Анодированный и неанодированный алюминий в чем разница


Анодированный алюминий: особенности, преимущества, отличия

Для повышения надежности и долговечности металлических сплавов в разных сферах промышленности используется их анодирование. В ходе этого сложного химического процесса элемент, который подвергается обработке, размещается в кислом электролите, после чего происходит подключение к электросети. В результате на металлической поверхности образуется плотная оксидная пленка. Изготовленные из анодированного алюминия лестницы, элементы декора и перила – это элементы, которые можно встретить во всем мире. Изделия с надежной оксидной пленкой ценятся выше по причине их несомненных преимуществ, среди которых стоит выделить прочность, долговечность, эстетическую привлекательность и простоту в уходе.

Антикоррозийная защита и широкие возможности декорирования

Анодирование алюминия является одним из наиболее эффективных способов предохранения поверхности профиля от коррозионного разрушения, которому подвержен этот материал. Дополнительным преимуществом является придание изделиям презентабельного внешнего вида. Конструкции, выполненные из анодированного алюминия гораздо удобнее и безопаснее в эксплуатации, чем изделия из незащищенного профиля.

Более того, перила для лестниц и другие элементы долго сохраняют опрятный вид, поскольку слой оксидной пленки крепко связан с базовой поверхностью и просто физически не может отслаиваться или образовывать трещины. Такие изделия не темнеют, не покрываются пятнами, не требуют регулярной полировки. Более того, благодаря широкой гамме цветов анодирования, можно заказать конструкцию, которая идеально подойдет к окружающей обстановке. При желании можно получить как глянцевую, так и матовую поверхность.

Такие конструкции можно использовать в помещениях с высоким уровнем влажности. Кроме того, они обладают высокой устойчивостью к воздействию прямых солнечных лучей. Поскольку оксидная пленка тверже самого материала, она обеспечивает защиту изделий от внешних воздействий. Если планируется декорировать изделия, стоит выбирать для их изготовления именно анодированный алюминий, поскольку на защищенную поверхность гораздо лучше ложатся красители. Доказанный срок службы изделий с оксидной пленкой составил сорок лет.

Анодирование алюминия

 

Термины и понятия

Сначала о терминологии

Для краткости будем применять вместо «гостовских» эквивалентных наименований «анодное окисление» и «анодное оксидирование» более короткий, но с тем же смыслом, термин «анодирование», а вместо «гостовского» «анодно-окисное покрытие» – более простое и популярное «анодное покрытие». 

Что такое анодирование

Анодирование – это метод повышения коррозионной стойкости металлического изделия путем формирования слоя оксида на его поверхности. Изделие, которое обрабатывается, является в этом электролитическом процессе анодом. Анодирование повышает стойкость поверхности изделия к  коррозии и износу, а также обеспечивает более высокую адгезию для красок и клеящих веществ, чем просто «голый» алюминий.

Анодные покрытия могут также применяться как декоративные покрытия или в виде пористого покрытия, которое может впитывать различные красители, или в виде прозрачных покрытий, которые дают интерференционные эффекты при отражении света. Такие интерференционные покрытия применяют, например, на велосипедах или одежде велосипедистов, чтобы их можно было хорошо видеть ночью.

Как происходит анодирование

Процесс создания этого защитного оксидного покрытия происходит электролитически. Металлическое изделие, на котором нужно получить анодное покрытие (обычно алюминий) погружают в ванну с электролитическим раствором. В этой же ванне установлены катоды, обычно вдоль бортов ванны. Когда электрический ток проходит через раствор кислоты на катоде выделяется водород, а на аноде – кислород. Это приводит к тому, что на аноде – алюминиевом изделии – начинает расти оксидная пленка.

В зависимости от назначения анодного покрытия и применяемого процесса анодирования можно получать анодное покрытие с различными характеристиками. Анодное покрытие, которое  может вырастать на алюминиевом изделии,   способно иметь толщину в 100 раз больше, чем оксидное покрытие, которое образуется на алюминии естественным путем.

Поскольку металлическое изделие является «анодом» в этом электролитическом процессе, то весь этот процесс называют «анодированием».

 Анодирование металлов

Хотя на различных металлах, включая титан, гафний, цинк и магний, также могут формироваться анодное покрытие, обычно под анодированием подразумевают анодирование алюминия и его сплавов.

Зачем анодировать алюминий?

Популярность алюминия во многом связана с его хорошей естественной коррозионной стойкостью. Она достигается из-за высокого химического сродства алюминия к кислороду, то есть их большого взаимного стремления вступать друг с другом в реакцию с образованием оксида алюминия. Эта очень тонкая оксидная пленка мгновенно покрывает любую свежую поверхность алюминия сразу после ее контакта с воздухом. Однако в некоторых случаях необходимо иметь более высокую степень защиты (коррозионной или химической), модифицировать внешний вид поверхности (цвет, текстуру и т.п.) или создать заданные физические свойства поверхности (повышенная твердость, износостойкость или адгезия). В таких случаях прибегают к анодированию алюминия и алюминиевых сплавов.

Рисунок 1 – Схема процесса анодирования

Виды анодирования

Организация QUALANOD подразделяет анодирование алюминия на четыре основных типа с различными требованиями к их характеристикам и свойствам:

  • архитектурное (строительное) анодирование
  • декоративное анодирование
  • промышленное анодирование
  • твердое анодирование.

Анодные покрытия подразделяется на классы по их толщине:

  • минимально допустимая средняя толщина и
  • минимально допустимая локальная толщина.

Например, класс АА20 означает, что средняя толщина покрытия должна быть не менее 20 микрометров. Минимальная локальная толщина покрытия обычно должна быть не менее 80 % от минимальной средней толщины. Для класса АА20 это составляет 16 мкм.

Архитектурное анодирование

Это анодирование для производства архитектурной отделки изделий, которые постоянно находятся в наружных условиях и в стационарном состоянии. Самыми важными характеристиками анодированного изделия считается  внешний вид и длительный срок службы.

Для анодированного алюминия степень защиты от точечной (питтинговой) коррозии алюминия возрастает с увеличением толщины анодного  покрытия. Следовательно, срок службы архитектурного или строительного элементы в значительной степени от толщины анодного покрытия. Однако для получения более толстого анодного покрытия требуется значительно большие затраты электрической энергии. Поэтому так называемое «переанодирование» не рекомендуется.

Архитектурное анодирование имеет следующие классы:

  • АА10
  • АА15
  • АА20
  • АА25

Выбор толщины анодного покрытия для наружных алюминиевых конструкций зависит от агрессивности атмосферы и обычно устанавливается в национальных нормах. Кроме того, применение некоторых красящих составов требует класса толщины 20 мкм или выше. Это нужно для достижения хорошего заполнения пор красителем и повышенной стойкости окрашенного покрытия к солнечному свету.

Декоративное

Этот тип анодирования алюминия предназначен для производства декоративной отделки изделий. Главным критерием качества является однородный или эстетически привлекательный внешний вид.

Декоративное анодирование имеет следующие стандартные классы толщины:

  • АА03
  • АА05
  • АА10
  • АА15

Промышленное и твердое

Промышленное анодирование алюминия применяют для производства функциональной отделки поверхности изделий, когда внешний вид является второстепенной характеристикой. Целью твердого анодирования является получение покрытие с высокой износостойкостью или высокой микротвердостью.

Очень часто, например, в автомобилестроении или медицинском оборудовании, внешний вид изделия не имеет значения, но наиболее важной характеристикой является стойкость к износу и/или способность подвергаться эффективной чистке и иметь высокие гигиенические требования. В таких случаях именно эти свойства анодированного алюминия являются главными.

Если главным свойством является высокая износостойкость, применяют особый вид анодирования – твердое анодирование. Оно производится при пониженных, часто отрицательных, температурах электролита

Толщина промышленного и твердого анодного покрытия обычно составляет от 15 до 150 мкм. Резьбы и шлицы могут иметь покрытие до 25 мкм. Для получения высокой электрической изоляции часто требуется толщина анодного покрытия от 15 до 80 мкм. Покрытия толщиной 150 мкм применяют для ремонта деталей.

Технология

Электрохимия

Анодирование алюминия относится к электрохимическим процессам формирования стабильных оксидных покрытий (пленок) на поверхности металлов. Анодирование алюминия и алюминиевых сплавов может происходить с участием разнообразных электролитов с применением источников прямого или переменного тока или их комбинаций. При этом алюминиевое изделие (далее для определенности – профиль) всегда является анодом, то есть его подключают к положительному полюсу источника тока, а другой подходящий металл или сплав – катодом и его подключают к отрицательному полюсу (рисунок 1).

Анодные покрытия различают по типам электролитов, которые применяют при их получении. Покрытия бывают  пористыми, например, в фосфорном и сернокислом электролитах, а также так называемыми «барьерными» – совсем без пор. Барьерные анодные покрытия обладают высоким электрическим сопротивлением и их применяют, например, при изготовлении электрических конденсаторов.

Сернокислое анодирование

Обычным, наиболее популярным и широко применяемым для алюминиевых профилей в строительных конструкциях является сернокислое анодирование алюминия. Этот вид анодирования отличается высокой технологичностью и позволяет получать покрытия в широком интервале толщин. Сернокислое анодное покрытие применяют как без дополнительного окрашивания – его называют бесцветным, так и с последующим окрашиванием по одному из нескольких известных способов – его называют цветным анодированием. Заключительной операцией обычно всегда является операция наполнения (или уплотнения) пор.

Анодирование или окраска алюминия

Сернокислое анодное покрытие образуется в результате «реакции» алюминия с ионами раствора серной кислоты. Оно занимает больший объем, чем исходный  алюминий и поэтому в результате анодирования происходит увеличение толщины изделия. При сернокислом анодировании это увеличение составляет приблизительно одну треть от общей толщины покрытия. В этом заключается коренное отличие анодного покрытия от, например, порошкового (рисунок 2):

  • анодное покрытие формируется из поверхностного слоя алюминия,
  • порошковое покрытие – на поверхности алюминия.  

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. рисунок 1). Прочное крепление профилей необходимо как для того, чтобы они, не свалились с навесок и прошли все циклы «окунания» и «полоскания» в ваннах, в том числе при интенсивном перемешивании растворов и промывочных вод (барботировании)/ Кроме того, что еще важнее, прочное крепление изделий к навескам должно обеспечивать постоянный и надежный электрический контакт профилей с положительным полюсом источника тока непосредственно в процессе анодирования.

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.п.).

  • 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.
  • После щелочного травления проводят обработку навески в ванне осветления (desmutting), чаще всего – сернокислой (80-100 г/л), для удаления с поверхности темных продуктов щелочного травления.
  • 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. Если готовая продукция должна иметь блестящую или зеркальную поверхность, то перед анодированием изделия подвергают химическому или электрохимическому осветлению. При этой процедуре с поверхности изделия удаляется алюминий и образуется очень гладкая поверхность с очень большой отражательной способностью.

Наполнение анодного покрытия

После анодирования профили или отправляют дальше по линии на окрашивание, или сразу направляют на наполнение пор, если это бесцветное анодирование. Операцию наполнения (или уплотнения) после бесцветного анодирования или цветного анодирования проводят затем, чтобы «закрыть», «закупорить» поры анодного покрытия. Эта операция является очень важной для обеспечения длительного сохранения внешнего вида анодированного изделия. После операции наполнения изделия при необходимости подвергают сушке, снимают с навесок и отправляют на приемку и упаковку.

Рисунок 5 – Гидротермическое наполнение анодного покрытия [2]

Контроль качества

Контроль толщины анодного покрытия

Обычно для приемо-сдаточного контроля качества анодированных алюминиевых профилей достаточно контроля внешнего вида, толщины анодного покрытия и качества наполнения. Толщина покрытия является одним из самых важных параметров и есть много методов ее измерения. Обычно толщину покрытия измеряют прибором, работающим на принципе вихревых токов. В спорных случаях применяют металлографические исследования поперечного сечения изделия.

Контроль наполнения анодного покрытия

Метод капли

Для быстрого контроля качества наполнения часто применяют один из вариантов так называемого «метода капли». В качестве контрольного или арбитражного испытания применяют методы потери массы образцов изделий.

Сущность неразрушающего «метода капли» заключается в оценке степени поглощения красителей анодированной поверхностью после того, как она была обработана соответствующим химическим реагентом. Различные варианты метода капли с предварительной кислотной обработкой поверхности устанавливают  стандарты ISO 2143:2010 (он же – EN ISO 2143:2010 и он же – бывший EN 12373-4) и ГОСТ 9.302-88.

Метод капли по ISO 2143:2010

Стандарт Qualonod [1] считает приемлемым степени (рейтинга) интенсивности пятна не ниже 2 (рисунок 6). Если рейтинг составляет 2, то стандарт требует выполнить испытания на потерю массы или выполнить повторное наполнение.


Рисунок 6 – Критерии качества наполнения по методу капли согласно ISO 2143:2010

Метод капли по ГОСТ 9.031-74

Вариант метода капли без предварительной кислотной обработки c двумя вариантами материала капли – красителя или масла – дает ГОСТ 9.031-74.

Метод потери массы

Испытание на потерю массы основано на установленном факте, что не наполненное или недостаточно наполненное анодное покрытие быстро растворяется в кислотной среде, тогда как хорошо наполненное покрытие выдерживает длительное погружение без заметного воздействия на него. Варианты метода изложены в стандартах ISO 3210:2010 (он же – EN ISO 3210:2010 и он же – бывший EN 12373-7), а также ГОСТ 9.302-88 и ГОСТ 9.031-74.

Источники:

  1. Стандарт Qualanod (01.01.2018)
  2. TALAT 5203.
  3. Tom Hauge, Hydro Aluminium, IHAA Symposium, 2014, New York.

Что такое анодированный алюминий? Применение, методики анодирования

Анодирование – технология обработки алюминия, в результате которой на поверхности металла образуется тонкая оксидная пленка. Она имеет большую прочность и предотвращает дальнейшее окисление металла, поэтому анодированные алюминиевые детали служат значительно дольше. Образование защитной пленки электрохимическим методом широко применяется для самых разных изделий, от бытовых предметов до деталей самолетов и автомобилей.

Как проводится анодирование?

Чтобы получить анодированный алюминий, металлическое изделие помещают в гальваническую ванну с 20-22% раствором серной кислоты. По краям емкости устанавливаются пластины, изготовленные из свинца или из химически чистого алюминия. Покрываемые детали в электрохимическом процессе играют роль анода, поэтому он получил такое название. Они закрепляются или подвешиваются в гальванической емкости, при этом между катодом и анодом должен присутствовать большой слой электролита – кислотного раствора.

На детали подается электрический ток со следующими параметрами: постоянный ток силой 1,0 – 2,5 А/дм2, переменный - 3,0 А/дм2. Продолжительность обработки зависит от размеров деталей. Мелкие предметы получают необходимый слой оксидной пленки толщиной 4-5 микрон уже за несколько минут, более крупные изделия необходимо держать под действием электрического тока в течение часа.

После завершения процесса детали извлекают из гальванической ванны и промывают под проточной водой, после этого они проходят нейтрализацию. Их погружают в отдельную емкость с 5%-ным аммиачным раствором. Дополнительно может быть проведена финишная обработка путем погружения в раствор бихромата калия. Он придает изделиям характерный зеленоватый оттенок и обеспечивает повышенную стойкость к коррозии.

Что дает анодирование алюминия?

В результате электрохимической обработки металл приобретает особые 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 плюсы обеспечили методу широкое применение. Анодирование используется повсеместно для обеспечения долговечности металлических изделий и предотвращения коррозии. Метод считается относительно недорогим, поэтому он лишь незначительно увеличивает стоимость готовых изделий.

Возможности применения анодированного алюминия

Анодированные детали используются в самых разнообразных сферах. Этим способом обрабатываются предметы интерьера, посуда, поручни и другие изделия, которые используются каждый день. Также этот процесс используют для навесных алюминиевых фасадов – они приобретают повышенную стойкость к внешним атмосферным воздействиям.

Анодирование применяют для защиты от коррозии деталей различной техники. Это комплектующие автомобилей, самолетов, судов, всевозможных летательных аппаратов. Обработка увеличивает прочность и обеспечивает повышенную стойкость к нагрузкам.

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:

1. Принципы процесса анодирования алюминия.

2. Применение анодирования.

3. Выбор электролита анодирования.

4. Анодирование в сернокислом электролите.

4.1 Концентрация серной кислоты и температура электролита.

4.2 Напряжение и плотность тока.

4.3 Длительность процесса.

4.4 Рабочий процесс.

5. Анодирование в хромовой кислоте.

6. Анодирование в щавелевой кислоте.

7. Другие растворы анодирования.

8. Снятие анодных покрытий.

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 180С до 250С. В большинстве случаев принимается температура в 200С. С применением серной кислоты получают также твердые анодные пленки, в этом случае процесс анодирования проводится при низких значениях температур (от -5 до +5 0С).

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/дм2. 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/дм2 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 25-400С, активное перемешивание раствора электролита не требуется. При анодировании в 10% растворе хромовой кислоты температуру процесса поднимают до 540С при напряжении 30 вольт для обеспечения плотности тока равной 1,2 а/дм2. 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.

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/мм2 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 300С, плотности тока 2,5-3,5 а/дм2 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 95-1000С. 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 - что это, технология холодного и теплого анодирования

Современные приспособления, изготовленные из металла, очень сильно отличаются от тех, что делались 30-50 лет тому назад. Они стали лёгкими, устойчивыми к вредным воздействиям, минимально опасными для жизни. Анодированный алюминий занимает одно из ведущих мест среди металлов, которые применяются для изготовления таких приспособлений.

Анодированный алюминий давно и прочно занял место стали и чугуна там, где кроме прочности и устойчивости к внешним воздействиям требуются другие главные качества – лёгкость и пластичность. Он значительно легче стали, поэтому с успехом заменил её в десятках тысяч единиц продукции, используемых в самых разных областях – промышленности, медицине, туризме, спорте.

С появлением технологии анодирования к замечательным свойствам алюминия добавились результаты химической модификации – высокая коррозионная стойкость и сопротивляемость к механическим воздействиям.

Что такое анодирование

Процессом анодирования называется электролитическая химическая реакция металла с окислителем. Тонкий слой оксида наносится на металлическую поверхность, которая в процессе реакции исполняет роль анода. За счёт поляризации в электролитической проводящей среде тонкой оксидной плёнкой можно покрывать как чистые металлы, так и различные сплавы. Оксидный слой эффективно защищает от коррозии и выгорания при воздействии прямых солнечных лучей. Наиболее востребованы в промышленности подвергшиеся анодированию сплавы алюминия и магния.

 

 

Конечной целью анодирования является создание на поверхности листа алюминия так называемой АОП – анодной оксидной плёнки. Она выполняет две основные функции:

  1. Защита от внешних воздействий;
  2. Украшение.

Во втором случае в проводящую среду добавляются красители различных цветов со строго определённым химическим составом.

Первыми внедрили в производство промышленное анодирование алюминия инженеры из Великобритании. Созданный таким способом лёгкий и прочный металл начали применять в авиационной промышленности. Позже появился стандарт анодирования металла, который успешно применяется в современном авиастроении. Он имеет номенклатурную маркировку DEF STAN 03-24/3.

В состав покрытия входят два компонента:

  • органический;
  • анодно-хромовый.

Краска, нанесённая в соответствии со стандартом, очень устойчива к истиранию и другим механическимповреждениям.

Технология анодирования

На сегодняшний день наибольшее распространение получил процесс сернокислого анодирования алюминия. Его суть в следующем:

  1. Деталь и катод, изготовленный из свинца, помещаются для очистки от примесей и масел в ванну с электролитом – серной кислотой h3 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 неравномерна и очень невысока. Оптимальное количество окрашенного окисла наносится по достижении плотности тока 1,5-1,6 А/дм². При меньших показателях слой получается практически бесцветным. Большие значения катодной плотности (отношения размера катода к величине обрабатываемой поверхности) вызывают затруднения при обработке массивных деталей – появление прогаров и растравливание. Оптимальная площадь катода – х2 по отношению к размеру обрабатываемой детали.

Также очень важно контролировать зажим и электрический контакт детали с подвеской.

Кроме серной кислоты в качестве электролита при анодировании могут использоваться другие вещества и соединения:

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

Технология процесса при этом не изменяется. Конечной целью при выборе электролитической среды является получение слоя с определёнными физическими характеристиками перед повторным окрашиванием.

 

 

Тёплое анодирование

Процесс тёплого анодирования осуществляется при температуре окружающей среды 15-20 °C. У деталей, обработанных таким способом, есть две отрицательные особенности:

  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 тёплого 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.

Слои плёнки, полученной методом теплого анодирования, получаются исключительно красивыми. Такой алюминий лучше использовать в конструкциях, не подвергающихся резким внешним воздействиям. Кроме того, анодированный слой является отличной основой для повторного окрашивания из-за высочайшего показателя адгезии красителей. Нанесённая краска будет держаться очень долго.

Холодное анодирование

Технология холодного нанесения анодного слоя предусматривает обработку алюминия при температуре от -10 до +10 °C. Качество металла, обработанного таким образом, несравненно выше, чем при тёплом анодировании.

Алюминий получает отличные физические характеристики:

  • высокую прочность.
  • малую скорость растворения слоя.
  • большую толщину плёнки.

При холодном анодировании нужно обязательно осуществить следующие процедуры:

  • обезжиривание обрабатываемой поверхности.
  • помещение детали на подвеску.
  • анодирование до получения плотного оттенка.
  • промывка в воде с любой температурой.
  • закрепление анодного слоя на пару или в горячей дистиллированной воде.

Отличительной особенностью процесса является большое время принудительного охлаждения. После этого слой анодированного алюминия становится абсолютно невосприимчивым к воздействию агрессивных сред. Только титан спустя несколько десятков лет способен незначительно снизить физические характеристики полученного холодным способом анодированного алюминия.

 

Покрытие характеризуется исключительной красотой и износостойкостью. У технологии есть только один минус: при повторной окраске можно пользоваться только неорганическими соединениями.

Для чего анодируют алюминий и как его применяют

Главная цель анодирования деталей, изготовленных из алюминия - повышение срока эксплуатации в условиях воздействия различных агрессивных сред.

Учитывая, что чистый алюминий обладает высоким сродством к кислороду, его коррозионная стойкость выше, чем у многих других лёгких металлов конструкционного назначения. Естественное окисление алюминия происходит при первом контакте с воздухом. Процесс же анодной обработки ещё больше увеличивает стремление обеих химических элементов создавать окислы, вступая в реакцию между собой.

Способность анодной плёнки отлично впитывать красители различного химического состава делают обработанный таким способом алюминий отличным декоративным материалом. Он широко применяется для внешней отделки интерьеров зданий и сооружений.

Незаменимы алюминиевые конструкции при создании:

  • рекламных конструкций для культурно-спортивных мероприятий, выставок и шоу.
  • информационных стендов для массовых акций, митингов, собраний.

Прекрасная светоотражающая способность анодированного алюминия сделала его незаменимым материалом при изготовлении дорожных знаков. Благодаря интерференции информация, нанесённая на знак при анодировании прекрасно видна автомобилистам в ночное время суток.

Рамы любительских велосипедов также изготавливаются из анодированных сплавов алюминия. На специальную одежду, которой пользуются велосипедисты в тёмное время суток, наносится тончайшая плёнка оксида алюминия. Благодаря этому силуэт легко разглядеть в темноте на почтительном расстоянии. С той же целью анодированный металл применяется при изготовлении отражающего слоя в прожекторных установках.

Отличные свойства анодированного алюминия позволяют использовать его для изготовления самого широкого круга номенклатуры деталей и узлов, применяемых в самых разных областях. Можно смело сказать: если принято решение изготовить что-то из обработанного таким способом металла, прочность и лёгкость конструкции не будет вызывать никаких сомнений!

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 - 0 голосов

анодированный профиль 2020 или не анодированный

Pturbo
Загрузка

29.12.2017

3624

Вопросы и ответы тут радость в моей стране (беларусь) приключилась. появился прямо под боком продавец конструкционного профиля. ;) джва дня и профиль у тебя.....аж прям не вериться.

итак! цена вопроса 1 рубль. но в свете всяких кризисов имеет ли смысл переплачивать за 'анодирование' и что оно дает?

Ответы на вопросы

Популярные вопросы

Ctrl_X
Загрузка

24.11.2020

440

Пластик PLA от Bestfilament, сопло стоковое Ghost 5, температуру пробовал от 190 до 215, скорость печати стенок (как внутренних так и наружных) 30, об...

Читать дальше Y3KOV
Загрузка

08.12.2020

206

Продолжение темы : https://3dtoday.ru/questions/anet-a8-plus-na-btt-skr-14-i-tmc-2208-v20-mikrosag-marlin

Старая плате сгорела....

Читать дальше serz55
Загрузка

19.08.2018

5609

нашел четыре недорогих принтера. по описанию только на АНЕТ А6 много инфы а вот на остольные н

почти нету! подскажите какой из переч...

Читать дальше

Подходящая сковорода для работы: понимание алюминия, анодированного алюминия и антипригарных покрытий - статья

Друг кулинара, Валери, загадочно спрашивает:

На кухонной арене, где битвы за оборудование выигрываются и проигрываются в зависимости отчасти от достоинств, отчасти от стиля, а отчасти от чистого упрямства, сковорода с антипригарным покрытием и сковорода из анодированного алюминия не справятся со всем этим. довольно часто. Хотя у них схожая форма и цвет, у них разные цели в жизни.

Антипригарная сковорода - это сковорода, покрытая антипригарным веществом, наиболее известным из которых является Teflon®. Сковороды с антипригарным покрытием хорошо то, что они не прилипают. (Конечно.) Недостатками сковород с антипригарным покрытием является то, что они часто очень хрупкие и выделяют токсичный газ при нагревании, согласно DuPont, 660 ° F, хотя я слышал сообщения о том, что частицы газа будут выбрасываться. антипригарным покрытием при температуре около 400 ° F. Тем не менее, при надлежащем уходе как при приготовлении пищи, так и при уходе, сковороды с антипригарным покрытием избавят вас от многих хлопот на кухне, особенно для людей, которые не умеют пользоваться сковородами с антипригарным покрытием.

Анодированный алюминий - это алюминий, который был окислен так, что его поверхность больше не реактивна. Алюминий сам по себе в некотором роде фантастичен, потому что он очень эффективно проводит тепло и быстро реагирует на изменения температуры. Кроме того, это недорогой металл, особенно по сравнению с медью. Проблема с алюминием в том, что он довольно реактивен с продуктами питания, а алюминий не является металлом, который вам действительно нужно много в ежедневном рационе. Это также может обесцветить вашу пищу.

Анодированный алюминий по-прежнему очень токопроводящий, но его поверхность намного тверже, чем у обычного алюминия. Она намного прочнее, чем, скажем, антипригарная сковорода. С другой стороны, как и сковороду с антипригарным покрытием, вы никогда не должны мыть ее в посудомоечной машине, так как это испортит поверхность в обоих случаях. Ручная стирка только для обоих, хотя анодированный алюминий может выдерживать более интенсивную стирку, чем сковорода с антипригарным покрытием. И это хорошо, потому что во время стирки, вероятно, потребуется больше энергии, так как пища с большей вероятностью пристанет к ней.

Чтобы еда не прилипала к металлической сковороде, есть два ключевых фактора. Во-первых, сковорода должна быть горячей, прежде чем вы кладете в нее еду. Если вы, скажем, положите кусок курицы в холодную сковороду и нагреете его, то на поверхности сковороды появятся дефекты и поры. меньше по мере нагрева сковороды. Когда это произойдет, металл буквально схватит еду и не отпустит ее даже после того, как сковорода остынет. После этого вам нужно будет много помыть. Нагрейте сковороду, добавьте холодное масло и добавьте в еду.Это сэкономит вам много времени на мытье посуды.

Говоря о мытье посуды, шеф-повар Анджела Ларсон спрашивает: @thefoodgeek Как лучше всего удалить жир с дна кастрюли / кастрюли? 3 минуты назад через Интернет в ответ на foodgeek

Я предположил в Твиттере, что строгие слова в адрес человека, который моет посуду, - это самый простой путь, но в противном случае я обнаружил, что порошкообразное чистящее средство, такое как Bon Ami или Bartender’s Friend, - это путь. Конечно, вы должны быть осторожны с поверхностью, которую вы чистите, но большинство металлических сковородок подойдет любой из них.Скомбинируйте одну из них с салфеткой для мытья посуды и несколькими мышцами позади нее, и вы сможете сделать поверхность красивой и блестящей.

И, наконец, поскольку речь идет об алюминии, Шмутцли спрашивает:

@thefoodgeek когда-нибудь использовал тяжелый литой алюминий? Что вы думаете об этом по сравнению с чугуном? 3 минуты назад через Twitter для iPhone в ответ на foodgeek

Я не использовал тяжелый литой алюминий, но предпочитаю чугун. Литой алюминий по-прежнему так же реактивен, как и обычный алюминий, хотя из-за своей структуры он не такой проводящий.Если моя сковорода все равно будет реагировать, я бы предпочел просто использовать минерал, который более полезен для моего тела, а железо очень полезно с точки зрения питания. Однако литой алюминий более проводящий, чем чугун, поэтому он будет нагреваться быстрее и немного более чувствителен к теплу, имея при этом достаточную массу для удержания тепла.

Основным преимуществом литого алюминия для потребителя является то, что он легче чугуна. Это, безусловно, может быть полезно в ситуации кемпинга или если у вас проблемы с подъемом чугуна, но я не видел никаких убедительных аргументов, которые убедили бы меня обменять свою чугунную сковороду на аналогичную, сделанную из алюминия.Основное преимущество литого алюминия в целом заключается в том, что производителю легче изготавливать из него определенные формы, особенно если они имеют сложную форму.

.

Что такое анодированный алюминий? (с иллюстрациями)

Многие металлы, но не алюминий, структурно ослабляются в процессе окисления. Фактически, алюминий можно сделать более прочным и долговечным с помощью процесса, называемого «анодированием». Анодирование включает помещение листа алюминия в ванну с химической кислотой, довольно часто в лабораторных экспериментах с ацетоном. Лист алюминия становится положительным анодом химической батареи, а кислотная ванна становится отрицательной. Электрический ток проходит через кислоту, вызывая окисление поверхности алюминия (по сути, ржавчину).Окисленный алюминий образует прочное покрытие, заменяя оригинальный алюминий на поверхности. В результате получается чрезвычайно твердое вещество, называемое анодированным алюминием.

Caribiner из анодированного алюминия.

Анодированный алюминий может быть почти таким же твердым, как алмаз при правильном процессе анодирования.Во многих современных зданиях используется анодированный алюминий в местах, где металлический каркас подвергается воздействию элементов. Анодированный алюминий также является популярным материалом для изготовления высококачественной посуды, такой как сковороды и кастрюли. Тепло равномерно распределяется по анодированному алюминию, а процесс анодирования обеспечивает естественную защиту. Можно использовать другой процесс гальваники, чтобы анодированный алюминий выглядел как медь, латунь или другие металлы. Для окрашивания анодированного алюминия в декоративных целях также можно использовать специальные красители.

Анодированная плита для приготовления эспрессо.

Благодаря своей прочности и долговечности анодированный алюминий также используется в ряде других областей применения.Многие спутники, вращающиеся вокруг Земли, защищены от космического мусора слоями анодированного алюминия. Автомобильная промышленность в значительной степени полагается на анодированный алюминий для облицовки и защитных кожухов открытых частей. Дизайнеры мебели часто используют анодированный алюминий в качестве каркаса для уличных предметов, а также в качестве основного металла для ламп и других декоративных элементов. Современная бытовая техника и компьютерные системы могут использовать анодированный алюминий в качестве защитного корпуса.

Анодированный алюминий может не подходить для всех областей применения из-за его непроводящей природы.В отличие от других металлов, таких как железо, процесс окисления не ослабляет алюминий. Слой «алюминиевой ржавчины» по-прежнему является частью исходного алюминия и не переносится на пищу и не отслаивается под нагрузкой. Это делает его особенно популярным для предприятий общественного питания и промышленных предприятий, где надежность имеет решающее значение.

Листовой алюминий анодирован для защиты от коррозии..

Что такое сатинированное анодирование алюминия?

Алюминий - один из наиболее часто используемых металлов в нашем обществе. Это элемент, содержащийся в земной коре. Алюминий содержится в глинах и различных минеральных формах, извлеченных из бокситовой руды с помощью процесса электролиза. Он обычно используется как в строительных, так и в архитектурных строительных приложениях. Фантастический материал, которому можно отливать, катать или обрабатывать практически любую форму.

Алюминий также чрезвычайно устойчив к атмосферным воздействиям из-за естественной реакции с кислородом, которая образует непористый оксидный поверхностный слой.Этот слой защищает материал от ржавчины и коррозии. Алюминий также может быть анодирован, если оксидный слой управляется электрохимически, чтобы придать атласный вид, или добавить цветные красители для дальнейшего улучшения внешнего вида и долговечности алюминия. Анодирование алюминия Satin Clear - одно из самых популярных покрытий для алюминиевых профилей, производимых во многих отраслях промышленности, где требуются эстетика, долговечность и простота обслуживания.

Что такое анодирование?

Анодирование - это электрохимический процесс, который увеличивает прозрачную толщину пассивной, естественной защитной поверхностной пленки оксида алюминия.Оксид алюминия не наносится на поверхность, как краска или покрытие, но он является частью структуры поверхности, поэтому он не может отслаиваться или отслаиваться.

Процесс анодирования начинается с погружения алюминия в ванну с кислотным электролитом и пропускания электрического тока через среду. Катод установлен внутри резервуара для анодирования, алюминий действует как анод, так что ионы кислорода высвобождаются из электролита и соединяются с атомами алюминия на поверхности анодируемой детали.Оксидный слой выращивается на поверхности алюминия электрохимическим способом в условиях строго контролируемого окисления - анодирования.

Что такое матовое прозрачное анодирование алюминия?

Анодирование алюминия Satin Clear - одна из самых популярных поверхностей для многих применений алюминия. Внешний вид алюминия сразу после процесса экструзии - это естественное окисление, дающее покрытие, часто называемое мельничной отделкой. Естественное окисление защищает поверхность алюминия оксидным слоем, который может быть дополнительно усилен анодированием.Химический раствор, используемый для анодирования алюминия, содержит кислоты, которые моют и очищают материал. Конечным результатом процесса анодирования является то, что чистый сатинированный алюминий будет иметь более толстый слой оксида, который создает чрезвычайно устойчивый внешний вид, подобный атласному блеску.

В чем разница между полированным или матовым, а затем анодированным покрытием?

Полировка - это отдельный механический процесс, который выполняется перед анодированием в ванне с электролитом. Полированный блеск на поверхности алюминия создается полировкой или механической полировкой алюминиевой поверхности.Полировка поверхности удалит мелкие царапины, линии штампа и отметки, которые могут присутствовать на алюминиевой поверхности. Он также сделает алюминий ярче и сделает его зеркальным. Анодирование поверхности защитит глянцевый полированный вид прозрачным или даже цветным покрытием.

Очистка щеткой - это также отдельный механический процесс, который выполняется перед процессом анодирования. Алюминиевый материал проходит под абразивной лентой, чтобы получить грубый, направленный и однородный вид.После того, как процесс чистки будет выполнен, материал можно анодировать с получением прозрачной или цветной отделки для достижения желаемого результата.

Каковы преимущества анодирования алюминия?

Анодированные покрытия сделали алюминий одним из наиболее уважаемых и наиболее часто используемых материалов при производстве потребительских, промышленных и коммерческих товаров. Анодирование обеспечивает привлекательный, не требующий особого ухода, очень прочный и долговечный материал для использования в экстерьере, крышах, навесных стенах, наличниках, окнах и дверях.Анодирование алюминия может быть не только прозрачным сатиновым, но и может быть выполнено для создания ассортимента различных цветов и оттенков.

  • Не выгорает, не отслаивается, не отслаивается и не выцветает.
  • Подчеркивает естественную красоту алюминия.
  • Не подвержен воздействию ультрафиолетовых лучей.
  • Добавить цвет легко и повысить стабильность цвета.
  • Устраняет потускнение.
  • Никаких дополнительных защитных слоев не требуется.

Eagle Moldings предлагает различные варианты отделки алюминием и варианты отделки алюминия, что позволяет вам идеально настроить ваш проект.Наши отделки из анодированного алюминия доступны в различных цветах анодированного алюминия. Мы предлагаем несколько стандартных вариантов отделки, а также множество других вариантов индивидуальной анодированной отделки, которые помогут создать именно тот вид, который вам нужен. Для получения дополнительной информации о наших услугах по анодированию сатинированного алюминия свяжитесь с нашей службой поддержки клиентов по телефону 1-800-888-2044.

.

Измерение толщины анодирования алюминия | Ресурсы

DeFelsko производит ручной неразрушающий толщиномер покрытия, который идеально подходит для измерения толщины анодирования алюминия.

Проблемы измерения

Чтобы эффективно контролировать толщину тонких покрытий в процессе анодирования, требуются точные неразрушающие средства измерения.

Второстепенной задачей является измерение анодирования в небольших или труднодоступных местах.

Решения для измерения толщины покрытий

Вихретоковые манометры серии PosiTector 6000 "N" идеально подходят для неразрушающего измерения непроводящих покрытий на подложках из цветных металлов. Зонд PosiTector NAS специально разработан для измерения анодирования алюминия с высоким разрешением. Хотя датчик NAS может измерять до 625 мкм (25 мил), он является наиболее точным и обеспечивает максимальное разрешение менее 100 мкм (4 мил), что находится в пределах ожидаемого диапазона для большинства приложений анодирования.

Рисунок 1 - NAS Измерение анодирования

При измерении небольших или труднодоступных участков микрозонды PosiTector N являются идеальной альтернативой измерениям. С помощью наконечников зонда под углом 0 °, 45 ° или 90 ° показания можно снимать в глубоких отверстиях, на небольших выступах или на внутренних диаметрах. При использовании приспособления или быстросъемного адаптера N микрозондов имеют те же характеристики, что и зонды NAS.

Рис. 2 - N Микрозондовое измерение анодирования

Бесплатная консультация

Чтобы узнать текущие цены или заказать эти инструменты, посетите нашу страницу продаж.

Предпосылки по анодированию

Что такое анодирование?

Анодирование - это процесс электрохимического преобразования, существующий с 1930-х годов. Анодировать можно несколько металлов, включая алюминий, магний, титан и тантал. Анодированный алюминий используется во многих областях из-за его низкой стоимости, эстетических качеств и идеальных механических свойств.

В отличие от большинства защитных покрытий, анодирование навсегда изменяет внешнюю структуру металла.Когда алюминий подвергается воздействию воздуха, он естественным образом образует тонкую пленку оксида алюминия, которая защищает алюминий от дальнейшего окисления. В процессе анодирования оксидированная поверхность становится намного толще, до нескольких тысячных дюйма. Покрытие из анодированного оксида алюминия по твердости не уступает алмазу, что увеличивает стойкость алюминия к истиранию. Увеличенная глубина оксидного слоя улучшает коррозионную стойкость алюминия, облегчая очистку поверхности. Пористость отдельных типов анодирования позволяет окрашивать алюминий в различные цвета, делая его более привлекательным.

Обычно толщина анодирования составляет до 5 мил. Три наиболее распространенных варианта анодирования алюминия включают хромовое (тип I), серное (тип II) и твердое (тип III).

Þ Хромированное анодирование использует электролит хромовой кислоты и дает самые тонкие покрытия, толщиной всего от 0,02 до 0,1 мил (от 0,5 до 2,5 микрон). Происходит 50% проникновение в субстрат и 50% рост по сравнению с исходными размерами. Хромированное анодирование меньше всего влияет на усталостную прочность и меньше вызывает коррозию, поэтому идеально подходит для сложных и трудно поддающихся промывке деталей.Отлично подходят для покрытия алюминиевых отливок, большинство хромированных анодированных деталей используются в военных и аэрокосмических приложениях и по своей природе являются скорее функциональными, чем декоративными.
Þ Серное анодирование является наиболее распространенным методом анодирования, в котором используется серная кислота для получения покрытий толщиной до 1 мил (25 микрон). Происходит 67% проникновения в субстрат и 33% роста по сравнению с исходными размерами. Благодаря своей проницаемости, серное анодирование отлично подходит для цветного окрашивания и служит основой для грунтовок, связующих веществ и органических покрытий.Серное анодирование обеспечивает коррозионную стойкость и очень долговечность. Типичные области применения включают архитектуру, аэрокосмическую промышленность, производство автомобилей и компьютеров.
Þ При твердом анодировании (также известном как твердое покрытие) используется электролит серной кислоты с более высокой концентрацией при более низкой температуре, в результате чего получается жесткая внешняя оболочка с превосходной стойкостью к истиранию, коррозионной стойкостью, стойкостью к выцветанию, диэлектрической прочностью и твердостью поверхности (шкала С по Роквеллу до 70). 50% проникновения в подложку и 50% роста по сравнению с исходными размерами происходит при общей толщине 0.От 5 до 4 мил. Твердые анодированные металлы имеют повышенную шероховатость поверхности. Обычно используется в оборудовании для упаковки пищевых продуктов без декоративной отделки, в рулонах бумаги для копировальных аппаратов и в наружных применениях, таких как витрины и окна зданий.

Процесс анодирования алюминия

Алюминиевая часть подвешивается на алюминиевые или титановые рейки со снятой изоляцией, обеспечивая хороший электрический контакт. На протяжении всего процесса анодирования детали крепятся, а стойки подвешиваются в серии резервуаров.

1.Алюминиевая часть погружается в горячий резервуар, содержащий пропитывающее чистящее средство для удаления всей поверхностной грязи.
2. Деталь промывается, чтобы избежать загрязнения раствора в последующих резервуарах.
3. Следующий резервуар деоксидирует деталь с помощью раствора кислоты (хромовой, серной, азотной или фосфорной), удаляя тонкую неоднородную поверхность оксида алюминия.
4. Снова промывают деталь, чтобы избежать загрязнения бака.
5. Травление осуществляется путем подвешивания детали в резервуаре, содержащем раствор гидроксида натрия.Травление устраняет естественный блеск алюминия и обеспечивает мягкий, матовый текстурированный вид.
6. Деталь подвешена в резервуаре для анодирования, который содержит разбавленную смесь кислоты и воды, способную пропускать электрический ток. Тип кислоты, процентный раствор и температура являются критическими параметрами и зависят от желаемой отделки и цвета. Отрицательная сторона электрической цепи подключена к стойке деталей, а положительная сторона схемы подключена к одному или нескольким «катодам», которые вводят электричество в резервуар.Количество и размещение катодов зависит от размера и формы детали, а также от общей площади обрабатываемой алюминиевой поверхности. На ближайших к катоду поверхностях будет нанесено более толстое анодное покрытие. Для нормального серного анодирования используется источник постоянного тока, способный производить до 24 вольт, при этом обычно поддерживается напряжение между 18 и 24 вольт. Величина тока, подаваемого на резервуар для анодирования, будет варьироваться в зависимости от количества обрабатываемой поверхности, как правило, на каждый квадратный фут покрытия требуется от 12 до 16 ампер.В процессе анодирования раствор электролита перемешивают, чтобы обеспечить равномерную температуру раствора. Процесс анодирования резервуара при нормальных условиях занимает менее часа.
7. Для добавления цвета (красителя) деталь опускают в емкость с разбавленным водорастворимым органическим красителем. Каждый краситель различается по продолжительности и температуре погружения.
8. Последний этап процесса анодирования - герметизация окрашенной внешней поверхности, чтобы солнечный свет не отбеливал и не оставлял пятен.Открытая пористая внешняя поверхность имеет пониженную коррозионную стойкость. Для неокрашенных покрытий анодированную алюминиевую деталь помещают в кипящую деионизированную воду на 20–30 минут. Это превращает неструктурированные поры оксида алюминия в более твердую кристаллогидратную форму. Если анодированные детали окрашены, процесс герметизации выполняется в течение 3-5 минут в емкости с раствором ацетата никеля.
9. При твердом анодировании, в зависимости от процесса, используется смесь серной и щавелевой кислот.Используются относительно низкие температуры наряду с более высоким током и гораздо более высоким напряжением. Образующийся «серый» оксидный слой обычно имеет толщину от 2 до 3 мил и очень плотный, устойчивый к износу и коррозии.

Альтернативой стеллажу является анодирование в объеме, которое больше подходит для анодирования небольших деталей неправильной формы, таких как заклепки, наконечники и медицинские ступицы. Вместо стоек детали обрабатываются в перфорированных алюминиевых, пластиковых или титановых корзинах. Независимо от того, требуется ли вам рулонное или серийное производство, анодирование является одним из лучших вариантов отделки алюминия в отрасли.

Другой альтернативой является анодирование катушек. Рулонный алюминий предварительно анодирован для снижения затрат на отделку, экономии времени производства и сокращения погрузочно-разгрузочных работ. Преимущества предварительно анодированного алюминия можно применить к большинству продуктов, которые изготавливаются из листов или рулонов. Продукты, изготовленные из штампованных материалов, отливок, стержневых стержней или листов, ограничиваются процессами анодирования деталей, такими как стеллажи или насыпь.

Хотя большинство алюминиевых сплавов образуют оксид алюминия в резервуаре для анодирования, они имеют тенденцию к анодированию по-разному.Некоторые сплавы сложнее анодировать, в то время как другие анодируются для получения немного разных оттенков цвета. При анодировании различные сплавы обеспечивают разные уровни обрабатываемости (механическая обработка, шлифование, полировка), устойчивости к воздействию окружающей среды и стабильности размеров.

Почему анодировать?

Анодирование - очень эффективный и востребованный способ отделки алюминия. Некоторые из основных преимуществ анодирования включают:

Þ Долговечность - Большинство анодированных деталей не изнашиваются при обращении, установке, использовании и обслуживании. Адгезия - Анодирование является частью алюминия, обеспечивающим полное сцепление и непревзойденную адгезию.
Þ Цвет - Анодированные детали сохраняют хорошую стабильность цвета при воздействии ультрафиолетовых лучей, не имеют нанесенного покрытия, которое может отслаиваться или отслаиваться, и имеют повторяемый процесс окраски.
Þ Качество оригинальной отделки - Детали не подлежат маркировке в результате первоначального процесса анодирования.
Þ Техническое обслуживание - Мягкая очистка с помощью мыла и воды обычно восстанавливает анодированный профиль до его первоначального вида.
Þ Эстетика - анодирование предлагает большое количество вариантов блеска и цвета, позволяя при этом проявлять металлический вид экструдированного алюминия.
Þ Стоимость - Анодирование - это очень экономичная ценность по сравнению с другими методами отделки. Помимо низких затрат на обработку и техническое обслуживание, надежность сводит к минимуму затраты на замену.
Þ Окружающая среда, здоровье и безопасность - Анодирование соответствует действующим правительственным постановлениям, потому что это один из самых экологически чистых производственных процессов и, как правило, безвреден для здоровья человека. Анодированная отделка химически устойчива, не разлагается, нетоксична и термостойка до температуры плавления алюминия.Поскольку процесс анодирования является усилением процесса оксида природного происхождения, он неопасен и не дает вредных или опасных побочных продуктов. Химические ванны, используемые в процессе анодирования, часто регенерируются, перерабатываются и используются повторно.

Зачем измерять?

Параметры процесса анодирования существенно влияют на свойства образующегося оксида. Если используются низкие температуры и концентрации кислоты, получается менее пористое и более твердое покрытие. Более высокие температуры и содержание кислоты, а также более длительное время погружения создают более мягкие и пористые покрытия.Незначительные изменения самого сплава или любого из этих параметров могут существенно повлиять на покрытие.

Посредством различных средств контроля процесса и методов измерения анодизаторы могут отслеживать, контролировать и корректировать нанесение анодированного покрытия. Одним из наиболее важных факторов контроля качества анодирования является толщина. Толщина анодирования может быть измерена неразрушающим методом с помощью вихретокового манометра или путем расчета веса на единицу площади. Простота вихретокового метода не только более эффективна, чем метод расчета, но также позволяет инспектору проверить, что адекватное анодирование происходит на всех поверхностях детали.

Где рынок?

Анодированные изделия и компоненты используются в тысячах коммерческих, промышленных и потребительских сферах:

- Строительные изделия (навесные стены, кровельные системы)
- коммерческие и бытовые товары (вентиляционные отверстия, навесы, рамы, арматура)
- бытовая техника (холодильники, микроволновые печи, кофеварки)
- оборудование для приготовления пищи (сковороды, холодильники, грили)
- домашняя и офисная мебель (столы, кровати, шкафы)
- спортивные товары (гольф-мобиль, лодки, кемпинг и рыболовное снаряжение )
- компоненты автомобилей (отделка, колпаки, панели, шильдики)
- электроника (телевизоры, фотооборудование)
- аэрокосмическая промышленность (спутниковые панели)

Ассоциации

AAC (Совет алюминиевых анодизаторов)

AEC (Алюминий Совет экструдеров)

AAMA (Американская ассоциация архитектурных производителей)

The Aluminium Association

90 005 Отраслевые спецификации
Военные

MIL-A-8625 - Анодные покрытия для алюминия и алюминиевых сплавов

MIL-STD-171 - Стандарт чистовой обработки и обработки поверхностей

ASTM

B244-97 Стандартный метод испытаний для измерения толщины анодных покрытий на алюминии и других непроводящих покрытий на немагнитных основных металлах с помощью вихретоковых приборов

B487-85 Стандартный метод испытаний для измерения толщины металлических и оксидных покрытий с помощью микроскопического исследования поперечного сечения

B137-95 Стандартный метод испытаний для измерения массы покрытия на единицу площади алюминия с анодным покрытием

B136-84 Стандартный метод измерения стойкости к пятнам анодных покрытий на алюминии

B457-67 Стандартный метод испытаний для измерения импеданса анодных покрытий на алюминии

B580- 79 Стандартные технические условия на анодно-оксидные покрытия алюминия

B680-80 Стандартные методы испытаний d для качества герметизации анодных покрытий на алюминии путем кислотного растворения

B893-98 Технические условия для твердого анодирования магния для инженерных приложений

SAE International AMS (Спецификации аэрокосмических материалов)

AMS2468 - Обработка твердым покрытием алюминиевых сплавов

AMS2469 - Обработка алюминия и алюминиевых сплавов твердым покрытием

AMS2471 - Анодная обработка алюминиевых сплавов Сернокислотный процесс, неокрашенный

AMS2472 - Анодная обработка алюминиевых сплавов Сернокислотный процесс, технологический процесс

AMS-A-8625 (копия MIL-A-8625)

Международные стандарты

ISO7599 Анодирование алюминия и его сплавов; Общие технические условия на анодно-оксидные покрытия на алюминии

ISO8078 Анодная обработка алюминиевых сплавов - Сернокислотный процесс, неокрашенное покрытие

ISO8079 Анодная обработка алюминиевых сплавов - Сернокислотный процесс, окрашенное покрытие

ISO10074 Спецификация на твердые анодно-оксидные покрытия на алюминии и его сплавы

BS / DIN EN 2101 Спецификация для хромового анодирования алюминия и деформируемых алюминиевых сплавов

BS / DIN 2284 Спецификация для сернокислотного анодирования алюминия и деформируемых алюминиевых сплавов

BS / DIN 2536 Твердое анодирование алюминиевых сплавов

BS / DIN 2808 Анодирование титана и титановых сплавов

DIN EN 12373-1 Алюминий и алюминиевые сплавы - Анодирование

AAMA

AAMA 2604 - Добровольные технические условия, требования к характеристикам и процедуры испытаний для высокоэффективных органических покрытий на алюминиевых профилях и панелях

AAMA 611 - Добровольные особенности для анодированного архитектурного алюминия

Магазин публикаций AAMA: www.aamanet.org/general/2/45/publication-store

.

6 типов отделки, которые улучшат ваш алюминий

Есть много веских причин выбрать алюминиевые профили для вашего проекта.

Алюминий универсален и относительно дешев. Он отличается высоким удельным весом и не вызывает коррозии. Он экологически чистый и может принимать высококачественные покрытия.

После того, как вы решили спроектировать алюминиевые профили по индивидуальному заказу, вам необходимо сделать несколько важных решений. Один из таких вариантов - какой вариант отделки выбрать.

Две основные причины важности выбора отделки:

Причина № 1: Обработка может улучшить коррозионную стойкость.

Алюминий имеет естественную оксидную пленку, которая защищает его от коррозии. Этой оксидной пленки достаточно для многих приложений. Но в экстремальных условиях может потребоваться дополнительная защита.

Причина № 2: Отделка может улучшить внешний вид алюминия.

В зависимости от того, какой вид вы хотите добиться, вам нужно будет выбрать подходящую отделку.Может быть, вы хотите что-то яркого цвета. Возможно, вы пытаетесь добиться «зеркального» покрытия. Вам нужно выбрать отделку, которая придаст вам желаемый вид.

Вот 6 различных типов отделки для экструдированного алюминия:

# 1 Механическая отделка

Алюминий можно полировать, пескоструйно, полировать, шлифовать или шлифовать. Эта отделка может улучшить качество поверхности или подготовить алюминий к другим косметическим поверхностям.

# 2 Предварительная обработка

Алюминий протравливается или очищается щелочными или кислотными материалами.Затем наносится предварительное покрытие. Это покрытие улучшает адгезию порошка или краски и обеспечивает устойчивость к коррозии.

# 3 Яркое окунание

Экструзию можно окунуть в яркое окунание, что придаст алюминию зеркальный или «зеркальный» вид. Для этого техники погружают профиль в специальный раствор для окунания (комбинация горячей фосфорной и азотной кислот). После светлого окунания профили также можно анодировать, увеличивая толщину коррозионно-стойкого оксидного слоя металла.

# 4 Анодирование

Этот электрохимический процесс обеспечивает дополнительную защиту помимо естественной оксидной пленки.На поверхности алюминия образуется прочный пористый слой анодного оксида. Анодированный алюминий также подойдет для ярких цветов. Вы можете анодировать любой вид алюминиевого сплава.

# 5 Жидкая краска

Эти покрытия бывают разных цветов и обеспечивают равномерную толщину пленки. Жидкие покрытия обычно содержат летучие органические соединения (ЛОС). Они отгоняются в процессе отверждения или запекания. Когда летучие органические соединения уходят, твердые частицы образуют пленку на экструзии.

# 6 Порошковое покрытие

Порошковое покрытие оставляет пленку, которая соответствует строгим критериям эффективности.В то же время они не содержат ЛОС. Это идеально подходит для соблюдения экологических норм по ЛОС. Продукт наносится на экструзию в твердом виде. Во время процесса печи твердые частицы сливаются вместе, образуя пленку.

Бонус! Вот еще один тип отделки

# 7 Сублимация

Вы когда-нибудь видели алюминиевые профили, похожие на дерево? После нанесения базового слоя порошка профили могут подвергаться сублимации. Специалисты оборачивают профили в тонкую пленку с нанесенным на нее рисунком.В процессе сублимации этот узор переносится непосредственно на экструзию.

Сводка

Планируете ли вы новое здание или внутреннюю часть поезда, алюминиевые профили могут стать ключевой частью вашего проекта. Выбор подходящей отделки гарантирует, что ваши экструзии будут иметь правильный внешний вид и соответствующую коррозионную стойкость.

.

Характеристика пористого слоя анодированного и анодированного в черный цвет алюминия с помощью электрохимических исследований

Три типа черных анодных покрытий, а именно: черное окрашивание (BD), неорганическое окрашивание (IC) и электролитическое окрашивание (EC), получали обычным серным способом типа II. кислотное анодирование сплавов Al6061. Электрохимическое поведение этих покрытий изучали при воздействии 3,5% -ного по массе раствора хлорида натрия в течение длительных периодов погружения до 360 часов. Характеристики пористого слоя всех запечатанных, свежих и самозаклеивающихся покрытий были исследованы с помощью спектроскопии электрохимического импеданса (EIS).Эквивалентная схема, воспроизводящая переменный ток. Предложены результаты измерения импеданса пористых пленок оксида алюминия. Анализ частоты точек излома и функции повреждения проводился для анализа электрохимического поведения покрытия. Морфология коррозии изучалась методом растровой электронной микроскопии. Было замечено, что BD и IC ведут себя очень похоже на анодирование серной кислотой (SAA). Однако ЕС вел себя совершенно иначе. Среди всех методов окраски BD показал очень меньшие значения.Все эти результаты были дополнительно подтверждены исследованиями линейной поляризации. На микрофотографиях, полученных с помощью SEM, не наблюдалось серьезных доказательств локальной коррозии или точечной коррозии черных анодных покрытий.

1. Введение

Черные анодные покрытия широко используются в космических компонентах по разным причинам, например, для пассивного теплового контроля спутников и поглощения паразитного света в оптических компонентах. Их преимущества заключаются в обеспечении очень высокой коррозионной стойкости, износостойкости, терморегулирующих свойств и т. Д. Компонентов, изготовленных из алюминиевых сплавов.Уникальная дуплексная пористая структура анодно-оксидного слоя, сформированного на поверхности алюминиевых сплавов, способствует пропитке различными красящими пигментами, обеспечивая необходимый цвет компонентам. Нами были изучены различные процессы анодирования в черный цвет для применений в области терморегулирования, а именно, окрашивание в черный органический цвет, конверсионное покрытие из черного перманганата, неорганическое окрашивание, интегральное черное окрашивание, электролитическое черное окрашивание и так далее [1–5]. Гидротермическая герметизация (HTS) пор после анодирования в черный цвет проводится во избежание проникновения посторонних элементов в поры, которые могут снизить устойчивость к коррозии.

Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) является наиболее широко используемым методом для изучения свойств пористых и барьерных слоев анодных оксидных покрытий. Хоар и Вуд исследовали зависимость различных параметров обработки от анодирования алюминия, используя данные по импедансу [6]. Установлено, что толщина барьерного слоя, диаметр пор и размеры гексагональной ячейки прямо пропорциональны напряжению анодирования, а также зависят от типа, концентрации и температуры электролита.Толщина пористого слоя в основном зависит от плотности тока и времени анодирования, помимо общих параметров обработки [7–9]. Механизмы эволюции пористого слоя при ВТСП за счет растворения безводного оксида алюминия и осаждения гидратированного оксида алюминия внутри пор детально изучены с помощью ИК-спектроскопии, электронной дифракции и просвечивающей электронной микроскопии [10–12]. Типичная структура гидротермально запаянной анодной пленки была идентифицирована Веферсом [13, 14].

Эквивалентные модели электрических цепей были разработаны для соответствия экспериментальным данным импеданса и для оценки электрохимических параметров пористых и барьерных слоев [6, 15–28]. Частоты всего 1 мГц использовались для оценки значений сопротивления и емкости барьерного слоя из графиков Боде в вышеупомянутых исследованиях. Mansfeld et al. использовали сопротивление пористого слоя () для количественной оценки качества герметизации [18, 29, 30]. Механизм герметизации был исследован Lopez et al. с использованием SEM, TEM и EIS [31–33].Действие других защитных покрытий на алюминиевые сплавы также изучалось и сравнивалось с традиционным процессом анодирования [30, 34].

Многие исследователи использовали удельную проводимость, которая является обратной величиной импеданса при 1000 Гц, нормированного на площадь поверхности, для измерения качества различных методов герметизации анодных покрытий на основе ASTM B457 [24, 35–37]. Частота точки останова также предоставляет информацию о коррозионной стойкости покрытия [29]. Другие электрохимические исследования с использованием поляризационных кривых также использовались для изучения влияния методов герметизации и автогерметизации на коррозию анодных покрытий [38, 39].

В данной работе внимание исследователей сосредоточено на изменениях, происходящих в пористом слое во время различных процессов окраски, ВТСП и старения. Диапазон частотной развертки (от 0,1 Гц до 30 кГц) был выбран для исследования характеристик пористого слоя. Существенных изменений клеточных стенок и барьерного слоя не ожидается и поэтому не рассматривается. Влияние различных методов окрашивания на поведение электрохимического импеданса и эффективность герметизации анодных покрытий менее изучено, и литература в этом направлении невелика.Поэтому целью авторов является исследование электрохимических характеристик пористого слоя различных черных анодных покрытий, используемых в космической промышленности, с помощью методов EIS и линейной поляризации (LP).

2. Экспериментальная

Процесс приготовления черных анодных пленок включал четыре основных последовательных этапа: предварительная обработка поверхности, анодирование, окраска (черное анодирование) и герметизация.

Сплав Al 6061-T6 (0,8–1,2 мас.% Mg, 0,6 мас.% Si, 0,15 мас.% Mn, 0,28 мас.% Cu, 0.7 мас.% Fe, напоминание Al) размером 35 мм × 25 мм × 4 мм обезжиривали в трихлорэтилене, а затем очищали щелочью в карбонате натрия (Na 2 CO 3 ), 20 г л -1 и тринатрий ортофосфат (Na 3 PO 4 · 12H 2 O), 25 г л -1 , работа при ° C в течение 2-3 минут. Затем его нейтрализовали в водном растворе серной кислоты (SG 1.83) 10 мл L -1 , фтористоводородной кислоты (40%) 12,5 мл L -1 и азотной кислоты (SG 1.42) 25 мл L −1 , работающая при комнатной температуре (° C). В конце каждого этапа образцы промывали деминерализованной водой.

Образцы алюминия затем были анодированы с использованием обычной технологии анодирования серной кислотой типа II в 15 мас.% Растворе серной кислоты в футерованном свинцом резервуаре (в качестве катода) с устройством для перемешивания воздуха при комнатной температуре (° C). Анодирование проводилось в режиме постоянного напряжения 18 В в течение 20–50 минут. Затем образцы сразу же промывали дистиллированной водой.

Анодирование в черный цвет было выполнено с использованием трех различных методов, а именно, окрашивания в черный цвет, неорганического окрашивания и электролитического окрашивания в соответствии с параметрами процесса, приведенными в таблице 1.


Sl. нет. Процесс Концентрации Параметры процесса

1 Окрашивание в черный цвет Черный как смоль - 11 г л −1 pH = 5 ± 0.5
(коммерческий органический черный краситель, поставляемый в Хатау Валабдас, Гуджарат, Индия) 75 ± 5 ° C
15 мин

2 Неорганическое окрашивание Шаг 1: 25 ± 5 ° C
Ацетат кобальта, Co (C 2 H 3 O 2 ) 2 —200 г L -1 15 мин
Шаг 2: 25 ± 5 ° C
Сульфид аммония, (NH 4 ) 2 S — 25 мл L -1 15 мин

3 Электролитическая окраска Серная кислота, H 2 SO 4 —10 мл л -1 pH = 1.1 ± 0,3
Хлорид олова, SnCl 2 —20 г л -1 25 ± 5 ° C
Фенолсульфоновая кислота — 10 мл л -1 Напряжение ~ 20 В , AC
15 мин

* За каждым шагом следовала промывка деминерализованной водой.

Окрашивание в черный цвет (BD) проводили путем погружения анодированных образцов в раствор органического черного красителя.Неорганическое окрашивание (IC) осуществляли путем погружения анодированных образцов в два раствора последовательно, как описано в таблице 1. Полученный черный цвет является результатом неорганической реакции между растворами-предшественниками внутри анодных пор, которая образует сульфид кобальта (CoS), который окрашивается в черный цвет. цвет к образцу [2]. Электролитическое окрашивание (ЭК) проводили в электролите, содержащем SnCl 2 , путем подачи 20 В переменного тока в течение 15 минут. Это, прежде всего, метод электроосаждения на переменном токе, при котором соли металлов осаждаются внутри пористого анодного слоя [40].Свинец использовался как противоэлектрод для процесса.

Гидротермальная герметизация была выполнена путем погружения образцов в кипящую деминерализованную воду на 30 минут после каждого процесса анодирования в черный цвет для всех образцов. Также был приготовлен набор незапечатанных образцов для исследования влияния автогерметизации на коррозионное поведение черных анодных покрытий. Перед проведением коррозионных экспериментов образцы хранили шесть месяцев.

Толщина анодных пленок измерялась с помощью измерителя толщины Fischer Isoscope, который работает по принципу вихревых токов.

Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) использовалась для контроля коррозионного поведения анодированных образцов. Это было выполнено с использованием анализатора частотной характеристики (Autolab PGSTAT 302N, Eco-chemie, Нидерланды) с программным обеспечением Nova 1.4. В ячейке использовалась типичная трехэлектродная ячейка, Ag / AgCl (насыщенный KCl) в качестве электрода сравнения, платиновый стержень в качестве противоэлектрода и образец в качестве рабочего электрода (открытая площадь 1 см 2 ). Все электрохимические испытания проводились в нейтральном 3 без перемешивания.5 мас.% Раствор хлорида натрия при комнатной температуре. Перед испытанием анодированные образцы в герметизированном состоянии были подвергнуты погружению на 10 минут, 5, 24, 30, 120, 264 и 360 часов в 3,5% -ный раствор хлорида натрия для имитации длительного / ускоренного воздействия. Испытания EIS проводились с синусоидальным сигналом амплитуды переменного тока 10 мВ над потенциалом холостого хода (OCP) в диапазоне частот от 30 кГц до 0,1 Гц.

Испытания линейной поляризации были также проведены на испытательных образцах для первоначального погружения и после окончательного периода погружения (до 360 часов) для проверки результатов коррозии анодных покрытий, полученных EIS с использованием Nova 1.4 в одном приборе (Autolab PGSTAT 302N, потенциостат / гальваностат, Нидерланды). Испытания проводились при скорости сканирования 1 мВ / с -1 в диапазоне приложенного потенциала от -0,250 В до +0,250 В относительно OCP.

Морфология поверхности образцов для испытаний на коррозию была исследована с помощью SEM (LEICA S. 400 I, Кембридж, Великобритания) для анализа степени коррозии на поверхности образцов после погружения в коррозионную среду.

3. Результаты и обсуждения

Толщина анодного и черного анодного покрытий была определена в диапазоне 18–20 мкм м с использованием толщиномера Fischer Isoscope.

3.1. Электрохимическая импедансная спектроскопия

Экспериментальные электрохимические результаты анодированных образцов очень похожи на результаты, полученные другими исследовательскими группами, работающими над аналогичными анодированными и герметизированными образцами алюминия [29–39].

Графики Боде для герметичного анодного и черного анодного покрытий показаны на рисунках 1–4. Графики модуля Боде BD, IC и SAA ясно показывают три типичных области должным образом герметизированного анодного оксидного покрытия [15]. Более высокие значения импеданса на частотах Hz явно указывают на характеристики барьерного слоя анодного покрытия.Оценка параметров барьерного слоя требовала измерения на более низких частотах и ​​не рассматривалась, так как выходит за рамки данной работы. Квазигоризонтальная область на графике модуля Боде (где импеданс практически не зависит от частоты) и соответствующая область минимумов на графике Боде-фазы отражают резистивное поведение пористого слоя. Крутой участок в направлении к более высокой частоте на графике модуля Боде отражает емкостное поведение пористого слоя [15, 18].Эти параметры предоставляют полезную информацию, относящуюся к реакциям гидратации в порах [31–33].

Спектры импеданса анодного и черного анодного покрытий в низкочастотной области идентичны в течение всего периода погружения до 360 ч, что свидетельствует о компактности и устойчивости барьерного слоя. Нет свидетельств проникновения раствора через барьерный слой. В промежуточной и высокочастотной областях спектры импеданса изменяются, что свидетельствует о нестабильности пористого слоя по отношению к действию электролита.Первоначально резистивный сегмент падает при погружении на срок до 24 часов, а затем увеличивается при длительном погружении до 360 часов, как видно из рисунков 1 (а), 2 (а) и 3 (а). Это также подтверждается смещением минимумов фазового угла в сторону высокочастотной области во время первоначального погружения, а затем в низкочастотную область после 24 часов погружения, как показано на рисунках 1 (b), 2 (b) и 3. (б). Это явление было объяснено с помощью механизма растворения стенки пор, конденсации геля и осаждения гидратированного оксида алюминия [31, 32].Во время гидротермальной герметизации поры были заполнены герметизирующим раствором, который закупоривает устья пор за счет образования игольчатого бемита и компактных промежуточных слоев за счет растворения безводного оксида алюминия с поверхности покрытия и стенок пор. Основная стадия расширения пор, по существу, происходит во время начального периода погружения в раствор хлорида натрия, что приводит к снижению сопротивления пористого слоя. Пористая анодная пленка преимущественно атакуется агрессивными ионами, что приводит к увеличению проводящих путей, и в то же время осаждение гидратированного оксида алюминия замедляется из-за агрессивного действия хлорид-ионов [39].Падение квазигоризонтального сечения в модуле боде и сдвиг минимумов фазового угла вправо в фазе боде по существу объясняется этим явлением. При дальнейшем погружении растворенный безводный оксид алюминия вокруг стенки поры вступает в реакцию с поглощенной водой, что приводит к образованию объемного гидратированного оксида алюминия. Это осаждение гидратированного оксида алюминия в форме байерита (Al 2 O 3 · 3H 2 O), тригидрата, устойчивого при температуре окружающей среды, закупоривает всю длину поры, что приводит к самоуплотнению поры при старении [31, 39].Этим объясняется увеличение резистивной части спектров импеданса и смещение минимумов фазового угла в сторону более низких частот после 24 часов погружения (рисунки 1–3). Результаты согласуются с механизмом самоуплотнения, предложенным Lopez et al. и Zuo et al. [31, 38]. Интересно отметить, что спектры, полученные после погружения на 360 часов, практически идентичны спектрам при 10-минутном погружении. Это может быть связано с насыщением всей длины поры осаждением гидратированного оксида алюминия на этой стадии.Двукратные постоянные сохраняются до 360 часов погружения.

Более тщательный анализ спектров импеданса BD показывает, что после начального воздействия в течение 5 часов наблюдается резкое уменьшение сопротивления пористого слоя, поскольку квазигоризонтальная область сдвигается вниз на графике модуля боде. Это могло быть связано с нестабильным пористым слоем, окрашенным в черный цвет, который был разрушен электролитической атакой. При дальнейшем погружении наблюдается рост, аналогичный таковому у образцов SAA, благодаря механизму самоуплотнения, как обсуждалось ранее.Это также подтверждается тем фактом, что минимумы фазового угла сдвинуты в сторону высоких частот на графике боде-фазы (рис. 2 (b)) при начальной экспозиции, а при длительных периодах погружения минимумы сдвигаются назад в сторону низкочастотная сторона. Однако обнаружено, что спектральная область, соответствующая барьерным слоям, идентична на протяжении всего периода погружения, что указывает на высокую стабильность и неповрежденный барьерный слой. Было обнаружено, что сопротивление пористого слоя для BD при различных периодах погружения является самым низким по сравнению с другими окрашивающими образцами.Это показывает, что метод черной окраски не смог создать стабильный коррозионно-стойкий пористый слой по сравнению с IC и SAA.

Однако квазигоризонтальная область графика модуля Боде для образцов IC относительно выше и смещена в сторону более низких частот, что может быть связано с лучшим сопротивлением пористого слоя по сравнению с SAA и BD. Идентичные наклоны (т.е. значения емкости) на низкочастотной (Гц) и высокочастотной (кГц) областях графика модуля бодеупругости указывают на неизмененные пористые и барьерные слои.Небольшие сдвиги минимумов фазового угла в сторону низкочастотной области указывают на увеличение сопротивления пористого слоя в течение продолжительных периодов погружения, как показано на Рисунке 3 (b). Предполагается, что самоуплотняющийся механизм осаждения байерита по всей длине поры увеличивает сопротивление пористого слоя при длительном погружении. В целом спектры для всех периодов погружения остаются практически идентичными, что свидетельствует об очень хорошей стабильности покрытия, полученного методом неорганической окраски.

Интересно, что спектры импеданса для образцов ЭК, показанные на рисунке 4, полностью отличаются от других черных анодных покрытий. Спектры показывают одну прямую линию для всего диапазона частот, а не три типичных участка правильно запечатанной анодной пленки. Спектры импеданса не претерпевают значительных изменений даже после 30-часового длительного погружения. Повышение значений импеданса на низких частотах (Гц) по сравнению с другими образцами может указывать на утолщение барьерного слоя, как объяснили Цангараки-Капланоглу и др.[40]. В основном это связано с применением переменного тока. напряжение (~ 20 В) выше, чем у обычного напряжения анодирования. В этом процессе электроосаждение олова происходит на поверхности слоя анодного оксида во время катодного полупериода, а выравнивание пор происходит в течение второй половины. Осажденное кристаллическое олово (100) с размером зерна 20–40 нм существенно придает покрытию требуемый цвет [41]. Исчезновение квазигоризонтальной области на графике модуля Боде указывает на отсутствие пористого слоя, заполненного электролитом, который частично растворился в процессе электролитического окрашивания.

Сравнение спектров импеданса всех покрытий показывает, что сопротивление пористого слоя выше для IC по сравнению с SAA и BD. Однако емкостное поведение пористого слоя оказалось идентичным для всех трех образцов, что подтверждается расположением минимумов фазового угла в направлении низкочастотной стороны для IC. Это может быть связано со стабильностью неорганических пигментов, которые придают более высокое сопротивление пористому слою по сравнению с другими методами.Из спектров можно также сделать вывод, что ЭК следует совершенно другому механизму окрашивания, что приводит к уникальному электрохимическому поведению покрытия.

Свежие анодные и черные анодные покрытия при старении приобретают более антикоррозийные свойства [39]. Чтобы оценить это свойство, были изучены спектры импеданса черных анодированных образцов (свежих и выдержанных в течение шести месяцев), которые представлены на рисунке 5. Эти значения сравнивались с ускоренным процессом гидротермальной герметизации, и результаты были показаны на рисунке 5 (а).Спектры импеданса для свежеанодированных и анодированных в черный цвет образцов показывают одну прямолинейную область для всего частотного диапазона. Это можно объяснить отсутствием сопротивления пористого слоя в незапечатанных образцах. В процессе гидротермального уплотнения образуется слоистая структура, состоящая из внешнего кристаллического слоя и промежуточного слоя гидратированного оксида, за которым следует частично герметичный пористый слой, заполненный герметизирующим раствором, и плотный барьерный слой. Этот частично заполненный пористый слой имеет более низкую коррозионную стойкость из-за присутствия воды, которая затем увеличивается за счет образования гидратированного оксида алюминия в результате старения, как обсуждалось ранее в этом разделе.Наличие горизонтального резистивного плато для запаянных анодных пленок свидетельствует о наличии частично запечатанного пористого слоя. В свежеанодированных и черных анодированных пленках обычно отсутствует этот четко выраженный гидратированный оксид алюминия в пористом слое и, таким образом, они не придают пористому слою устойчивости к коррозии. Незапечатанные образцы иногда демонстрируют сопротивление ложного пористого слоя, как видно на рисунке 5 (а), что может быть связано с присутствием воды из атмосферы, захваченной внутри пористого слоя, который выше, чем свежезапечатанный, поскольку последний содержит большее количество воды.Однако свежеанодированные и анодированные в черный цвет пленки также развивают сопротивление пористого слоя из-за длительного воздействия электролита или влажной атмосферы за счет механизма самоуплотнения. Это подтверждается сравнением свежих образцов IC и BD, выдержанных в течение 6 месяцев, со свежими образцами, как показано на рисунке 5 (b). Интересно, что спектры импеданса как для запечатанных, так и для свежих образцов, окрашенных ЭК, идентичны по своей природе. Это может быть связано с осаждением нанослоя металлического олова, что дополнительно препятствует образованию гидратированного оксида алюминия.Таким образом, можно сделать вывод, что на поведение импеданса образцов ЭК не влияет гидротермальный процесс уплотнения.

3.2. Подгонка данных импеданса

Данные об импедансе, полученные в различных экспериментах, были подобраны с использованием программного обеспечения NOVA 1.4. Данные импеданса лучше всего соответствуют моделям эквивалентной схемы, показанным на рисунках 6 (a) и 6 (b), где и представляют собой сопротивления раствора электролита, внешнего промежуточного слоя и пористого слоя, соответственно.и представляют собой элементы постоянной фазы (CPE), соответствующие неидеальным емкостям на внешнем промежуточном слое, пористом слое и барьерных слоях соответственно. Элементы постоянной фазы используются для учета неоднородностей и вариаций свойств различных слоев. Эквивалентная схема была выбрана на основе физической модели, как показано на рисунке 6 (c). Сопротивлением стенки поры и емкостью пренебрегают, поскольку она практически не позволяет ионам проходить через нее. Сопротивление барьерного слоя также было удалено с учетом бесконечно малого тока через очень большое сопротивление.Наконец, была выбрана упрощенная схема, показанная на рисунке 6 (a), которая аналогична эквивалентным схемам, предложенным Suay et al. и Feliu et al. [19, 42]. Однако данные по импедансу для образцов ЭК были лучше всего согласованы с эквивалентной схемой, показанной на рисунке 6 (b), что является следствием другой структуры слоев, наблюдаемой для образцов ЭК, как обсуждалось в разделе 3.1.


Параметры эквивалентной схемы для пористого слоя для SAA, BD и IC были рассчитаны для всех экспериментов, и результаты показаны на рисунке 7.значения на Рисунке 7 (а) для всех методов показывают общую тенденцию. В начальные периоды погружения наблюдается резкое уменьшение, которое достигает минимума, а затем постепенно увеличивается до конца периода погружения. Это изменение значения подтверждает результаты спектров EIS и может быть объяснено растворением стенки поры и стадиями самоуплотнения, как объяснялось ранее. Минимумы импеданса, достигаемые после начального периода воздействия, объясняются увеличением диаметра поры [32].После этой стадии преобладает самоуплотнение, при котором гель, образованный растворенным безводным оксидом алюминия, осаждается с образованием гидратированного оксида алюминия. Это значительно улучшает сопротивление пористого слоя при старении [33].

значений, которые представляют CPE пористого слоя для различных образцов при различном времени погружения, приведены на рисунке 7 (b). Увеличение значения в начальных периодах погружения до 24 часов является следствием увеличения диэлектрической проницаемости из-за растворения оксида алюминия от стенок пор до объема поры, поскольку диэлектрическая проницаемость воды выше, чем диэлектрическая проницаемость оксида алюминия.Позже насыщенные поры осаждаются в виде гидратированного оксида алюминия, что снижает диэлектрическую проницаемость, что приводит к уменьшению значений во время самоуплотнения [19].

Частота контрольных точек была рассчитана для определения зависимости от времени поведения импеданса при различных методах окраски. значения были использованы для определения изменения пористого слоя из-за длительного погружения в коррозионный раствор [29].

Расчетные значения показаны на Рисунке 7 (c). Значения для различных образцов окраски не соответствуют регулярной тенденции.Для образцов SAA и BD было обнаружено небольшое увеличение параметра, которое могло быть связано с токопроводящими дорожками или дефектами, образовавшимися внутри пористого слоя во время периода экспонирования. Но значения для образцов IC почти оставались постоянными в течение всего периода погружения, что показывает стабильность покрытий IC даже при длительных периодах погружения.

Функция повреждения () также предоставляет важную информацию о коррозионных свойствах покрытий. Это дает количественную меру деградации модуля импеданса за период погружения [28].оценивается следующим образом: Где и - значения модуля импеданса при и h соответственно. Нулевое значение означает идеальную коррозионную стойкость, а увеличение значения указывает на снижение коррозионной стойкости. Расчетные значения показаны в Таблице 2. SAA показывает наименьшие повреждения после длительного погружения на 360 часов в 3,5 мас.% NaCl среди всех покрытий, хотя все покрытия показывают очень низкие значения.


IC BD EC SAA

D 0.0769 0,0828 0,1251 0,0603

3.3. Линейная поляризация

На рис. 8 показаны поляризационные кривые для образцов алюминия, окрашенных SAA, BC, IC и EC, в 3,5% -ном растворе хлорида натрия. По сравнению с алюминиевым сплавом без покрытия (-1,066 В по сравнению с SCE), потенциал коррозии анодированных и черных анодированных образцов увеличился до -0,439 В по сравнению с SCE. Это увеличение представляет собой потенциал положительного электрода на уровне

.

Смотрите также