Анодированный алюминий. Анодированный алюминий что это

Анодирование алюминия улучшает эксплуатационные характеристики металла. Суть процесса заключается в создании оксидной пленки, свойства которой зависят от способа ее получения. В промышленности используется твердое анодирование, при котором оксидное покрытие является твердым и износостойким.

Что такое анодированный алюминий и как анодируют алюминиевый профиль

Сам алюминий при нормальных атмосферных условиях покрывается оксидной пленкой. Это естественный процесс под воздействием кислорода. Пленка настолько тонкая и почти виртуальная, что ее невозможно использовать на практике. Однако было замечено, что он обладает некоторыми замечательными свойствами, представляющими интерес для инженеров и ученых. Впоследствии им удалось химическим путем получить анодированный оксид алюминия.

Оксидная пленка тверже, чем сам алюминий, и поэтому защищает его от внешних воздействий. Износостойкость алюминиевых деталей с оксидным покрытием значительно выше. Кроме того, покрытая поверхность гораздо более устойчива к органическим краскам и, следовательно, более пористая, что обеспечивает лучшую адгезию. А это очень важно для изделий с последующей декоративной обработкой.

Таким образом, механические исследования и эксперименты привели к изобретению метода электрохимического формирования оксидной пленки на поверхности алюминия и его сплавов. Это называется анодным окислением алюминия и является ответом на вопрос «что такое анодное окисление».

Анодированный алюминий широко используется в различных областях. Украшения с покрытием, металлические оконные и дверные рамы, морские и подводные компоненты, аэрокосмическая промышленность, посуда, модернизация автомобилей и строительные изделия из алюминиевого профиля — вот лишь некоторые из них.

Что такое анодирование

Как анодируется алюминий? Анодирование — это процесс, в результате которого на поверхности алюминиевых деталей образуется слой оксида. В электрохимическом процессе покрытая часть является анодом, поэтому процесс называется анодным окислением. Самый распространенный и простой метод — использование разбавленной серной кислоты под воздействием электричества. Концентрация кислоты составляет до 20%, постоянный ток — 1,0-2,5 А/дм 2, переменный ток — 3,0 А/дм 2, температура раствора — 20-22°C.

Если есть рост, то должно быть и снижение. В специальных гальванических ваннах, где происходит анодирование, анодная секция закрепляется или подвешивается в центре. Вокруг края ванны находится катод — пластина из свинца или химически чистого алюминия, где поверхность анода должна примерно соответствовать поверхности катода. Катод и анод должны быть разделены рыхлым, достаточно широким слоем электролита.

Подвесы, на которых крепятся элементы покрытия, должны быть изготовлены из того же материала, что и аноды. Это не всегда возможно, поэтому допустимы сплавы алюминия или дюралюминия. В местах крепления анодов должен быть обеспечен герметичный контакт. Поскольку места крепления не покрыты, в случае орнаментов эти места должны быть выбраны и определены в процессе изготовления. Подвески не снимаются во время очистки и последующего хромирования, а остаются на детали до завершения всего процесса.

Время, необходимое для этого, зависит от размера покрываемого компонента. Более мелкие компоненты достигают слоя пленки в 4-5 микрон через 15-20 минут, в то время как более крупные компоненты остаются в ванне до одного часа.

После извлечения из анодной ванны компоненты следует промыть под проточной водой, затем нейтрализовать в другой ванне, содержащей 5%-ный раствор аммиака, и снова промыть водопроводной водой.

Дополнительная финишная обработка повышает долговечность пленки. Лучше всего это делать с помощью раствора дихромата калия (хромата) в концентрации около 40 г/л при температуре около 95°C в течение 10-30 минут. В конечном итоге детали приобретут свой первоначальный зеленовато-желтый цвет. Таким образом, достигается анодная защита от коррозии.

Применение других электролитов для получения анодированного алюминия

Существуют и другие электролиты для формирования оксидных пленок на алюминии — основные элементы процесса анодного окисления остаются теми же, меняются только условия тока, время обработки 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.

Сегодняшние металлические лампы сильно отличаются от тех, которые производились 30-50 лет назад. Они легче, более устойчивы к вредным воздействиям и представляют минимальную угрозу для жизни. Анодированный алюминий занимает одно из первых мест среди металлов, используемых при производстве таких компонентов.

Что такое анодирование

Процесс анодного окисления — это электрохимическая реакция между металлом и окислителем. Тонкий слой оксида осаждается на поверхности металла и действует как анод для реакции. Благодаря поляризации электролитически проводящей среды, тонкие слои оксида могут быть осаждены как на чистых металлах, так и на различных сплавах. Оксидный слой обеспечивает эффективную защиту от коррозии и горения под прямыми солнечными лучами. Анодированные алюминиевые и магниевые сплавы являются самыми требовательными сплавами в промышленности.

Целью анодирования является создание так называемого анодного оксидного покрытия на поверхности алюминиевой фольги. Это имеет две основные функции: во-первых, создается анодная оксидная пленка на поверхности алюминиевой фольги.

Во втором случае в проводящую среду добавляются пигменты различных цветов с точно определенным химическим составом.

Промышленное анодирование алюминия было начато британскими инженерами. Созданный таким образом легкий и твердый металл использовался в аэрокосмической промышленности. Впоследствии была внедрена модель анодирования металла, которая успешно используется в современной аэронавтике. Номенклатура — DEFSTAN03-24/3.

Покрытие состоит из двух компонентов.

Покрытия, нанесенные в соответствии со стандартом, обладают высокой стойкостью к истиранию и другим механическим повреждениям.

Технология анодирования

Наиболее широко используемой процедурой сегодня является анодирование алюминия серной кислотой. Его суть заключается в следующем.

1. Деталь и катод, изготовленный из свинца, помещаются для очистки от примесей и масел в ванну с электролитом – серной кислотой H2 SO4. Показатели физических величин: плотность раствора – 1 200-1 300 г/л; плотность тока в процессе анодирования – 10-50 мА/см²; напряжение источника – 50-100 В.; температура электролита – 20-30 °C (при последующем окрашивании – не более 20 °C).
2. Производится окончательная промывка в растворе каустика.
3. На поверхности детали из алюминия создаётся тончайший оксидный слой.

Скорость роста анодного слоя на поверхности металла неравномерная и очень низкая. Как только достигается плотность тока 1,5-1,6 A / дм², наносится оптимальное количество цветного оксида. При более низких ценах матрас почти бесцветен. Высокие значения плотности катода (отношение размера катода к обрабатываемой поверхности) затрудняют обработку громоздких деталей — происходит сверление и обжиг. Оптимальная площадь падения в два раза превышает размер детали.

Обеспечение герметичности и электрического контакта между компонентом и подвесом также очень важно.

Помимо серной кислоты, в качестве электролитов для анодирования могут использоваться и другие вещества и соединения.

• щавелевая кислота;
• органические соединения и смеси;
• ортофосфорная кислота.
• хромовый ангидрид.

В этом случае технология процесса остается неизменной. Конечной целью при выборе электролита является получение слоя с определенными физическими свойствами перед повторным окрашиванием.

Тёплое анодирование

Процесс высокотемпературного анодирования выполняется при температуре окружающей среды 15-20°C. Компоненты, обработанные таким образом, имеют два недостатка.

1. Не очень высокий показатель антикоррозионной стойкости. Контактируя с химически агрессивной средой или металлом, анодированный слой подвергается воздействию кислорода.
2. Невысокая степень защиты от механических воздействий. Острым наконечником вполне реально нанести анодированному слою механическое повреждение.

Процесс термического анодирования состоит из шести этапов.

• очистка поверхности детали от жира.
• закрепление на подвеске.
• анодирование до появления оттенка светло-молочного цвета.
• промывка холодной водой.
• окрашивание горячим раствором анилиновой краски.
• выдержка анодированного металла после окраски в течение 30 минут.

Теплый слой анодно-оксидной пленки чрезвычайно красив. Этот алюминий лучше всего использовать в конструкциях, которые не подвержены сильным внешним воздействиям. Кроме того, анодированный слой является отличной основой для повторения благодаря высокому индексу сцепления цветов. Покраска занимает очень много времени.

С появлением технологии анодирования выдающиеся свойства алюминия были дополнены результатами химической модификации — высокой коррозионной стойкостью и устойчивостью к механическим нагрузкам.

Что дает анодирование алюминия?

Электрохимическая обработка придает металлу специфические свойства и преимущества.

• Неподверженность коррозии. Обработанные изделия приобретают высокую стойкость к агрессивным воздействиям внешней среды.
• Долговечность. Пленки из хрома или цинка способны отслаиваться со временем, а оксидная пленка образуется непосредственно из самого металла, поэтому она не может отслоиться.
• Улучшение декоративных качеств. Металл долгое время сохраняет приятный блеск, на нем не появляются темные пятна. В процессе могут участвовать различные красители, благодаря чему покрытию придаются самые разнообразные оттенки.
• Пригодность для вторичной переработки. При анодировании не применяются дополнительные наслоения металлов и других химических веществ, поэтому детали можно перерабатывать и использовать вновь.

Все эти преимущества обеспечивают широкое применение метода. Аноды используются повсеместно для обеспечения долговечности металлических изделий и предотвращения эрозии. Этот метод считается относительно недорогим и поэтому добавляет лишь незначительную сумму к стоимости готового продукта.

Возможности применения анодированного алюминия

Анодированные аксессуары используются в различных областях. Из них изготавливают предметы интерьера, посуду, перила и другие предметы, используемые ежедневно. Этот процесс также используется для алюминиевого фасада штор, повышая их устойчивость к воздействию открытого воздуха.

Аноды используются для защиты от коррозии различных технических компонентов. Они используются в автомобилях, самолетах, судах и всех типах летательных аппаратов. Такая обработка повышает долговечность и устойчивость к нагрузкам.

Алюминиевые профили и другие компоненты очень значительны. Важно отметить, что все свойства металла остаются неизменными, но поверхность изделия приобретает дополнительные свойства.

Анодирование алюминия в домашних условиях

• емкости или ванночки, выполненные из металла алюминия, где будет проходить сам процесс;
• емкости из полимера либо стекла для подготовки растворов в количестве двух штук;
• провода для подводки тока из электротехнического алюминия;
• источник питания напряжением 12 В, можно применить автомобильный аккумулятор либо блок питания;
• мощный реостат проволочного типа;
• измерительный прибор амперметр.

В процессе анодного окисления в качестве основного электролита в производстве используется серная кислота. Это опасно, поскольку пары очень легко воспламеняются, а газы интенсивно выделяются в процессе окисления.

Для домашних алюминиевых безопасных анодов не используйте серную кислоту. Замените его специальным раствором соли и соды.

Подготовка электролита

Используйте специальную смесь в качестве электролита для получения рабочего раствора и замены кислоты. Каждый из двух компонентов раствора пищевой соды и соды изготавливается в отдельных емкостях с использованием дистиллированной воды, нагретой до теплого состояния. Пищевую соду растворяют так, чтобы ее объем был в девять раз больше объема солевого раствора.

1. Отдельно каждый раствор подвергают скрупулезному перемешиванию с целью получения полной однородности без нерастворенных частиц.
2. Оставляют смеси на некоторое время, чтобы опустился осадок, и сливают верхнюю часть через фильтр в другие чистые емкости.
3. Перед тем как запустить процесс оксидирования, растворы смешивают в емкости из алюминия, где 1 часть будет солевого, 9 – содового растворов.

Подготовительный этап

Перед химической обработкой эти работы должны быть надлежащим образом подготовлены. На этом этапе:.

1. Поверхность изделия очищают от загрязнений.
2. Шлифуют, удаляя окислы, значительные дефекты и неровности.
3. Обезжиривают, избавляясь от веществ, препятствующих получению качественной пленки.

Температура электролита

Температура электролита очень важна в процессе получения кристаллической оксидной пленки с использованием алюминиевых анодов. Это напрямую влияет на долговечность и стойкость покрытия и его дальнейшие свойства.

Чем ниже температура, тем более узкое, прочное и рыхлое покрытие, но последнее формируется медленнее, чем при более высоких температурах.

Анодная плотность

Для подходящих анодов из металлического алюминия и его сплавов необходимо соблюдать удельную мощность. Это мера силы тока, приложенного по всей поверхности, подверженной оксидному покрытию. Этот параметр напрямую определяет скорость формирования слоев. Также учитывается плотность электролита и его температура.

Общие нормы определяют толщину от 2,5 до 1 A / дм², когда требуется декоративное и защитное покрытие толщиной от 20 до 6 микрон, и толщину от 4 до 2 A / дм², когда требуется изоляционный слой или очень твердое покрытие толщиной от 75 до требуется 40 микрон.

Типичные ошибки при анодировании

• Применение скруток и некачественных зажимов в электрической цепи.
• Использование катодов меньших по размеру, нежели обрабатываемая деталь. Нужно, чтобы площадь катода была хотя бы в два раза больше.
• Плохо подобранный анодный ток.

Если вы занимаетесь гальваникой и действительно знаете, как анодировать алюминий, пожалуйста, поделитесь своим опытом в комментариях. Эти знания очень важны для начинающих.

Альтернативным методом получения блестящего матраса является термическое анодирование, которое можно выполнить в домашней лаборатории. Этот метод имеет следующие характеристики: его можно проводить в лаборатории в домашних условиях.

Подведем итоги

Поэтому эту процедуру можно проводить в домашних условиях, но при этом необходимо соблюдать большую осторожность и технику безопасности. Лучше всего это делать на открытом воздухе. В конце концов, кислота — очень опасное вещество. И это несмотря на то, что вы используете высококонцентрированную кислоту.

• Если она попадет на кожу, то вы испытаете неприятный зуд. Но если случайно попадет в глаза, то это может привести к серьезным последствиям.
• Плюс ко всему, всегда иметь рядом раствор соды или ведро чистой воды.

Итак, здесь мы узнали с вами, что такое анодированный оксид алюминия. Мы обсудили его применение и варианты того, как выполнить такую задачу самостоятельно. В дополнение ко всему этому мы рекомендуем вам посмотреть видео, которое закрепит все знания, полученные из этой статьи о том, как анодировать алюминий вручную. Мы уверены, что вы сможете справиться с этой работой самостоятельно, без посторонней помощи.