильтрацию и коалесцирующие фильтры, а затем отправляются на программу смешивания топлива. Поскольку при обезжиривании не используются какие-либо растворители, захваченные штамповочные масла не опасны и легко смешиваются с жидким топливом. Процессы штамповки и обезжиривания не производят выбросов или вредных отходов. Анодирование В процессе анодирования используется несколько неорганических кислот азотная, серная и фосфорная. Кислоты смывают алюминиевые детали между этапами процесса, чтобы предотвратить загрязнение ванны. В этих кислотных ваннах растворяется металлический алюминий. Твердые вещества удаляют с помощью обычного осаждения гидроксидом с последующим осветлением и фильтрацией.
Фильтр-пресс производит твердый осадок гидроксида алюминия, который является неопасным отходом и отправляется на свалку. Осветленная промывочная вода нейтрализуется и отправляется в канализацию. Все сточные воды, покидающие предприятие, контролируются с помощью устройства для непрерывного отбора проб, которое работает 24 часа в сутки, 365 дней в году. Аттестованная EPA химическая лаборатория на месте, в которой используется оборудование для влажного химического анализа и испытания металлов, укомплектована обученными специалистами в рабочее время. Результаты испытаний на чистоту сточных вод ежедневно передаются в местное предприятие по очистке сточных вод. Никель — это один из регулируемых тяжелых металлов, используемых в процессе анодирования Anomatic. Никель образуется из разбавленного раствора ацетата никеля, используемого в процессе герметизации, в котором анодная пора закрывается герметизируется путем гидролиза. Промывочная вода со стадии герметизации отделяется и проходит через отдельную систему обработки никелем. Металлический никель удаляют из сточных вод путем осаждения гидроксида металла с последующим осветлением и фильтрацией. Полученный кек гидроксида никеля отправляется на никелевый завод для переработки.
Этот процесс анодирования не приводит к остаточным опасным отходам. Наконец, все кислотные выбросы в атмосферу улавливаются и тщательно очищаются системами очистки, которые разрешены и регулярно проверяются Агентством по охране окружающей среды Огайо. Газы оксидов азота NOx , образующиеся в ваннах для химического осветления, химически преобразуются в газообразный азот и водяной пар. Кислые газы нейтрализуются, а запахи устраняются с помощью многоступенчатых башенных скрубберов с насадкой и абсорбцией щелочи с высоким pH. Вторичная переработка Помимо усилий по переработке алюминия, штамповочного масла и металлического никеля, компания также имеет сложные процессы и программы по переработке фосфорной кислоты и титанового лома.
Такая высокая прочность связи ионов с веществом анодной пленки при отсутствии простых стехиометрических соотношений между внедрившимся ионом и оксидом алюминия свидетельствует о внедрении ионов в элементарные образования пленки. По-видимому, часть анионов удерживается капиллярными силами в порах покрытия, другая часть химически связана со стенками пористого слоя.
С увеличением количества примесей в металле, повышением температуры электролита и плотности анодного тока увеличивается нерегулярность микроструктуры оксидных покрытий - нарушается перпендикулярность роста ячеек и пор, их параметры становятся более неравномерными. Наиболее хаотичная структура наблюдается в пленках, сформированных на алюминиевых сплавах в растворах хромовой и ортофосфорной кислот. Рисунок 6 — Исходная поверхность алюминия до анодирования. Рисунок 7 — Поверхность алюминия с оксидом, после анодирования в сернокислом электролите. Как видно из рисунков 4 и 5 после анодирования на поверхности алюминия исчезают микронеровности, вызванные механической обработкой. При этом формируется плотная пористая оксидная пленка. Если разделить пористый и барьерные слои, то можно увидеть седующую картину рисунок 8 : Рисунок 8 — Пример поверхности алюминия, анодированного промышленным способом: а - реплика пористого слоя, b - реплика барьерного слоя, с - схематичное изображение.
Теории образования пленок оксида алюминия при анодировании. Существуют две теории образования и роста анодно-оксидных покрытий: структурно-геометрическая и коллоидно-электрохимическая. С позиции этой теории при наложении на алюминиевый электрод анодного напряжения т. Наружная часть ячеек в агрессивных электролитах, растворяющих оксид, начинает разрушаться в дефектных местах и превращаться в пористое покрытие. Разрушение барьерного слоя, приводящее к образованию поры, протекает, по мнению одних исследователей, в центре ячейки, по мнению других — в местах стыка ячеек. Таким образом, под влиянием локальных воздействий ионов электролита в барьерном слое зарождаются поры, число которых обратно пропорционально напряжению. Диаметр пор и их число зависят от природы электролита и режима процесса.
В поре толщина барьерного слоя уменьшается, и, как следствие, увеличивается напряженность электрического поля, при этом возрастает плотность ионного тока вместе со скоростью оксидирования. Но, поскольку растет и температура в поровом канале, способствующая вытравливанию поры, наступает динамическое равновесие, и толщина барьерного слоя остается практически неизменной. Размер ячеек увеличивается с ростом формирующего напряжения. Пример ячейки Келлера приведен на рисунке 9. Форма поры у разных авторов разнится - от круглой до "звездочки". Рисунок 9 — Ячейка Келлера. Рост анодно-оксидного слоя происходит на дне образовавшихся пор за счет превращения все более глубоких слоев металла в оксид.
В дальнейшем под действием электролита оксид, образующий стенки ячеек, гидратируется. При этом происходит адсорбция воды, анионов электролита и продуктов анодной реакции. Наличие в составе оксидного слоя анионов электролита заставило ученых связать рост и особенности его строения с коллоидной структурой. С позиции теории Богоявленского рисунок 10 образование анодно-оксидных пленок начинается с возникновения мононов - мельчайших частиц оксида с адсорбированными анионами электролита. Зарождение мононов происходит в результате встречи потоков ионов. Мононы - зародыши будущих мицелл. С увеличением числа мононов они превращаются в полиионы - волокнистые палочкообразные мицеллы коллоидной степени дисперсности, которые образуют скелет ориентированного геля оксида алюминия.
В него внедряются анионы электролита, теряя частично при этом свою гидратную оболочку. Адсорбция анионов и воды, осуществляемая по межмицеллярным порам, обуславливает отрицательный заряд монон и мицелл, заставляя их плотно прижиматься к аноду и сращиваться с металлом, препятствуя слиянию мицелл в беспористый слой. Поры при таком рассмотрении представляют собой естественное межмицеллярное пространство.
Свойства и применение анодированных покрытий
Гальваническое анодирование представляет собой процесс образования на поверхности различных металлов оксидной пленки путем анодного окисления в проводящей среде. вполне честный вариант анодирования, дающий тоже неплохую защиту и приличный внешний вид. Анодирование в обобщенном смысле – это электрохимический процесс образования стабильных оксидных покрытий на поверхности металлов. Анодирование — процесс создания оксидной плёнки на поверхности некоторых металлов и сплавов путём их анодной поляризации в проводящей среде. Анодирование — это электрохимический процесс, цель которого — создание на поверхности алюминиевой заготовки защитного слоя, устойчивого к коррозии, УФ-излучению и износу.
Анодированные украшения: особенности технологии, советы по выбору и уходу
В то же время эта пленка — темно-серая и мутная, она лишает алюминий его естественного блеска, создает ощущение «грязи». Алюминий слабо реагирует с чистой пресной водой или чистым воздухом, особенно с учетом оксидной пленки на его поверхности. Однако, в условиях города воздух и осадки далеки от чистых: они содержат многочисленные газовые примеси особенно вблизи больших промышленных предприятий или автомагистралей , жидкие и твердые частицы особенно медь, железо , соли и щелочи. Щелочи а также соли ртути, меди и ионы хлора содержащиеся в воздухе особенно опасны для алюминия: они растворяют тонкий защитный слой и вступают с ним в реакцию: металл растворяется с выделением водорода. Кислоты особенно с высокими окислительными свойствами типа серной, соляной, азотной, уксусной разрушают алюминий, образуя его соли. Металлы железо, медь образуют с алюминием гальванические пары.
Кроме того, они увеличивают электропроводность электролита на поверхности металла влаги и продуктов коррозии, впитывающих ее. Возникающая электрохимическая коррозия разрушает поверхность алюминия. Идея технологии кратко Защитное покрытие создается за счет окисления поверхности алюминия кислородом, возникающим из воды при протекании тока получаемый оксид алюминия слабо реагирует с прочими химическими элементами и соединениями. Образующийся слой оксида алюминия частично разъедается кислотой: образуются многочисленные поры, через которые раствор воды и кислоты проникает еще глубже в материал. Создается толстый защитный пористый слой.
История технологии Анодирование было впервые использовано в промышленном масштабе в 1923 для защиты дюралюминиевых деталей гидросамолета от коррозии с хромовой кислотой. Этот процесс был тогда назван «процессом Бенгоу-Стюарта» «Bengough-Stuart process».
Если вы хоть раз пробовали красить алюминий, то ваши попытки могли заканчиваться безуспешно, ведь краска держится на алюминии очень плохо. Если его использовать без краски, то очень скоро он покроется темными пятнами. Чтобы все это не допустить, была разработана технология анодирования алюминия.
Предлагаем вам рассмотреть вопрос о том, что такое анодированный алюминий, какие существуют его разновидности, в каких сферах используется анодированный алюминий и можно ли анодировать этот материал своими руками. Применение анодированного алюминия Существует множество сфер использования для достижения абсолютно разных целей. Сейчас рассмотрим их: Основа для окраски. Защищенное покрытие способно удерживать слой краски продолжительное время. Для этого осуществляется соединение органического покрытия с хромовым анодным.
Даже если слой краски повредится, его легко восстановить, а самому изделию не грозит коррозия и прочее. Данная технология эффективна при нанесении органических красок. Защита от коррозии. Эта защита способна справляться с воздействием даже соленой воды. В дизайне.
Использование специальных красителей можно придавать алюминию абсолютно разные цвета. Благодаря этому изделиям можно придавать красивый внешний вид. Чистые руки. Нередко алюминий используется для создания перил, рукояток, поручней и прочее. Если он будет без анодного покрытия, то на руках могут оставаться следы.
Чтобы это исключить все эти детали анодируют, что позволяет держать руки в чистоте. Для достижения таких результатов поры анодного покрытия наполняются. Отражение в проекторах. Технология сернокислого анодирования используется для защиты отражателей прожекторов. Это отражение будет сохраняться годами.
А если необходимо почистить его поверхность, то для этого нет никаких проблем. В тепловых отражателях. Используется анодированный алюминий в нагревательных рефлекторах. Поверхность легка к любому очищения. Может использовать в помещениях с повышенной влажностью.
Толщина покрытия составляет 1 микрон. Эффективная борьба с износом и трением. За счет более твердого покрытия значительно снижается износ. В этом случае анодное покрытие может достигать до 60 микрон. Электрический изолятор.
В некоторых типах трансформаторов сегодня принято использовать алюминиевую ленту, в обязательном порядке анодированную. Такое покрытие прекрасно сопротивляется воздействию тепловой энергии. Чистка Несмотря на очень осторожное обращение во время производства и особенно сборки готовых изделий на материалы может попасть смазка или на них остаются отпечатки пальцев. В этом случае для чистки без дополнительных жидкостей подходит нетканое волоконное полотно, специально разработанное для зеркальных поверхностей. Если вопреки ожиданиям сухая чистка не будет успешной, достаточно предварительно слегка протереть поверхность водой и вытереть насухо специальной тряпкой из нетканого волоконного полотна.
Жидкое чистящее средство должно быть обязательно pH-нейтральным. Вы можете избежать образования разводов по краям, используя свежую, чистую ткань для каждой протирки. Для чистки загрязненных светильников например, никотиновые пятна и т. При этом чистка производится как с применением ультразвука, так и без него. Компании, предлагающие такую услугу по специальной чистке, имеют необходимые опыт и знания для получения эффективного результата.
В случае необходимости, обращайтесь в Alanod для получения детальной информации. Методики анодирования Анодировать алюминий можно разными способами, по крайней мере, мы упомянем о двух: Теплое анодирование. Рассмотрим важные особенности каждой технологии. Теплое анодирование Выполняется эта работа при комнатной температуре от 15 до 20 градусов по Цельсию. Процедура известна как легкоповторяемая.
При простых манипуляциях можно получить красивый результат. Однако, данный способ не позволяет достигать прекрасной антикоррозийной защиты. При контакте материала с агрессивной средой, коррозия может проявиться. Также заготовка не будет отличаться хорошей механической защитой. Например, покрытый материал легко поцарапать даже иголкой, а иногда можно стереть и рукой.
Но с другой стороны, это покрытие служит прекрасным основанием для дальнейшей обработки материала. Процесс анодирования проходит в такой последовательности: Заготовка обезжиривается. В ванне необходимо анодировать заготовку до молочно-мутного оттенка.
При этом металл наносимый, как покрытие выделяется из раствора на аноде, то есть отрицательно заряженом электроде. Путем анодирования можно получать покрытия очень разной толщины, от 10 микрон позолота , 25 микрон плакировка до миллиметра и больше. Толстое анодное покрытие сложно отличить от сплошного металла, если внутри изделия есть пустоты. Для этого нужно специальное оборудование.
Его модификация, с применением серной кислоты была запатентована в 1927г. Она быстро стала наиболее часто применяющейся и остается таковой в наши дни. Анодированный алюминиевый профиль достиг пика популярности в 1960-1970х годах, с тех пор постепенно вытесняется более дешевыми способами защитных покрытий: пластмассами и порошковыми покрытиями. Технический процесс Основные операции по обработке: Предварительная механическая обработка Шлифование щетками из нержавеющей стали эффект «начеса» или равномерных длинных царапин-бороздок или обработка дробью более ровное покрытие для устранения дефектов прессования или проката профилей полос, царапин, рисок, выбоин. Если покрытие выполняет только защитную функцию деталь не будет видна , то предварительная обработка может отсутствовать. Обезжиривание и очистка Устраняются масла, жиры и загрязнения, иногда стравливаются в кислотной ванне потертости и очаги начальной коррозии металл «осветляется» Анодирование Электрохимическая обработка током в кислотном растворе Окрашивание Заполнение образовавшихся пор поверхностной корки красителями Герметизация уплотнение Запечатывание пор поверхности после окрашивания Электрохимическая обработка Для создания анодированного покрытия деталь опускают в кислотный электролит — раствор воды и кислоты чаще всего в серную кислоту H2SO4, хромовую кислоту Н2СrO4, иногда — в щавелевую кислоту и подключают к плюсу источника постоянного тока. Обрабатываемая деталь является «анодом» источником положительного заряда , откуда и произошло название процесса. Минус источника отрицательный катод из свинца или легированной стали опускается в раствор. Из-за протекающего тока вблизи поверхности детали вода разделяется на водород и кислород. Отрицательно заряженный кислород притягивается к положительному заряду на алюминии и окисляет поверхность алюминия, образовывая на ней оксидную пленку Al2O3. Кислота из раствора разъедает эту жесткую корку, создавая глубокие в ней микропоры диаметром 10-100нм. Через эти поры ток продолжает попадать на поверхность металла и процесс продолжается. Чем дольше длится процесс, тем толще получающаяся оксидная пористая пленка.