Содержание

Заказать черное анодирование алюминия в ЕКБ. Срочно. Цены

Заказать

Теоретические основы черного анодирования алюминия

Анодирование радиаторов в черный цвет

Проектирование алюминиевых деталей под гальванику

Подготовка поверхности алюминия перед нанесением гальванических покрытиий

Описание покрытия. Благодаря природной пористости аноднооксидных покрытий в свежеосажденном состоянии появляется возможность их окрашивания методом наполнения в специальных красителях. Данная операция не имеет ничего общего с традиционным окрашиванием, когда краска наносится поверх материала и удерживается на нем за счет сил адгезии. Толщина изделия при этом увеличивается на десятки и сотни микрон. Наполнение анодированного алюминия в красителях позволяет получчить желаемый цвет без изменения размеров детали. Карситель "закупоривает" собой поры в покрытии, за счет чего фиксируется в нем и создает цвет. На способность покрытий к окрашиванию влияют такие параметры, как толщина пленки, сорбционная способность, фоновый естественный цвет. В качестве пигментов могут применяться анилиновые красители и неорганические соли. Разница между обычными бесцветными пленками и пленками, наполненными черным красителем зключается в лучшей коррозионной стойкости и теплоотдаче послдних. В остальном свойства черного покрытия аналогичны серебристому.

Заказать черное анодирование металла (алюминий, дюраль, Д16, АМГ, АМЦ, АД, ВТ) по ГОСТ 9.305-84 вы можете по телефонам и электронной почте, указанным в разделе "КОНТАКТЫ". Для ускорения расчетов просим воспользоваться специальной формой для on-line заказа.

Пример обозначения аноднооксидного покрытия алюминия с черным наполнением: Ан.Окс.ч

Толщина покрытия обычно не указывается. Обозначение при толщине, например, 15 мкм: Ан.Окс15.ч

Оптимальный ряд толщин: 15-40 мкм.

Окончательный цвет анодированного алюминия с черным наполнением зависит от марки алюминиевого сплава и вида механической обработки его поверхности!

Гарантия на покрытие согласно ОСТ5 Р.9048-96. Трехступенчатый контроль качества.

shlif_anodirovaniya alumin

Микротвердость аноднооксидного покрытия на сплавах марок Д1, Д16, В95, АК6, АК8: 1960-2450 МПа; на сплавах марок А5, А7, А99, АД1, АМг2, АМг2с, Амг3, АМг5, Амr6, АМц, АВ: 2940-4900 МПа; микротвердость эматалевого покрытия: 4900 МПа.

Удельное электрическое сопротивление поверхности анодированного алюминия: 1012 Ом⋅м.

Достоинства анодированного алюминия наполнением в черный цвет:

а) Черное аноднооксидное покрытие на алюминии обладает антибликовыми свойствами.

б) Черный анодированный алюминий на 10-15% лучше отдает тепло в условиях естественной конвекции, чем другие виды алюминия. При наличии принудительного обдува разница нивелируется.

в) Остальные достоинства аналогичны достоинствам серебристой анодировки.

Недостатки черного анодирования алюминия:

а) Недостатки покрытия аналогичны серебристому анодированию.

Принимаем заказы на черное анодирование алюминия и его сплавов как в Свердловской области (Екатеринбург, Алапаевск, Асбест, Березовский, Верхняя Пышма, Верхотурье, Ирбит, Каменск-Уральский, Камышлов, Краснотурьинск, Красноуфимск, Нижний Тагил, Новоуральск, Полевской, Ревда, Реж, Серов, Североуральск и другие), так и по всему Уралу и России (Челябинск, Пермь, Уфа, Тюмень, Казань, Новосибирск, Москва и другие).

Цветное анодирование алюминия: основные способы

Методы цветного анодированния алюминия

Алюминий и алюминиевые сплавы могут окрашиваться в различные тона и цвета, как в ходе самого процесса анодирования, так и после него.  Обычные, наиболее популярные  методы окрашивания анодированных алюминиевых профилей включают (рисунок 1):

  • адсорбционное окрашивание;
  • электролитическое окрашивание;
  • интегральное окрашивание;
  • интерференционное окрашивание.

metody-okrashivaniya-anodirovannogo-aluminiya

Рисунок 1 – Методы окрашивания анодного покрытия

Адсорбционное окрашивание алюминия

Сотни красителей

Это метод применяется для сотен различных красителей. Алюминиевое изделие  с бесцветным анодным  покрытием, еще не наполненным, погружают в водный (редко – спиртовый) раствор, как правило,  органического красителя. Интенсивность цвета зависит от количества красителя, поглощенного анодным покрытием. Поглощение красителя производится только на 3-4 микрона в глубину пор анодного покрытия. Затем покрытие подвергают уплотнению.

Технология

Для хорошего окрашивания, а также высокой коррозионной стойкости требуется толщина анодного слоя не менее 15 мкм. Концентрация растворов красителей может составлять от 0,2-0,4 г/л для светлых тонов, до 10 г/л для насыщенных тонов. Обычно применяют горячие растворы красителей – от 55 до 75 ºС, а длительность окрашивания – от 5 до 15 минут, насыщенные цвета могут потребовать и 30 минут. Важным параметром для адсорбции красителя является рН раствора, оптимальный диапазон обычно составляет от 5 до 6.

Электролитическое окрашивание алюминия

Двухстадийное анодирование

Электролитическое окрашивание или «двухстадийное анодирование». Процесс заключается в погружении алюминиевого изделия с бесцветным сернокислым анодным  покрытием, еще не наполненным, в кислотный раствор с одной или несколькими солями металлов, например, сульфатом олова.

Соли олова, никеля, кобальта и меди

Изделие подключают в электрическую цепь с постоянным или переменным током. В этих условиях на дне пор анодного покрытия происходит осаждение этих самых металлов. Цвет зависит от состава электролита. Большинство из применяемых металлов (олово, никель, кобальт и др.) дают цвета от светлой «бронзы» до черного, а медь – красный цвет. Цвет почти не зависит от толщины покрытия анодного покрытия и зависит в основном только от количества металла, осажденного в поры (рисунок 2).

metody-okrashivaniya-anodirovannogo-aluminiya
Рисунок 2 – Процесс осаждения олова в поры анодного покрытия

Электролит на основе сульфата олова

Олово при 0,2 г/м2 дает светлую «бронзу», а при 2 г/м2 – насыщенный черный цвет. Свойства электролитического покрытия аналогичны свойствам обычного сернокислого анодного покрытия. Типичный электролит на основе сульфата олова содержит 14-18 г/л сульфата олова, 15-20 г/л серной кислоты и органические и неорганические добавки. Для получения цветов от светлой «бронзы» до черного требуется время от 0,5 до 15 минут. Основное применение электролитических покрытий – алюминиевые профили и панели для фасадов зданий. Иногда для получения новых оттенков комбинируют адсорбционное и электролитическое окрашивание.

Интерференционное окрашивание алюминия

Дополнительная ванна

Интерференционное окрашивание является разновидностью электролитического окрашивания. Этот метод позволяет получать широкий диапазон цветов благодаря эффекту оптической интерференции. Обычно между анодированием и электролитическим окрашиванием требуется дополнительная операция (ванна) для обработки анодного покрытия на расширение дна пор для повышения интенсивности цвета.

Спрос ограничен

Количество металла, осаждаемого в обычном электролитическом окрашивании, больше, чем в стандартном интерференционном покрытии. Однако в последнем случае этот металл компактно «упакован» на дне пор. Эффект интерференции возникает между двумя светорассеивающими слоями: электро-химически осажденным металлическим слоем на дне пор и поверхностью раздела между оксидным слоем и алюминием, расположенным прямо за ним.

Из всех цветов, получаемых данным методом, наиболее привлекательным считается серо-голубое покрытие. Этот метод цветного окрашивания пока не имеет широкого спроса из-за более сложной технологии и ограниченного набора цветов.

Интегральное окрашивание алюминия

При интегральном окрашивании анодное оксидное покрытие окрашивается само собой в ходе процесса анодирования. Окрашивание происходит или за счет анодирования обычных алюминиевых сплавов в растворах специальных органических кислот или при обычном анодировании в серной кислоте специальных алюминиевых сплавов.

Оксидный слой может окрашиваться в цвет от светлой «бронзы» до черного в зависимости от его толщины. Поскольку этот метод требует сложных и экзотических кислот или таких же сплавов, то он почти полностью вытеснен электролитическим окрашиванием, по крайней мере, в продукции, которая применяется в строительстве.

Источник: TALAT 5203

Заказать черное анодирование литейного алюминия в ЕКБ.Срочно

Заказать

Теоретические основы черного анодирования алюминия

Анодирование радиаторов в черный цвет

Проектирование алюминиевых деталей под гальванику

Подготовка поверхности алюминия перед нанесением гальванических покрытиий

Описание покрытия. Благодаря природной пористости аноднооксидных покрытий в свежеосажденном состоянии появляется возможность их окрашивания методом наполнения в специальных красителях. Данная операция не имеет ничего общего с традиционным окрашиванием, когда краска наносится поверх материала и удерживается на нем за счет сил адгезии. Толщина изделия при этом увеличивается на десятки и сотни микрон. Наполнение анодированного алюминия в красителях позволяет получчить желаемый цвет без изменения размеров детали. Карситель "закупоривает" собой поры в покрытии, за счет чего фиксируется в нем и создает цвет. На способность покрытий к окрашиванию влияют такие параметры, как толщина пленки, сорбционная способность, фоновый естественный цвет. В качестве пигментов могут применяться анилиновые красители и неорганические соли. Разница между обычными бесцветными пленками и пленками, наполненными черным красителем зключается в лучшей коррозионной стойкости и теплоотдаче послдних. В остальном свойства черного покрытия аналогичны серебристому.

Анодировать литейный алюминий гораздо сложнее, чем деформируемый. На поверхности литого алюминия присутствует корка, препятствующая качественному покрытию, что требует более длительного травления. Сами же сплавы содержат много кремния. При обычном травлении кремний не растворяется и образует порошкообразный налет, также мешающий покрытию. Для устранения этого эффекта после травления выполняется осветление в специальном высокоагрессивном фторидсодержащем растворе. Но даже при использовании этой операции крмний будет встраиваться в покрытие в процессе обработки.

Заказать черное анодирование металла (алюминий, дюраль, Д16, АМГ, АМЦ, АД, ВТ) по ГОСТ 9.305-84 вы можете по телефонам и электронной почте, указанным в разделе "КОНТАКТЫ". Для ускорения расчетов просим воспользоваться специальной формой для on-line заказа.

Пример обозначения аноднооксидного покрытия алюминия с черным наполнением: Ан.Окс.ч

Толщина покрытия обычно не указывается. Обозначение при толщине, например, 15 мкм: Ан.Окс15.ч

Оптимальный ряд толщин: 15-40 мкм.

Окончательный цвет анодированного алюминия с черным наполнением зависит от марки алюминиевого сплава и вида механической обработки его поверхности!

Гарантия на покрытие согласно ОСТ5 Р.9048-96. Трехступенчатый контроль качества.

Микротвердость аноднооксидного покрытия на сплавах марок Д1, Д16, В95, АК6, АК8: 1960-2450 МПа; на сплавах марок А5, А7, А99, АД1, АМг2, АМг2с, Амг3, АМг5, Амr6, АМц, АВ: 2940-4900 МПа; микротвердость эматалевого покрытия: 4900 МПа.

Удельное электрическое сопротивление поверхности анодированного алюминия: 1012 Ом⋅м.

Достоинства анодированного алюминия наполнением в черный цвет:

а) Черное аноднооксидное покрытие на алюминии обладает антибликовыми свойствами.

б) Черный анодированный алюминий на 10-15% лучше отдает тепло в условиях естественной конвекции, чем другие виды алюминия. При наличии принудительного обдува разница нивелируется.

в) Остальные достоинства аналогичны достоинствам серебристой анодировки.

Недостатки черного анодирования алюминия:

а) Недостатки покрытия аналогичны серебристому анодированию.

Принимаем заказы на черное анодирование алюминия и его сплавов как в Свердловской области (Екатеринбург, Алапаевск, Асбест, Березовский, Верхняя Пышма, Верхотурье, Ирбит, Каменск-Уральский, Камышлов, Краснотурьинск, Красноуфимск, Нижний Тагил, Новоуральск, Полевской, Ревда, Реж, Серов, Североуральск и другие), так и по всему Уралу и России (Челябинск, Пермь, Уфа, Тюмень, Казань, Новосибирск, Москва и другие).

Цены услуг на анодирование алюминия в Москве

В последнее время конструкции и изделия, изготовленные из анодированного (сокращенно часто употребляется анод.) алюминиевого профиля, все больше востребованы. Благодаря красивому внешнему виду и преимуществам, продукция из анодированного алюминия используется в разных областях дизайна и строительства.

Цветные алюминиевые трубыЦветное анодирование мелких деталий

Оксидная (анод.) пленка не может защитить металл от разрушительного воздействия коррозии из-за большой пористости, малой толщины и незначительной механической прочности.

Самым проверенным и надежным способом защиты металла и его сплавов от пагубной коррозии считается процесс анодного оксидирования в растворах серной кислоты. Этот процесс еще называется анодировка алюминия. Оксидный слой, который получают электролитическим способом, имеет плотность в 200-2000 раз большую, чем у естественных окисных пленок. По сравнению с остальными способами покрытия (при лакировании, окрашивании, покрытии поверхности полимерными пленками), анодирование алюминия в черный цвет или любой другой исключает проблемы отслоения и подпленочной коррозии.

 Цветное анодирование мелких деталий

Анодирование деталей

Во время технологического процесса анодирования специалисты производят предварительную механическую обработку алюминиевого профиля, во время которой сглаживаются дефекты прессования (в том числе царапины, полосы, риски) и получить максимально матовую однородную поверхность.

В зависимости от необходимого качества поверхности готовых металлических деталей их обрабатывают потоком дроби или щетками, изготовленными из нержавеющей стали (шлифование). В первом случае получается более однородная и матовая поверхность, во втором – достигают эффекта «начесанного» покрытия.

Во время обработки в ванне обезжиривания устраняют поверхностные загрязнения металлического профиля, масла и жиры.

С поверхности профиля во время обработки в ванне травления:

  • удаляется оксид алюминия, который образовался под естественным влиянием окружающей среды
  • стравливаются очаги коррозии в начальной стадии и маленькие потертости

В результате анодирования осуществляется оптическое выравнивание металлической поверхности.

После травления в ванне осветления снимаются все поверхностные шламы. Теперь поверхность готова к оксидированию (или к процессу анодировки).

Затем под воздействием тока (электрического) осуществляется выращивание регулярной анод. пленки, толщина которой составляет 15-20 мкм. Пленка растет внутрь и на поверхности. Благодаря этому достигается коррозионная защита и прочность покрытия.

Выращенная анод. пленка отличается пористой структурой. Она становится твердой после прохождения ванны уплотнения, в которой находится горячая вода: поры закрываются.

Для создания цветной качественной пленки (цветное анодирование) перед ванной уплотнения алюминиевый профиль пропускается через ванну окрашивания. В результате пористая анод. плетка приобретает необходимый цвет.

К конечному качеству обрабатываемой поверхности профиля предъявляются различные требования, поэтому производится:

  • оксидирование без механической обработки
  • оксидирование с механической обработкой

Когда осуществляется анодировка алюминия без предварительной обработки, то химическими способами достигаются эстетические требования к поверхности. Оксидирование с механической обработкой позволяет получить качественные  спецэффекты на поверхности металлического профиля.

Смотрите также:

Процесс анодирования, технологические особенности

Для чего нужно анодирование, этапы

Что такое анодирование алюминия

АНОДИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ в домашних условиях [своими руками]

[Анодирование алюминия в домашних условиях] своими руками необходимо, если вы хотите, чтобы материал бы защищен от коррозии и прослужил как можно дольше.

Алюминий очень часто используется в домашнем производстве и быту, поэтому знать, как обеспечить его защиту своими руками, не прибегая к помощи специалистов, будет полезно каждому.

Благодаря анодированию на поверхности металла появляется плотная и толстая окисная пленка, которая защищает его от коррозии и других негативных факторов воздействия природной среды.

Наиболее прочную и стойкую пленку вам поможет создать технология тонкослойного анодирования, о которой вы узнаете в этой статье.

Подготовка к анодированию

Своими руками анодирование может провести любой, однако нужно создать минимальные меры предосторожности, прежде чем начинать работу. Лучше всего, чтобы процесс проходил на открытом воздухе: на улице или хотя бы на балконе.

Также нужно подумать о самозащите, т.к. в ходе анодирования вы будете иметь дело с кислотой, а это химическое вещество, которое способно вызвать неприятный зуд при попадании на кожу, и куда более тяжелые травмы, если попадет на слизистую оболочку глаз.

Процесс анодирования своими руками вы можете увидеть на фото.

Процесс анодирования

Лучше всего заниматься анодированием в защитных очках и заранее подготовить воду или слабый содовый раствор, чтобы, в случае чего, сразу же промыть участок, на который попала кислота.

Анодирование ни в коем случае нельзя проводить в закрытом помещении, т.к. вы будете иметь дело с выделениями кислорода и водорода, которые появляются на аноде и катоде.

В результате получится электрохимическое соединение по свойствам аналогичное динамиту.

Если создавать подобное электрохимическое соединение в закрытом пространстве, то для серьезных травм и даже смерти будет достаточно одной искры, которую выделяет электрохимическое соединение.

Прежде чем приступать к работе, учитывайте размер деталей: после процесс анодирования они увеличатся в размере как минимум на 0.5 мм – такова толщина защитного слоя, который создается в ходе процесса.

Если до анодирования детали закручиваются впритирку, то после его окончания они, скорее всего, совсем не будут закручиваться и вся работа пройдет зря.

Поэтому проследите, чтобы материалы свободно двигались до начала анодирования, чтобы потом не пришлось начинать заново всю работу, т.к. шлифовать анодированную поверхности практически бесполезно.

Однако можно отполировать детали с помощью полировочного круга так, чтобы они приобрели зеркальный блеск. Это вполне можно сделать своими руками.

Благодаря этому процессу изделия будут выглядеть лучше, а также уменьшиться вероятность прогара, который нередок при анодировании.

Кроме того, технология анодирования никак не влияет на дефекты деталей – если они есть, то и после окончания работ останутся заметны.

Гальваника – необходимый этап, предшествующий основной работе. Перед ней металл нужно тщательно обезжирить. Для этого лучше использовать хозяйственное мыло и щетку.

Некоторые советуют подержать металл в натрии или калии, но от этого поверхность может испортиться. Нужно промыть изделия попеременно сначала в горячей, а затем в холодной воде.

Видео:

В пластиковую емкость нужно добавить стиральный порошок и растворить его в горячей воде, а затем засыпать туда детали и потрясти их. После промывки нужно высушить твердое тело деталей под горячим воздухом.

Чтобы провести анодирование, вам понадобится электролит, который можно сделать своими руками. Для домашнего изготовления чаще всего используют серную кислоту, которую разводят в дистиллированной воде.

Купить и воду, и кислоту вы сможете в любом магазине автозапчастей, чтобы не тратить время на их самостоятельное изготовление.

Нужно только учитывать, что в магазинах кислота выпускается разбавленной, поэтому пропорции для смешивания жидкости должны быть 1:1. Процесс анодирования  требует около 10 литров электролита для мелких деталей и 20 – для крупных.

Следовательно, вам понадобится 5 литров раствора и 5 литров воды, чтобы получить нужное количество.

Вливать воду в кислоту нужно постепенно, тонкой струей, т.к. жидкость моментально нагревается и при большом потоке просто закипит и начнет брызгать. Не забывайте размешивать смесь с помощью стеклянной палочки и надеть очки перед работой.

Если кислота попала на кожу или одежду, то ее нужно удалить с помощью воды, а затем промыть участок содовым раствором.

Этапы работ

При проведении анодирования деталей, температура должна оставаться в следующем диапазоне: от -10 до + 10 градусов.

Если она будет ниже, то напряжения у блока питания будет недостаточно, чтобы поддерживать нужную силу тока, а если выше, то не сформируется твердое защитное покрытие – оно будет мягким и бесцветным и не сможет защитить металл.

Лучше всего заканчивать анодирование, когда температура достигла +5 градусов, т.к. в углах ванны и на поверхности предмета будет разная температура, а процедура анодирования позволяет выделять достаточное количество тепла.

Кроме того, процесс перемещения электролита должно быть постоянным: мешать его можно с помощью воздуха, ложки или насоса, чтобы температура на поверхности обрабатываемого изделия и алюминия была примерно одинаковой.

Процесс протравливания

Разница же температур приведет к тому, что некоторые участки детали перегреются, а затем на них появятся пробои или случится растрав изделия.

Чтобы провести твердое анодирование под золото, вам понадобится специальное оборудование. Чаще всего это несколько ванн, в одной из которых будут обрабатываться детали из алюминия, а другая – маленькая емкость.

Для нее можно использовать пищевые контейнеры или пластиковые горшки. Стенки и дно ванн нужно покрыть алюминиевыми листами, либо сделать из них специальную выкройку и согнуть ее так, чтобы получилась емкость.

Это нужно, чтобы создать равномерную плотность тока с каждой стороны изделия.

Корпус ванны должен обладать хорошей теплоизоляцией, иначе электролит будет нагреваться слишком быстро, и жидкость придется постоянно менять.

Схема элементов анодирования

Проще всего создать теплоизоляционный слой, оклеив стенки пенопластом толщиной 2-4 см, либо залить промежутки пеной для строительства.

После того как вы залили в ванну электролит, на выход нужно поставить блок питания, генерирующий ток. Чтобы регулировать силу подачи тока, присоедините резистор к цепи.

Если контакт качественный, то вы увидите кислородные пузырьки, которые будут появляться по всей поверхности изделия. Они небольшие по диаметру и по течению напоминают струи дыма.

Длительность этого процесса зависит от скорости окраски деталей – под золото или в другой цвет. Окрашивание в цвет будет заметно визуально, поэтому никаких других приспособлений не требуется.

Скорость окрашивания под золото, в черный цвет и другие оттенки зависит от размера детали: для маленьких объектов это около 20-30 минут, для больших – 60-90 минут.

После того как вся деталь приобретет нужный цвет, достаньте ее из емкости и промойте под холодной водой, а затем протрите ваткой, смоченной в растворе марганцовки – это поможет удалить лишние микроэлементы, получившиеся в ходе реакции, но поможет сохранить цвет под золото или другой.

После изъятия детали, она должна иметь светло-серый цвет, быть гладкой и блестящей.

Видео:

В зависимости от режимов анодирования, изделия могут приобрести различный цвет: серый, темно-матовый, золотой и т.д. Чтобы дополнительно окрасить детали, нужно поместить их в анилиновый краситель, который нагреет деталь до 50-60 градусов.

Перед тем как начинать цветное анодирование, нужно отфильтровать раствор, чтобы на поверхности деталей не образовались пятна, которые появляются от оставшихся мелких крупинок красителя.

Чтобы окрасить изделия и получить нужный цвет, обычно достаточно 15-20 минут.

После того как необходимый цвет (черный, под золото и др.) и защитный слой правильной консистенции (твердый и блестящий) получен, нужно дополнительно зафиксировать его, чтобы со временем он не слез.

Поскольку анодирование под золото создает пористую структуру материала, которая не устойчива к химическим воздействиям, хоть и тщательно защищена от механических воздействий.

Технология закрытия микропор на металле может быть различной. Легче всего проварить анодированные детали в воде на плите в течение 30 минут. Для варки лучше всего использовать дистиллированную воду, т.к. она придаст материалу больше защитных свойств.

Другой способ: сделать для деталей паровую баню, в которой они должны находиться также не менее получаса.

Технология работы с алюминием может несколько отличаться, в зависимости от типа детали и материала, но в целом все этапы анодирования материала выглядят подобным образом.

Видео:

Отличия могут быть в температуре электролита, однако рекомендуется следовать в этом приведенным цифрам, т.к. в ином случае защитные свойства материала будут недостаточны, либо вы получите не тот цвет, который вам был нужен.

Если вы проводите анодирование под золото и другие цвета, то лучше всего выбирать холодный способ, т.к. в этом случае слоя покрытия будет более толстым, а сами детали приобретут красивый цвет: под золото, черный или другие оттенки, а также будут блестеть.

Анодирование алюминия в домашних условиях – подробное описание технологии

zvetnoe_anodirovanie_aluminiyaЭтот металл (в чистом виде или его сплав) является наиболее удобным для различного рода поделок, поэтому и пользуется популярностью у «домашних умельцев». Несмотря на множество достоинств, есть у алюминия и существенный недостаток – он быстро вступает в реакцию с воздухом (окисляется), что приводит к образованию своеобразного налета, который усложняет процесс окрашивания заготовок. А их «первозданный» вид мало кого устраивает из-за своей непривлекательности.

Прежде чем рассматривать процесс анодирования алюминия, следует понять, для чего оно проводится. Ведь при окислении на поверхности металла появляется тончайшая пленка, которая выполняет и функцию защиты. Все дело в том, что она непрочная и довольно легко повреждается. Поэтому смысл описываемого процесса состоит в том, чтобы ее укрепить (усилить). В этом плане анодирование сходно с таким не менее известным процессом, как воронение методом окисления (об этом можно прочитать здесь). Поэтому эту технологию называют еще анодным оксидированием.

Она применяется не только по отношению к алюминию, но и к некоторым другим металлам. Например, магнию, титану.

Что дает анодирование

  • Укрепляет поверхностный слой.
  • Делает невидимыми дефекты основы в виде царапин, точечных повреждений. Другими словами, «сглаживает» металл и придает ему однородность.
  • Краска на алюминий ложится значительно лучше и равномернее.
  • Внешний вид деталей делается более привлекательным.
  • Возможность придать металлу различный оттенок и имитировать серебро, золото или, например, жемчуг. Хотя применение анилиновых красителей значительно расширяет спектр.

Анодирование «холодное»

shema-1Наиболее часто применяемая методика, тем более что больших сложностей такой способ не представляет. Есть еще обработка алюминия «теплая», но такая технология менее эффективна и в последнее время, особенно в быту, не используется.

Достоинства
  • Возможность получения достаточно толстого поверхностного слоя, что достигается разной скоростью нарастания и растворения оксидной пленки соответственно с внутренней и наружной ее стороны. Особенность методики в том, что процесс осуществляется в температурном диапазоне от – 10 до +10 ºС. Отсюда и ее название
  • Высокая прочность такого покрытия.
  • Повышение антикоррозийной устойчивости металла.
Недостатки

Он один, и довольно относительный. Дальнейшее покрытие красителями с органической основой становится довольно сложным. Материал, в зависимости от структурного состава (если речь идет о сплаве или характеристиках самого алюминия) в процессе анодирования окрашивается естественным путем. Оттенок может быть любым – от оливкового (с примесью «зелени») до темного (серого или черного).

sostav

Что понадобится

  • Ванночки. Из алюминия – для анодирования; стеклянные или пластиковые – 2 штуки – для приготовления растворов.
  • Соединительные провода (также алюминиевые).
  • Источник напряжения +12 В (АКБ или выпрямитель).
  • Реостат (если питание от аккумулятора или другого устройства с нерегулируемым «выходным» параметром).
  • Амперметр.

Технология анодирования

На производстве для анодирования металлов используется раствор серной кислоты. Но такая методика небезопасна, так как сопровождается бурным газовыделением. Даже малейшая искра может привести к взрыву этой смеси. Суть процесса несложно понять по схеме, но в бытовых условиях кислотой редко кто пользуется, хотя методика остается прежней (разница только в том, что свинцовая пластина отсутствует). Поэтому рассмотрим более простой способ работы с алюминием.

anodПриготовление растворов

Их готовится два (в разных емкостях). Они служат альтернативой кислоте. Один – из пищевой соли, другой – из соды питьевой. Используется только чистая, дистиллированная, причем теплая вода. По объему содового раствора понадобится в 9 раз больше; в соответствие с этим и подбирается посуда.

После тщательного перемешивания (до полного растворения веществ) раствору нужно дать отстояться, а потом он сливается в другую посуду так, чтобы в нее не попал осадок, и фильтруется. Качество анодирования во многом зависит от «чистоты» растворов.

Непосредственно перед анодированием они смешиваются в алюминиевой посуде в соотношении 9 к 1 (содовый + соляной).

Подготовка детали

Коротко этот этап работы можно выразить так: очистка поверхности – ее обработка (шлифовка) – обезжиривание заготовки.

Если на детали будут какие-либо заметные дефекты, то полученный слой их не скроет (толщина покрытия не более 0, 05 мм).

vanna

Анодирование

Понятно, что заготовка должна быть полностью погружена в приготовленную жидкость, полученную путем смешения исходных растворов. Естественно, деталь должна на чем-то висеть, не касаясь дна посуды. Как это сделать, каждый решает сам. Например, рядом с ванночкой крепится стойка, на которой и подвешивается образец. Нужно подумать, за что и как его «подцепить»? Ведь в этом месте после анодирования останется пятно. Понимая это, конкретное решение принять несложно, сообразуясь с габаритами, конфигурацией и весом заготовки.

Подключение источника питания: «+» – к корпусу детали, «–» – к бортику ванночки.

anod-2Ток подается в течение не менее получаса, и то, для небольших образцов. О степени их готовности свидетельствует изменение окраски. Поэтому контроль – чисто визуальный. После этого напряжение отключается, и деталь вынимается из ванны.

Ее необходимо хорошо промыть, а для очистки от остатков раствора еще и подержать в марганцовке. После этого она опять промывается попеременно в теплой и холодной воде, а потом сушится. Если все делалось правильно, то деталь приобретает светло-серый цвет.

О высоком качестве анодирования свидетельствуют его равномерность по всей площади покрытия и отсутствие разводов или пятен.

«Закрепление» слоя

Это заключительный этап. Пленка, которая покрывает металл, характеризуется обилием микропор. Чтобы повысить устойчивость алюминия перед внешними воздействиями, их следует «закрыть». Самый простой способ – или прокипятить в воде дистиллированной, или пропарить. Такая процедура  занимает не менее 30 минут.

«Финишная» обработка

После этого можно произвести покраску или просто покрыть лаком (бесцветным). Окрашивание производится методом погружения детали в раствор красителя (анилинового, 10%-го).

aluminiy

Распространенные ошибки

Их довольно часто допускают «домашние» мастера, не изучившие как следует все особенности технологии.

  • Плохой контакт детали с электродом. Поэтому зажим должен быть надежным, типа «крокодил», а еще лучше – с затягивающим винтом. Нарушение контакта приводит к изменению силы тока, что напрямую влияет на конечный результат. Поэтому различные скрутки, петли для подвешивания заготовок в данном случае неприменимы.
  • Несоответствие габаритов катода линейным размерам детали. Это приводит к неравномерности плотности тока в ванночке. Как следствие – низкое качество обработки поверхности, риск прогара металла. Есть общее правило – катод (ванночка) по площади должен превышать заготовку не менее чем в 2 раза.
  • Недостаточная (или завышенная) анодная плотность. Рекомендуемая величина – порядка 2 А/дм² (20 мА/см²). Для ускорения процесса ее можно и немного увеличить (но не более чем в 1,5 раза) с обязательным выдерживанием низкой температуры раствора за счет качественного охлаждения + постоянное его перемешивание.

Полезные советы

Произвести качественную зачистку поверхности образца механическим способом (с применением абразивных материалов) не всегда возможно. Например, из-за сложного рельефа его поверхности. В этом случае более эффективна методика травления. Суть ее в том, что деталь погружается в щелочной раствор. На практике, как правило, в мыльный. Иногда, чтобы добиться осветления заготовки, она дополнительно опускается в посуду с 20% раствором кислоты.

В любом случае после такой очистки необходимо образец тщательно промыть, чтобы удалить с его поверхности остатки хим/реактивов. Это делается под проточной водой, желательно теплой.

Следует неукоснительно соблюдать рекомендованный температурный режим (от -10 до +10 ºС). Если температура повысится, придется убавлять силу тока. Как результат – «рыхлость» покрытия.

После окраски для сохранения цвета в течение долгого времени деталь желательно обработать лаком. Чтобы не было его «наслоений», можно ее обработать мягкой кисточкой. После погружения в лак нужно дать ему полностью стечь.

В статье приведен только один из многочисленных способов анодирования в быту. Он самый простой, а потому и наиболее подходящий для человека, не имеющего достаточного опыта. При работе с кислотой сложностей гораздо больше, но разницы в конечных результатах практически никакой нет.

Для тех, кого интересует методика литья алюминия, есть отдельная инструкция с подробными фото — читайте.

Анодирование алюминия: основные параметры

Основные параметры сернокислого анодирования

К основными параметрами сернокислого анодирования алюминия и алюминиевых сплавов относятся:

  • концентрация серной кислоты в анодном электролите;
  • температура анодного раствора – раствора серной кислоты;
  • плотность тока, поступающего через электролит на поверхность алюминиевого профиля.

Как влияют эти параметры на:

  • рост толщины анодного покрытия,
  • размеры пор,
  • внешний вид анодированной поверхности?

Как влияет на качество анодирования химический состав алюминия и алюминиевых сплавов?

Как устроено анодное покрытие

Барьерный слой

Любое анодно-окисное покрытие (далее – анодное покрытие) состоит из двух слоев – относительно толстого пористого слоя и тонкого плотного слоя, который называют барьерным (рисунок 1). Толщина этого барьерного слоя зависит от состава электролита и технологических параметров. При анодировании барьерный слой образуется первым, и его толщина прямо зависит от величины напряжения анодирования.

anodirovanie-aljuminija-strukturaРисунок 1

Пористый слой

После того как барьерный слой сформирован, на его наружной стороне, если электролит обладает достаточной растворяющей способностью, начинает формироваться пористая кристаллическая структура. Механизм роста пор до сих пор является предметом дискуссий, однако, по мнению большинства ученых ее образование происходит за счет следующей причинно-следственной цепочки: локальное растворение барьерного слоя – повышение величины тока – увеличение температуры – повышение скорости растворения. Это взаимодействие влияний и приводит к образованию пор.

Окрашивание анодированного алюминия

Для получения цветного анодного покрытия применяют в основном два метода (рисунок 2):

  • адсорбцию – пропитку пористого слоя красителями;
  • электролитическое окрашивание – электрохимическое осаждение в поры различных металлов (олова, меди, марганца и др.).

Намного реже применяют так называемое интегральное окрашивание, которое обеспечивается специальным легированием алюминиевых сплавов. Окрашивание  происходит за счет выпадения частиц в объеме пористого слоя, а не в порах.

Кроме того, в ограниченных объемах применяют так называемое интерференционное окрашивание: вариант электролитического окрашивания, который требует дополнительной ванны для расширения пор вблизи их дна.

anodirovanie-aljuminija-struktura

Рисунок 2 – Методы цветного анодирования алюминия

Почему шестигранник?

В ходе своего роста анодные ячейки, включающие сами поры и окружающий ее оксид алюминия, образуют шестигранную структуру, которая, по-видимому, обеспечивает выполнение какого-то принципа минимальности энергии. Шестигранная форма анодных ячеек не зависит от типа электролита. Это явно указывает на то, что эта форма имеет чисто энергетическое происхождение.

Технология сернокислого анодирования алюминия

Стандартное анодирование

Сернокислое анодирование алюминия и алюминиевых сплавов является наиболее распространенным. Иногда его называют стандартным.

  • Концентрация серной кислоты в электролите составляет от 10 до 20 % по объему в зависимости от требований к покрытиям.
  • Плотность тока составляет обычно от 1 до 2 А/дм2 при напряжении от 12 до 20 вольт, температуре от 18 до 25 °С и длительности анодировании до 60 минут.

Скорость роста пор

На большинстве алюминиевых сплавов этот электролит дает бесцветное прозрачное анодное покрытие. При сернокислом анодировании скорость роста пор является постоянной при постоянной плотности тока. При плотности тока 1,3 А/дм2 эта скорость составляет величину 0,4 мкм/мин. Поскольку толщина барьерного слоя остается постоянной, то это значит, что с такой же скоростью растворяется и дно поры.

Размеры анодной ячейки

Размеры анодных ячеек прямо зависят от параметров анодирования (таблица 1). С увеличением напряжения размеры анодной ячейки увеличиваются, а количество пор соответственно уменьшается. Соотношение между размером ячеек и напряжением приблизительно линейное, то есть чем больше напряжение, тем больше размеры ячейки.

anodirovanie-aljuminija-razmery-yacheyki

Таблица 1

Толщина анодного покрытия 

Рост анодного покрытия

Толщина анодного покрытия увеличивается с увеличением длительности анодирования. Однако степень роста толщины зависит от нескольких факторов, таких как тип электролита, плотность тока, длительность обработки и т.д. Вначале происходит быстрое и постоянное увеличение фактической толщины, а затем начинается уменьшение скорости роста толщины, пока не наступит стадия, при которой толщина остается приблизительно постоянной, не смотря на продолжающуюся подачу электрического тока. Это связано с тем, что в ходе анодирования происходит как непрерывный рост толщины покрытия, так и его растворение  под воздействием электролита (раствора серной кислоты).

Закон Фарадея

Фактическая толщина вычисляется как теоретическая толщина покрытия минус растворенная толщина оксида алюминия (рисунок 3). Теоретическая толщина является пропорциональной времени анодирования при постоянной плотности тока и определяется законом Фарадея, который говорит, что количество образовавшегося оксида пропорционально электрическому заряду, который прошел через анод. 

anodirovanie-aljuminija-tolshchina

                                               Рисунок 3

Влияние химического состава алюминиевого сплава

Примеси

В принципе чистый алюминий анодируется лучше, чем его сплавы. Внешний вид анодного покрытия и его свойства (износостойкость, коррозионная стойкость  и т.п.) зависят как от типа алюминиевого сплава, так и его так сказать металлургической биографии. Размер, форма и распределение интерметаллидных частиц также влияют на качество анодирования алюминиевого сплава. Химический состав алюминиевого сплава является весьма важным в некоторых изделиях, которые требуют блестящего анодирования, для получения которых необходимо, чтобы уровень нерастворимых частиц был как можно ниже.

Анодное покрытие на алюминии Al 99,99 будет чистым и прозрачным, а при уровне содержания железа 0,08 % оно уже не такое чистое и становится все более «облачным» с увеличением толщины покрытия. При уровне нерастворимых частиц как у алюминия 1050 (алюминий марки АД0) покрытие становиться совершенно «облачным» по сравнению с более чистым металлом. Из всех алюминиевых сплавов на сплавах серий 5ххх и 6ххх получаются самые лучшие декоративные и защитные покрытия. Некоторые сплавы серии 7ххх также дают чистые покрытия с хорошими функциональными свойствами. Цветные покрытия алюминиевых сплавов серии 2ххх обычно получаются низкого качества.

Интерметаллические частицы

Поведение интерметаллидных частиц при анодировании зависит от типа частиц и анодного раствора. Некоторые интерметаллидные соединения окисляются или растворяются быстрее, чем алюминий (например, частицы β-Al-Mg), что приводит к образованию пористой структуры. Другие интерметаллидные частицы, такие как частицы кремния, являются практически нерастворимыми при анодировании и поэтому выпадают в виде включений по толщине анодного покрытия. Промежуточными между двумя этими крайними случаями являются соединения (FeAl3, α-Al-Fe-Si и т.д.), которые частично растворяются, а частично остаются в покрытии, что отрицательно влияет на качество покрытия, особенно цветного.

Влияние температуры анодирования

Влияние повышения температуры электролита пропорционально увеличению скорости растворения анодного покрытия, что в результате дает более тонкое, более пористое и более мягкое покрытие (рисунок 4).

anodirovanie-aljuminija-temperatura

Рисунок 4 

Для получения так называемых твердых анодных покрытий применяют низкую температуру (от 0 до 10 °С) в комбинации с высокой плотностью тока (от 2 до 3,6 А/дм2) и очень активным перемешиванием электролита. В декоративном и защитном анодировании алюминия и алюминиевых сплавов обычно применяется температура электролита от 15 до 25 ºС. Если температура поднимается выше, то максимально возможная толщина анодного слоя снижается до более низких величин из-за более высокой растворяющей способности электролита.

Влияние плотности тока анодирования

Интервал плотности тока стандартного сернокислого анодирования алюминия  составляет от 1 до 2 А/дм2, в специальных случаях – 3 А/дм2. При плотности тока ниже этого интервала, получается мягкое, пористое и тонкое покрытие. С увеличением плотности тока покрытие формируется быстрее при относительно меньшем растворении его электролитом и соответственно с более твердым и менее пористым покрытием. При очень высокой плотности тока появляется тенденция к так называемым «прижогам» – возникновению чрезмерно высокого тока в локальных областях с их перегревом (рисунок 5).

anodirovanie-aljuminija-plotnost-toka 

Рисунок 5

Когда от анодного покрытия требуется хорошее и четкое отражение света, то применяют специальные условия анодирования с низкой плотностью тока около 1 А/дм2.

Влияние концентрации серной кислоты

Влияние увеличения концентрации серной кислоты на характеристики анодного покрытия на алюминиевых сплавах аналогичны влиянию повышения температуры, хотя влияние температуры является более сильным, чем влияние концентрации. Увеличение концентрации ограничивает максимальную толщину покрытия из-за более высокой растворяющей способности более концентрированного раствора (рисунок 6).

anodirovanie-aljuminija-koncentracija-kislotyРисунок 6

Источник: TALAT 5203

См. Применение анодированного алюминия