Анодированный алюминий

На сегодняшний день алюминий остается очень важным и востребованным материалом для изготовления всевозможных деталей, подделок и прочее. Можно перечислить массу его преимуществ, например, небольшой вес, достаточная прочность, не подвергается коррозии, его легко обрабатывать для дальнейшего использования. Но при всем этом, многих не привлекает его внешний вид. Если вы хоть раз пробовали красить алюминий, то ваши попытки могли заканчиваться безуспешно, ведь краска держится на алюминии очень плохо. Если его использовать без краски, то очень скоро он покроется темными пятнами. Чтобы все это не допустить, была разработана технология анодирования алюминия. Предлагаем вам рассмотреть вопрос о том, что такое анодированный алюминий, какие существуют его разновидности, в каких сферах используется анодированный алюминий и можно ли анодировать этот материал своими руками.

Анодирование – что это

Под анодированием подразумевается анодное оксидирование. То есть это процесс, в результате которого на поверхности алюминия образуется или появляется оксидное покрытие. Вследствие этого процесса происходит окисление металла. В результате алюминий становится неуязвимым для негативного воздействия извне. То есть окисленное место становится намного прочнее.

Зачем анодировать

Как уже говорилось выше, при взаимодействии алюминия с кислородом, на его поверхности образуется пленка. Она предотвращает окисление. Но здесь есть важный нюанс, эта пленка из природного оксида очень тонкая. Как следствие она может прорываться. И чтобы исключить это, было решено анодировать алюминий. Как следствие, металл приобретает намного лучшие технические характеристики.

Так, анодированный алюминий не подвергается коррозии. Образующаяся пленка устойчива к износу. Спустя время, это покрытие не будет даже отслаиваться. Здесь важно понимать еще один нюанс, почему это стало возможным. Некоторые металлы покрывают хромом или цинком. В случае алюминия его ничем не покрывают. Эта пленка образуется непосредственно на самом металле сама по себе.

Так, к этой процедуре прибегают с целью, придать металлу более декоративный внешний вид, например, тот или иной оттенок. Примечательно то, что цвет анодирования можно изменять. Для этого следует применять анилиновые красители, которые используются при покраске одежды.

Если говорить за промышленные технологии, то там анодируют алюминий в растворе серной кислоты 20 процентов. Что касается домашних условий, то данная технология небезопасна, поэтому необходимо использовать другую методику.

Применение анодированного алюминия

Существует множество сфер использования для достижения абсолютно разных целей. Сейчас рассмотрим их:

1. Основа для окраски. Защищенное покрытие способно удерживать слой краски продолжительное время. Для этого осуществляется соединение органического покрытия с хромовым анодным. Даже если слой краски повредится, его легко восстановить, а самому изделию не грозит коррозия и прочее. Данная технология эффективна при нанесении органических красок.
2. Защита от коррозии. Эта защита способна справляться с воздействием даже соленой воды.
3. В дизайне. Использование специальных красителей можно придавать алюминию абсолютно разные цвета. Благодаря этому изделиям можно придавать красивый внешний вид.
4. Чистые руки. Нередко алюминий используется для создания перил, рукояток, поручней и прочее. Если он будет без анодного покрытия, то на руках могут оставаться следы. Чтобы это исключить все эти детали анодируют, что позволяет держать руки в чистоте. Для достижения таких результатов поры анодного покрытия наполняются.
5. Отражение в проекторах. Технология сернокислого анодирования используется для защиты отражателей прожекторов. Это отражение будет сохраняться годами. А если необходимо почистить его поверхность, то для этого нет никаких проблем.
6. В тепловых отражателях. Используется анодированный алюминий в нагревательных рефлекторах. Поверхность легка к любому очищения. Может использовать в помещениях с повышенной влажностью. Толщина покрытия составляет 1 микрон.
7. Эффективная борьба с износом и трением. За счет более твердого покрытия значительно снижается износ. В этом случае анодное покрытие может достигать до 60 микрон.
8. Электрический изолятор. В некоторых типах трансформаторов сегодня принято использовать алюминиевую ленту, в обязательном порядке анодированную. Такое покрытие прекрасно сопротивляется воздействию тепловой энергии.

Методики анодирования

Анодировать алюминий можно разными способами, по крайней мере, мы упомянем о двух:

1. Теплое анодирование.
2. Холодное анодирование.

Рассмотрим важные особенности каждой технологии.

Теплое анодирование

Выполняется эта работа при комнатной температуре от 15 до 20 градусов по Цельсию. Процедура известна как легкоповторяемая. При простых манипуляциях можно получить красивый результат. Однако, данный способ не позволяет достигать прекрасной антикоррозийной защиты. При контакте материала с агрессивной средой, коррозия может проявиться. Также заготовка не будет отличаться хорошей механической защитой. Например, покрытый материал легко поцарапать даже иголкой, а иногда можно стереть и рукой.

Но с другой стороны, это покрытие служит прекрасным основанием для дальнейшей обработки материала. Процесс анодирования проходит в такой последовательности:

1. Заготовка обезжиривается.
2. Изделие крепится в подвеске.
3. В ванне необходимо анодировать заготовку до молочно-мутного оттенка.
4. После в холодной воде осуществляется процесс промывки.
5. Далее происходит процесс окраски заготовки. Для этого используется горячий раствор анилинового красителя.
6. На протяжении 30 минут происходит заключительный этап – закрепление всех слоев.

Холодное анодирование

Под этим подразумевается то, что процесс анодирования происходит при температуре от -10 до +10 градусов по Цельсию. Благодаря этому можно достичь намного лучшего качества, твердости и прочности анодного покрытия. Холодный процесс прекрасно демонстрирует небольшую скорость растворения внешней пленки. Как следствие, образуется толстый слой. Совсем обратная ситуация при теплом процессе.

Итак, для достижения таких результатов необходимо создать условия принудительного охлаждения. Без этого создать красивое и износоустойчивое покрытие создать будет невозможно. Если говорить о минусе этой технологии, то она заключается в следующем: поверхность нельзя окрасить органическими красителями.

Технологический процесс того, как происходит холодное анодирование алюминия выглядит так:

• Поверхность тщательно обезжиривается.
• Заготовка крепится в подвеске.
• В ванне происходит процесс анодирования до образования плотного оттенка.
• Осуществляется промывка в холодной и горячей воде.
• Далее происходит процесс варки заготовки в дистиллированной воде. Также изделие выдерживается на пару. Эти действия позволяют закрепить все образовавшиеся слоя.

Думайте о безопасности

Итак, выполнить этот процесс в домашних условиях можно, но для этого следует быть крайне предусмотрительным и соблюдать технику безопасности. Лучше всего делать это на открытом воздухе. Ведь кислота является очень опасным веществом. И это даже несмотря на то, что вы будете использовать большой концентрат кислоты.

Важно! Если она попадет на кожу, то вы испытаете неприятный зуд. Но если случайно попадет в глаза, то это может привести к серьезным последствиям.

Итак, для работы следует использовать защитную одежду, перчатки и очки. Плюс ко всему, всегда иметь рядом раствор соды или ведро чистой воды.

Заключение

Итак, вот мы и узнали с вами, что такое анодированный алюминий. Мы рассмотрели сферы его использования и варианты того, как выполнить подобную работу самостоятельно. В дополнении ко всему, предлагаем просмотр видео, которое закрепит все полученные знания из этой статьи о том, как анодировать алюминий своими руками. Мы уверены в том, что вы справитесь со всеми работами самостоятельно без посторонней помощи.

Алюминий анодированный

Применение алюминиевых профилей для декоративной отделки фасадов и внутренних интерьеров используется более полувека. Красивый, пластичный и очень легкий металл во влажной атмосфере достаточно быстро покрывался серым налетом окислов. Сохранить серебристый блеск и выразительность металлического декора оказалось возможным только с помощью нанесения специального покрытия. Внешний вид анодированного алюминия практически не изменился, краски стали ярче, а о коррозии можно было забыть раз и навсегда.

Как работает анодирование

Чтобы понять, что это — анодированный алюминий, нужно чуть подробнее остановиться на том, как образуется защитная пленка. Большинство металлов защищают либо протекторами, либо изоляторами из сплавов и соединений, более стойких к кислороду и влаге. Анодированный защитный слой представляет собой обычный окисленный алюминий Al₂O₃, но не в виде мягкой аморфной микропленки, которая всегда присутствует на его поверхности, а как кристаллическая структура, по свойствам напоминающая корунд или шпинель.

Анодированная пленка отличается следующими характеристиками:

• Микрокристаллическая структура;
• Наличие огромного количества пор в поверхностном слое анодированной пленки и сверхплотная и прочная структура в основании;
• Невероятно прочное сцепление окисленного слоя с металлом.

К сведению! При точном соблюдении технологического процесса четкой границы между металлом и анодированной пленкой не существует. Сложная сетка из микрокристалликов плавно переходит в металл без четко очерченной границы.

Что это означает? Это значит, что пленка из анодированного алюминия не отслоится от основы при любых нагрузках и через 40 лет, тогда как никелевое или лакокрасочное покрытие со временем медленно отслаивается от алюминиевой матрицы.

В зависимости от выбранных условий получения анодированной поверхности технология позволяет получить несколько вариантов защитного слоя.

Сверхтонкая окисленная пленка упорядоченной структуры при толщине в 10-25 мкм на поверхности алюминиевого зеркала даже не просматривается невооруженным глазом. Тем не менее, тончайший анодированный слой на алюминиевом зеркале дает возможность предохранять металл от окисления и одновременно пропускать до 95% светового потока.

Технология анодирования алюминия

Процесс получения защитных анодированных покрытий на поверхности алюминия основан на анодном окислении алюминия в растворе электролита. В зависимости от требуемого результата для анодированного окисления используют три вида электролитов:

• Обработка малыми токами при постоянном напряжении в слабокислотном электролите;
• Нанесение анодированного покрытия на бихроматно-кислотном электролите;
• Окисление алюминия в щелочном электролите.

Во всех трех случаях происходит образование защитной пленки за счет окисления, уплотнения и превращения окисленного алюминия в плотную кристаллическую структуру. Получается покрытие, напоминающее стеклянные микрочешуйки.

К сведению! При этом габариты или внешние размеры детали не изменяются, покрытие из анодированного металла как бы растет вглубь алюминия до тех пор, пока образовавшаяся пленка не разорвет электрический контакт.

Меняя кислотность и температуру электролитической ванны, ток и рабочее напряжение на аноде и катоде, можно получать очень разные по свойствам пленки из анодированного алюминия. При небольшой величине тока образуется неуловимая глазу патина. Ее сложно ощутить, даже касаясь пальцами поверхности анодированного алюминия. Единственным признаком наличия защитной пленки является равномерный цвет металла и отсутствие эффекта пачкания рук.

Обычный алюминий под воздействием потожировых выделений кожи пальцев может растворяться с образованием алюминатов органических кислот. В результате чего на руках остаются темно-серые пятна. Поэтому большинство изделий из алюминия защищаются анодированием.

Суть процесса анодирования

Механизм образования на поверхности алюминия защитного покрытия основан на прямом превращении металла в окись с кристаллической структурой. Если просто закрепить на алюминиевой пластинке анод, катод зафиксировать на угольном электроде, подать напряжение и погрузить все это в кислотный или щелочной электролит, то анодной пленки не получится. Металл просто растворится в электролите.

Для того чтобы на поверхности алюминия образовалась кристаллическая пленка, требуется высокое напряжение и токи. Сам процесс образования анодированного слоя сопровождается большим выделением тепла, поэтому ванну с электролитом приходится охлаждать до нескольких градусов.

Процесс настолько интенсивный, что на пластине из алюминия вспыхивают микроскопические огоньки плазмы. Металл мгновенно расплавляется, окисляется, и давлением электролит прочно припечатывается к основанию. Поэтому-то на фотографии анодированная пленка выглядит, как крокодилья кожа. Подобный процесс можно относительно просто воспроизвести в домашних условиях, но, учитывая высокое напряжение более 100В и большие токи, кустарное получение анодированного алюминия является небезопасным. Кроме того, потребуется эффективная вентиляция для удаления испаряющегося электролита. Режимы работы установки по получению анодированного алюминия не являются секретом и давно опубликованы в технической литературе.

Практическое применение анодированного алюминия

Традиционно процесс анодирования используется для получения нескольких видов окисленных пленок:

• Сверхтонкие микрокристаллические покрытия толщиной 20-25 мкм;
• Декоративные пленки из анодированного алюминия;
• Электрическая изоляция на основе кристаллической Al₂O₃;
• Специальные защитные пленки толщиной 1,5-2,0 мм.

Полированный до состояния зеркала алюминий отражает до 98% светового потока, но уже через сутки из-за окисления образуется налет, который превращается в серую пленку. Большинство оптических приборов, оборудованных отражателями из полированного алюминия, защищаются сверхтонкой микрокристаллической пленкой из бесцветного корунда. Плотная беспористая структура надежно перекрывает доступ кислорода и водяных паров к легкоокисляющемуся алюминию, при этом сохраняется 95-97% светопропускания. Пленкой из анодированного алюминия защищены 99% всех фар, мощных фонарей, отражателей и оптических приборов.

Декоративные материалы

Покрытие из анодированного алюминия обладает достаточно интересной структурой. Наружные 35-50 мкм пленки представляют собой микропористую, как губка, поверхность с очень узкими и глубокими порами. Даже небольшой количество красителя глубоко проникает в анодированный алюминий, превращая его в очень прочное и одновременно яркое покрытие. Бесцветные микрокристаллы преломляют падающий на анодированное покрытие свет, в результате чего краски становятся яркими и насыщенными. Нанесенное лакокрасочное покрытие не выгорает и не теряет своей интенсивности.

Большую часть современных лакокрасочных материалов с эффектом иризации изготавливают путем добавления микроскопических чешуек с покрытием из окисленного алюминия. Тончайшая пленка из анодированного металла обеспечивает высокую стойкость наполнителя к воздействию ультрафиолета и органических растворителей, поэтому краска не теряет насыщенности в течение десятков лет.

Популярность покрытий возросла настолько, что металл напыляют на стальные и даже чугунные детали конструкций для последующего окисления и получения анодированной защиты. Вместо небезопасного покрытия из цинка или очень недешевых легированных сталей сегодня массово используется анодированный алюминий. Например, металлический фасад из стеклопакетов многоэтажного торгового центра пришлось бы ремонтировать уже через пять лет, а с анодированными алюминиевыми рамами конструкция может простоять несколько десятков лет.

Покрытия из кристаллической окиси металла серьезно потеснили наиболее стойкие порошковые и керамические краски, ранее массово применявшиеся для защиты фасадов и конструкционных элементов из алюминиевых сплавов.

Специальные пленки из анодированного алюминия

Помимо высоких декоративных качеств, пленки из анодированного алюминия обладают целым рядом очень полезных свойств. Например, высокая твердость и износостойкость. Микрокристаллическая структура из корунда практически не боится любого абразива. Песчаная и цементная пыль, и даже карбиды и силициды металлов не в состоянии существенно повредить защиту из корунда.

Поэтому детали с анодированным покрытием невозможно зачистить наждачной бумагой или полировочной или шлифовальной пастой. Толстый слой кристаллической Al₂O₃ на поверхности трущихся деталей увеличивает ресурс любого механизма в два-три раза. Защиту из окисленного алюминия используют при высокотемпературной окраске дисков колес, элементов подвески карьерных машин и магистральной техники.

Применение покрытия из анодированного алюминия:

• Не деградирует под влиянием морозов, жары, ультрафиолета или химически активных веществ, выдерживает прямой контакт с кислотами, щелочами, органическими растворителями;
• Не пылит и не изнашивается при многократной мойке, чистке, под истирающей нагрузкой;
• Нет нитевидной и газовой формы коррозии, если слой анодированного алюминия изготовлен с соблюдением технологии, то срок службы покрытия может легко достичь 60-80 лет.

Второе интересное качество пленки из анодированного алюминия – низкая теплопроводность. Из обработанного металла изготавливают литейные формы для отливки из медных сплавов, при том, что температура алюминия ниже, чем у меди, на несколько сот градусов. Тонкое, всего в пару миллиметров окисленное покрытие надежно защищает алюминиевую форму от перегретой жидкой меди.

Радиаторы отопления, трубопроводная арматура, котлы, печи, камины, изготовленные из стали и чугуна, по современным стандартам защищаются пленками из анодированного алюминия. Даже при нагреве стенок, колосников, силовой арматуры до 500-600^оС сталь и чугун не обгорают и не коррозируют до ржавых дыр. Срок службы стальной печи вырос с 10 до 40 лет службы.

Заключение

Применение тонких пленок кристаллической Al₂O₃ позволяет получить покрытия с совершенно новыми свойствами. Речь идет о том, что большинство металлических деталей и конструкций, и даже отдельные виды пластика можно обеспечить практически «вечными» покрытиями. Даже если вследствие удара или скола пленка будет повреждена, ее вполне можно восстановить с помощью простейшей процедуры. Пока что окисленный металл обходится дороже краски, поэтому используется, как декоративный материал и способ защитить металлическую поверхность в экстремальных условиях эксплуатации.

Отправить комментарий

Что такое анодирование алюминия: назначение, технология

В настоящее время алюминий широко используется в различных целях благодаря своим характеристикам. Он очень легко поддается обработке, и при высокой прочности имеет сравнительно небольшой вес. Но у него есть существенный минус – легкое окисление, из-за чего металл теряет свою внешнюю привлекательность. Для избавления от этого недостатка используется технология анодирования.

Прежде чем разобраться в технологии, нужно разобраться, что такое анодированный алюминий. Во время процесса анодирования или же анодного оксидирования происходит появление оксидной пленки на поверхности образца за счет химического взаимодействия. При анодировании участок, подвергшийся окислению, не разрушается, а становится прочнее. За счет этого процесс похож на воронение.

Предназначение анодирования

Кислород является сильным природным окислителем, поэтому множество металлов реагирует с ним, образуя соответствующие оксиды. Но пленка природных оксидов зачастую очень тонкая и совсем не защищает металл. Благодаря анодировке эта пленка упрочняется, что позволяет защитить металл от разнообразных агрессивных воздействий внешней среды. Кроме этого, анодированный образец становится гораздо красивее, без дефектов поверхности, и его становится легче обрабатывать, например, красить.

Анодированный алюминий используется во многих областях промышленности, например, для изготовления лестниц, поручней, высокопрочной фурнитуры. Обработанный металл не оставляет следов на руках. Его используют для изготовления отражателей света, например, в прожекторах, а также для нагревательных рефлекторов.

Теплое анодирование

Одним из наиболее простых в исполнении процессов считается теплое анодное окисление. С его помощью можно окрасить поверхность металла. Но при простоте исполнения, у такой технологии есть существенный недостаток – получаемый алюминиевый профиль достаточно хрупок и может подвергаться коррозии. Более того, при ошибках в работе полученное покрытие может легко стираться даже при проведении по образцу рукой. Поэтому теплое анодирование чаще всего используют как основу для дальнейших манипуляций, например, покрытие этого профиля прочной эпоксидной краской.

Холодное анодирование

За счет высокой эффективности данный процесс стал очень популярным для выполнения в домашних условиях. Суть метода заключается в том, что слой со стороны металла увеличивается за счет растворения с внешней стороны. Отличительной чертой данной технологии является необходимость поддержания низкой температуры. Также есть недостаток – это отсутствие возможности использования органических красителей.

В целом процесс состоит из следующих этапов:

• подготовка и закрепление детали;
• анодирование;
• промывка;
• закрепление слоя посредством обработки.

Технология анодирования

На первом этапе необходимо приготовить алюминиевые ванные. Они могут быть пластиковые, но тогда изнутри ее нужно покрыть алюминиевой фольгой. Должна быть теплоизоляция во избежание нагрева реакционной смеси. Затем необходимо изготовить катод из свинцовых листов. Важно помнить, что площадь полученного катода должна быть в два раза больше, чем площадь поверхности обрабатываемой детали. На фото изображена алюминиевая ванная.

Подготовительный процесс

Прежде чем приступать к анодировке алюминия, необходимо тщательно очистить образец. На нем не должно быть никаких загрязнений. Поверхность обезжиривают и удаляют предыдущий слой металлического оксида, так как его наличие способно помешать равномерному образованию нового покрытия. После удаления всех загрязнений и шлифовки образец окунают в щелочной раствор для того, чтоб на поверхности образовались микропоры, которые увеличили бы плотность поверхности. Эта процедура похожа на травление.

Химическая обработка

В ванную помещают электролит, в качестве которого могут быть растворы как неорганических кислот, например, серной и хромовой, так и органических – щавелевой и сульфосалициловой. Чаще всего используют хромовую кислоту или щавелевую, особенно если необходимо получить окрашенное покрытие. Данные электролиты используются в производственных, хорошо оборудованных помещениях.

В домашних условиях для обеспечения безопасности в качестве электролитов используют содовые растворы.

От состояния электролита напрямую зависит качество анодирования, из-за чего следует внимательно отнестись к его выбору и подготовке.

Закрепление

После процедуры анодного окисления на образце появляются поры различного диаметра, которые необходимо закрыть, чтобы добиться прочности. Для этого необходимо или опустить деталь в горячую пресную воду, обработать паром или поместить его в «холодный раствор».

Но если же изделие после анодировки было покрыто краской, то закреплять не нужно, так как краска закроет образовавшиеся поры.

Типичные ошибки при анодировании

Если не соблюдать все правила анодирования, то полученное покрытие не будет прочным к воздействию извне и держать краску. Кроме этого, необходимо соблюдать технику безопасности. Обязательно наличие защитной одежды, перчаток и очков.

Температура электролита

От температуры электролита зависит то, какой получится окраска детали. Если температура будет слишком низкой, то сопротивление электролита будет слишком высоким и для поддержания плотности тока трудно будет установить необходимое напряжение. Но устанавливать напряжение порядка 100 Вольт небезопасно в домашних условиях, поэтому лучше всего будет поддерживать правильную температуру – около -10°С. Если температура будет слишком высокой, то покрытие будет слабо держаться, и окрашивание будет мутного оттенка.

Анодная плотность

Процесс образования анодного покрытия идет довольно медленно. Если плотность будет слишком низкая, то слой будет хоть и относительно прочным, но мутно-белого цвета.

Оптимальной плотностью является 2-2,2 А на квадратный дециметр. Это обеспечит страховку в случае возможных ошибок. Не стоит увеличивать ток, так как на образце могут возникнуть дефекты. Увеличивать плотность тока можно только в случае, если электролит хорошо перемешивается и существует хороший отвод тепла от детали.

Катодная плотность

Катодную плотность тоже необходимо поддерживать в необходимых пределах, иначе деталь может повредиться, особенно если она больших размеров. Если размер катода будет слишком мал, то силовые линии тока будут распределяться неравномерно, и именно поэтому на детали могут появляться различные дефекты и пробоины. Поэтому используются катоды по размеру в два раза больше, чем поверхностная площадь образца.

Контакт детали с подвеской

Для достижения нужной силы тока деталь должна хорошо контактировать с подвеской. Иногда рекомендуется обматывать образец проволокой, но это ненадежно. Хороший зажим должен состоять из алюминиевой резьбовой контактной шпильки, это позволит тщательно прижать электрод к детали.

Анодирование алюминия и его виды

Помимо вышеперечисленных способов анодирования, применяются и другие виды: твердое, микродуговое и цветное.

В процессе твердого анодного окисления используют смесь нескольких электролитов, например, кислот. Данный процесс часто применяется для изготовления микропленок в промышленности, например, в машиностроении, изготовлении приборов и т.д, где высокая прочность изделия является необходимым требованием.

При микродуговом оксидировании происходит не только окисление поверхности металла, но и ряд других электрических процессов, за счет чего покрытия получаются очень качественные и с высокой способностью к адгезии.

Задача цветного анодирования очень проста – изменить цвет детали. Для этого применяют разнообразные методы:

• Метод адсорбции, во время которого деталь погружается в ванную с электролитом.
• Интегральное окрашивание. Во время этого процесса используется смесь электролита и органических солей.
• Интерференционное окрашивание. В этом методе создается специальный светоотражающий слой, что приводит к большему разнообразию цветовой гаммы.
• Электролитическое окрашивание (черное анодирование). Состоит из двух этапов – получения пленки, а затем ее погружение в кислый солевой раствор. Окраска полученного изделия в этом методе варьируется от черного до бронзового, поэтому такой вид окрашивания используется в различных областях строительства.

Анодированный алюминий: применение, методики анодирования

Анодирование — это электрохимический метод изменения поверхности металлов. Он защищает от коррозии, улучшает эстетичный вид, противостоит царапинам и является одним из самых долговечных покрытий узлов и деталей. Анодирование может быть выполнено для целого ряда материалов, но больше всего он применим для алюминия. Анодированный алюминий имеет высокие антикоррозионные и износостойкие свойства, поскольку в этом процессе повышается твердость, улучшается смазывающая способность и адгезия, а также цветовое оформление.

Что такое анодирование?

Для того чтобы подготовить алюминий к анодированию, поверхность сначала тщательно очищают и ополаскивают, а затем помещают в ванну с некоторым раствором электролита, таким как серная кислота. Он представляет собой электропроводящий раствор с большим количеством положительных и отрицательных ионов, которыми он будет обмениваться.

Положительный электрический заряд поступает к алюминию — аноду, а отрицательный заряд – к пластинам, размещенным в электролите. Электроток в этой цепи заставляет положительные частицы притягиваться к отрицательным пластинам, а отрицательные частицы движутся к алюминиевой детали.

Электрохимическая реакция вызывает образование пор на поверхности, когда избыток положительных ионов уходит. Эти поры образуют геометрически правильную структуру и начинают разрушаться в субстрат. Al на поверхности соединяется с отрицательно заряженными ионами O2, образуя оксид алюминия. Это называется барьерным слоем, который является защитой от химических реакций в этих местах. При подаче электрического тока создается регулярная структура пористости поверхности.

Чем дольше применяется ток, тем больше проникновение в эти столбцы. Для типичных не жестких покрытий глубина может составлять до 10 мкм. Как только этот уровень достигнут, и если цвет не требуется, процесс останавливается, и поверхность может быть запечатана простым промыванием в воде. В результате будет получена деталь с твердым, натуральным покрытием из Al2O3, способным противостоять химическому воздействию и очень устойчивая к царапинам. Al2O3 оценивается 9 из 10 по шкале твердости по Моосу, что означает второе место после алмаза и делает детали, например, посуду из анодированного алюминия, очень крепкой и долговечной.

Анодированный алюминий зеркальный и фактурный

Показания к анодированию алюминия

Хотя большинство марок Al имеют хороший внешний вид и коррозионную стойкость во многих случаях, иногда требуется дальнейшее повышение этих свойств. Это может быть достигнуто с помощью вышеназванного процесса. Следующие сплавы лучше всего подходят для получения анодированного алюминия:

• 5XXX серия;
• 6XXX серия;
• 7XXX серия.

Покрытие из оксида алюминия может не иметь требуемой степени защиты на некоторых сплавах. Кроме того, они могут иметь слой оксида алюминия после процесса анодирования, который оставляет нежелательный цвет, такой как непривлекательный желтый, коричневый или темно-серый.

Несмотря на то, что существуют некоторые вариации от каждого сплава к сплаву, вот краткий анализ анодирования по типу серии:

1. 1XXX – эта серия покрывает чистый Al. Он в этой серии может быть анодирован. Образующийся слой оксида алюминия, который образуется, является прозрачным и несколько блестящим. Поскольку нижележащий чистый Al является относительно мягким, обработанные предметы могут быть легко повреждены и не иметь механических свойств по сравнению с другими сериями Al-сплавов.
2. 2XXX – эта серия используется для обозначения Al, легированного медью. Медь в этих сплавах создает очень прочный и твердый Al -сплав. Хотя медь полезна для улучшения механических свойств Al, она, к сожалению, делает эти сплавы плохими кандидатами на анодирование, матовый цвет не дает привлекательности таким изделиям.
3. 3XXX – эта серия листового алюминия, легированного марганцем. В то время как анодированный слой обеспечивает достойную защиту Al подложки из марганца, он создает нежелательный коричневый цвет.
4. 4XXX – эта серия состоит из Al, легированного кремнием. Анодированный материал 4XXX хорошо защищен слоем оксида алюминия, созданным в процессе анодирования. Тем не менее, важно отметить, что серия 4XXX имеет темно-серый, почти черный цвет, которому не хватает эстетической привлекательности.
5. 5XXX – эта серия обозначает Al, который легирован марганцем. При анодировании сплавы 5XXX имеют в результате оксидный слой, который является прочным. Они превосходные кандидаты на анодирование, тем не менее, некоторые легирующие элементы, такие как марганец и кремний, должны находиться в пределах установленного диапазона для нормального протекания процесса анодирования.
6. 6XXX – эта серия была создана для Al, легированного магнием и кремнием. Эти сплавы являются отличными кандидатами для процесса, полученный оксидный слой прозрачен и обеспечивает превосходную защиту. Поскольку сплавы 6XXX обладают отличными механическими свойствами и легко анодируются — алюминий анодированный данной серии часто применяется для конструкционных проектов.
7. 7XXX – эта серия легированного Al использует цинк в качестве основного легирующего элемента. Очень хорошо подходит для процесса анодирования. Последующий оксидный слой прозрачен и обеспечивает отличную защиту. Если уровень цинка становится чрезмерным, оксидный слой, может стать коричневым.

Анодированный алюминий “под золото” и “под серебро”

Методики и технология анодирования

Существует несколько видов анодирования Al, каждый из которых имеет уникальное анодное покрытие:

1. Стандартное анодирование, более известное как тип II, основано на военной спецификации MIL-A-8625.
2. Жесткое анодирование в твердом покрытии, также известное как тип III, использует процесс, аналогичный типу II, но приводит к получению гораздо более толстого и плотного покрытия, что значительно повышает стойкость к истиранию и коррозии. Твердое анодирование создает очень толстое твердое покрытие, которое проникает в обработанный алюминий — половина защитного оксидного слоя проникает в поверхность, а другая половина накапливается на ней.
3. Микрокристаллическое анодирование улучшает другие процессы, создавая покрытие с молекулами, упакованными в регулярно упорядоченный повторяющийся узор, поскольку молекулы располагаются случайным образом. Микрокристаллические анодно-алюминиевые покрытия также обеспечивают более высокую термодинамическую стабильность, чем другие, а также более низкую степень растворимости при воздействии агрессивных химикатов.

Растворы анодирования хорошо известны благодаря образованию пор в покрытии Al. Эти поры поглощают красители, а также сохраняют смазки, если таковые имеются. Кроме того, они обеспечивают участки, через которые металл может легко подвергаться коррозии. Для повышения коррозионной стойкости и удержания красителя обычно применяется уплотнение. Несколько методов уплотнения, которые используются, включают использование теплого и холодного анодирования.

Теплое анодирование

Метод теплого анодирования, включает длительное погружение Al в кипящую горячую воду, которая была деионизирована или находится в форме пара. Этот метод не очень дорогой, так как он снижает износостойкость только на 20 процентов. Оксид превращается в гидратированную форму, и в результате набухание снижает поверхностную пористость.

Альтернативой первому методу является никель фторидный метод, который, хотя и предотвращают коррозию, но делает анодированный Al более мягким. Этот процесс холодной сварки, включающий добавление фторидного никеля к анодированному Al. Ионы фтора попадают в поры, которые служат местом для механизма обмена. Попадая в поры, ионы вызывают сдвиг рН и осаждение ионов никеля. Образующийся гидроксид никеля затем блокирует устье пор, эффективно герметизируя пленку. Далее происходит медленный этап, при котором вода из атмосферы диффундирует в пленку, вызывая блокирование пор, и в конечном итоге получается эффективная герметизирующая пленка.

Для лучшей устойчивости к коррозии и засолению анодные, покрытия обычно герметизируют 5-процентным раствором дихромата калия. Растворы работают при температуре кипения, и погружение происходит примерно на 15 минут. При рН около 5-6 происходит поглощение хромат-ионов, что обеспечивает гидратацию покрытия. Герметики с дихроматным покрытием не так устойчивы к окрашиванию по сравнению с другими методами герметиков.

Анодированные алюминиевые болты разных цветов

Холодное анодирование

Комнатная температура или холодное уплотнение дает преимущество перед предыдущими уплотнениями, потому что оно работает при 18-20 С. Хотя это снижает стоимость энергии для уплотнения, оно отличается от высокотемпературных и среднетемпературных уплотнений. Типичные составы химического состава для холодного запечатывания основаны на никель-фторидной основе, которая служит для закупоривания пор при одновременном травлении поверхности анодного покрытия. Это действует как метод очистки для улучшения сцепления и адгезии, уменьшая при этом тенденцию к образованию пыльной структуры. Контроль холодного уплотнения является более сложной задачей, чем уплотнения горячей воды, и иногда требуется промывка горячей водой после уплотнения, чтобы помочь вылечить уплотнение и обеспечить немедленное тестирование качества.

Процессы холодной герметизации совершенствуются, чтобы соответствовать стандарту автомобильной промышленности для герметизации с высокой щелочной стойкостью при pH 13,5, что всегда было проблемой анодированных поверхностей, подверженных воздействию химических жидкостей во время мойки автомобилей.

Применение анодированного алюминия

Анодирование не только увеличивает долговечность Al -листа, но и повышает визуальную привлекательность. Слои оксида, добавленные путем анодирования, улучшают поверхность Al для красителей, клеев и красок. Эта способность обеспечивает превосходный внешний вид изображения с постоянным качеством.

Использование для анодированного алюминия:

• наружный металлический каркас на зданиях;
• посуда из анодированного алюминия премиум-класса;
• материал каркаса для уличной мебели и декоративных элементов;
• защитный корпус для современных компьютерных систем;
• защитный корпус для современной бытовой техники;
• шильдики из анодированного алюминия.

Технология анодирования алюминия в домашних условиях

Анодирование алюминия в домашних условиях

Анодирование в домашних условиях может быть полезным для таких проектов, как защита металлических семейных реликвий, старых украшений или если нужно получить посуду из анодированного алюминия.

Во время этого процесса требуется выполнять все меры предосторожности при работе с опасными химическими веществами, такими как щелочь и серная кислота, поскольку они могут вызвать химические ожоги при неправильном обращении.

Алгоритм изготовления посуды из анодированного алюминия в домашних условиях:

1. Для начала выбирают небольшие алюминиевые предметы, например, ложки или чашки, которые будут погружаться в небольшое количество кислоты, во время процесса они выполняют роль анода.
2. Подбирают пластиковую ванну необходимого объема, чтобы детали были полностью покрыты раствором. Конструкция должна быть твердая и долговечная.
3. Приобретают краску для одежды в любом магазине, например, в Москве в отделах химтоваров. Во время процесса анодирования можно покрасить металл практически в любой цвет с помощью стандартного тканевого красителя от желтого до черного. Это процесс, который Apple использует для окраски iPod. Так же можно купить специальный краситель для анодирования, который дает лучшие результаты.
4. Приобретают предметы, необходимые для анодирования: обезжириватель,
   два свинцовых катода достаточно длинных, рулон алюминиевой проволоки,
   дистиллированная вода, пищевая сода, резиновые перчатки. Для анодирования понадобится 5л серной кислоты (аккумуляторной кислоты), щелочи и постоянный источник питания не менее 20 вольт, который должен работать, как постоянный источник питания.
5. Проводят очистку детали с мылом и водой, а затем обезжиривание.
6. Разводят щелочь в воде, чтобы создать чистящий раствор. В небольшой пластиковой ванне смешивают 44 мл щелочи в 3,8 л дистиллированной воды.
   Надев резиновые перчатки, помещают предмет в раствор и оставляют на 3 минуты, затем снимают и тщательно промывают теплой водой.
7. Устанавливают на куске фанеры анодирующую ванну в хорошо проветриваемом помещении. Гараж с открытой дверью или сарай с открытыми дверями и окнами обычно подходит для этого процесса. Температура в помещении должна быть 16 до 22 С.
8. Включают источник питания на невоспламеняющемся материале, например, бетон.
9. Подключают положительный провод от зарядного устройства к алюминию, а отрицательный к алюминиевому проводу, подключенному к 2 свинцовым катодам.
   Устанавливают свинцовый катод на каждой стороне резервуара. Проводят алюминиевую проволоку между катодами и соединяют их вместе на маленькой деревянной доске. Убеждаются, что провод, соединяющий анод, не касается свинцовых катодов.
10. Делают 1: 1 смесь дистиллированной воды и аккумуляторной кислоты в пластиковой ванне, предварительно надев маску или респиратор. Во время работы должна функционировать приточно–вытяжная вентиляция. Сначала наливают воду, затем очень тонкой струйкой кислоту. Если случайна пролита кислота, место нужно обработать пищевой содой.
11. Подключают алюминиевые провода к источнику питания (ИП). Провод, который ведет от анода, должен подключаться к положительной клемме на ИП. Провод, идущий от выводных катодов, должен подключаться к отрицательной клемме ИП
    Включают источник питания. Режим анодирования 12 ампер на каждые 0,09 квадратных метров материала, время – 45 минут. Процесс сопровождается выделением пузырьков окисления. Анод также начнет менять цвет, становясь коричневым, затем желтым.
12. После получения посуды из анодированного алюминия, отключают источник тока, промывают деталь дистиллированной водой и помещают ее в теплую ванну с красителем на 15 минут.

Можно проводить процесс без окрашивания, тогда переходят к кипячению детали в дистиллированной воде в течение 30 минут.

Где применяют анодированный алюминий?

Свойства анодно-окисного покрытия на алюминии являются уникальными среди других покрытий. Поэтому они нашли широкое применение в самых различных сторонах человеческой жизни.

Анодированный алюминий как основа для окраски

Это было первое промышленное применение анодных покрытий после изобретения анодирования алюминия (в хромовой кислоте) в двадцатых годах прошлого столетия. Это была стандартная обработка поверхности алюминиевых (дюралевых) деталей самолетов, и она до сих пор прописана в стандартах, например, в современном британском военном стандарте DEF STAN 03-24/3. Эта комбинация органического покрытия с хромовым анодным покрытием дает максимальный срок службы для слоя краски на защитном покрытии и обеспечивает защиту металлу даже после повреждения краски.

Сернокислые анодные покрытия с бихроматным наполнением также применяют в качестве защитного слоя и основы для нанесения органических красок. Такое защитное покрытие имеет долгий срок службы, в том числе, в морской воде.

Анодированный алюминий – защита от коррозии

Неокрашенное хромовое анодное покрытие имеет высокое сопротивление коррозии, в том числе в соляной среде. Его применяют для защиты от коррозии алюминиевых деталей самолетов, когда их нельзя окрашивать. Сернокислые анодные покрытия с гидротермическим наполнением широко применяют для коррозионной защиты алюминиевых конструкций в морской и промышленной атмосферах. В последние десятилетия анодные покрытия, бесцветные и цветные, массово применяют для наружных и внутренних строительных материалов и деталей, в том числе, окон, дверей, фасадов зданий, внутренних перегородок и перил.

Военные алюминиевые конструкции и детали машин, особенно те, которые должны выдерживать длительные сроки хранения и работать, в том числе, в тропиках и морской среде, также чаще всего защищают анодными покрытиями.

Анодированный алюминий в дизайне

Благодаря способности анодных покрытий поглощать красители, получают широкий спектр «цветного алюминия». Этот метод называют абсорбционным и он широко применяется для различных алюминиевых изделий – литых, прессованных, штампованных. Более прочное цветное покрытие – электролитическое – получают в различных электролитах, большинство – в растворах солей никеля, кобальта и олова. Его «ассортимент» цветов значительно уже, чем у адсорбционного, но достаточно разнообразен.

Анодированный алюминий – чистые руки

При применении  алюминия  без анодного покрытия, например, для изготовления лестниц, кресел, перил или поручней, часто можно услышать жалобы, что алюминий оставляет серые следы – «пачкается».

Анодирование полностью решает эту проблему и применяется, например, для всех алюминиевых деталей в поездах, автобусах, троллейбусах и трамваях. Алюминиевые вязальные спицы завоевали популярность именно благодаря анодированию: они перестали пачкать пальцы.

Важную роль для достижения этого свойства анодированного алюминия играет наполнение пор анодного покрытия.

Анодированный алюминий в отражателях прожекторов    

Сернокислое анодирование применяют для защиты поверхности отражателей прожекторов. Первоначальная небольшая потеря в отражательной способности считается приемлемой, так это состояние будет сохраняться годами, тогда как незащищенный алюминий будет постоянно корродировать и снижать способность отражать свет. Кроме того, анодированный алюминий намного легче чистить, чем обычный незащищенный алюминий.

Анодированный алюминий в тепловых отражателях

Анодирование давно применяют для алюминиевых нагревательных рефлекторов – их можно встретить в каждом доме. Их поверхность легко чистить и они выдерживают даже влажность ванных комнат. Эффективность анодированного алюминия как отражателя теплового излучения обеспечивается тем, что толщина анодного покрытия составляет всего около одного микрона. Теплоотражательные свойства более толстых анодных покрытий применяют при изготовлении охлаждающих радиаторов-«гребенок» в электронных приборах, в том числе, в каждом компьютере. Для повышения тепловой излучательной способности анодного покрытия его часто окрашивают в черный цвет.

Анодированный алюминий в борьбе с трением и износом

Анодное покрытие намного тверже, чем основной алюминий, поэтому сопротивление износу и «анти-маркость» изделия повышаются значительно. До того как стали применять гидротермическую гидратацию анодного покрытия, широко применяли его физическое наполнение маслами, воском и тому подобными веществами. Наполнение анодного покрытия смазочными маслами нашло применение в тех инженерных решениях, где на заданных поверхностях нужна постоянная смазка. Широкое применение это нашло в алюминиевых поршнях бензиновых и дизельных двигателей. Применяют также наполнение анодного покрытия графитовыми суспензиями. Твердое анодное покрытие с обычной толщиной от 40 до 60 мкм  успешно применяют на деталях различных машин, например, гидравлических и пневматических цилиндрах.

Анодированный алюминий как электрический изолятор

Хотя анодное покрытие и является хорошим электрическим изолятором, опасность местного пробоя электричества из-за мелких дефектов ограничивает применение анодированных алюминиевых проводов. Однако анодированную алюминиевую ленту уже много лет применяют для некоторых типов трансформаторов, когда важно уменьшить их вес. Анодное оксидное покрытие намного лучше сопротивляется воздействию тепла, чем органические электроизоляционные материалы, поэтому часто его выбирают для работы при высоких температурах.

Статья по анодированию алюминия переменным током

Анодирование алюминия – это образование особенного защитного покрытия на поверхности изделий электрическим методом. Оксидные пленки, которые образуется при этом процессе, имеют толщину от 5 до 25 мкм и надежно защищают металл от коррозии. Их же используют как основу для лакокрасочных покрытий. Данную процедуру могут применять и в декоративных целях. Перед тем как проводить анодирование постоянным током, деталь предварительно обезжиривают ацетоном и раствором едкого натра.

Для проведения процесса анодирования алюминия нужно приготовить два насыщенных раствора – поваренной соли и питьевой соды. Делают их в течение не менее получаса, иногда помешивая получившийся раствор. После этого растворы отстаиваются в течение пятнадцати минут и фильтруют. Затем нужно приготовить электролит, смешав девять объемных частей питьевой соды с одной объемной частью раствора соли.

Перед тем как проводить анодирование деталей, нужно тщательно зачистить наждачной бумагой или напильником, а потом обезжирить. После этого нужно провести химическое полирование. Для этого алюминиевая деталь помещается на десять минут в состав из 75 объемных долей ортофосфорной кислоты и 25 серной кислоты. После полирования деталь нужно промыть и опустить в ванную, которая заполнена 20%-нам раствором серной кислоты. Затем ее можно погружать в раствор электролита. Положительный заряд источника тока присоединяется к детали, а отрицательный – к токопроводящей емкости с электролитом. Анодировка длится обычно примерно 90 минут. Окончательным этапом является уплотнение пор пленки, которые уплотняются после кипячения детали в воде примерно в течение двадцати минут.

Анодированные детали имеют серый, золотистый, оливковый, черный или коричневый оттенок и незначительную приятную шероховатость. Качество анодировки можно проверить следующим образом: по анодированной поверхности нужно провести черту химическим карандашом. Если черта не смоется проточной водой, то процедура выполнена хорошо.

Анодирование переменным током

Если анодировать деталь не постоянным током, как описано выше, а переменным, то все подготовительные и заключительные операции нужно проводить так, как уже было описано. Различие состоит в том, что анодироваться должны сразу две детали. Если есть всего одна деталь, то в качестве второго электрода нужно использовать болванку или лист из алюминия. При переменном напряжении 10-12 В можно добиться такой же плотности тока, как и при постоянном токе. Время анодирования при этом составляет 25-30 минут.

При анодировании деталь можно окрасить. Делается это в растворе анилинового красителя. Когда проводится цветное анодирование, красящий раствор должен содержать 15 грамм красителя и 1 миллиграмм уксусной кислоты на литр воды. Окрашивание должно проводиться в подогретом растворе. Деталь нужно выдерживать в растворе красителя не менее 10-15 минут. Для того чтобы закрепить окраску, покрашенную деталь нужно выдержать в кипящей воде в течение 1-1,5 минут.

Зачем анодируют алюминий

Зачем анодируют алюминий – подробный анализ

Зачем анодировать алюминий? Чтобы ответить на этот вопрос, предлагаем рассмотреть подробнее преимущества анодирования для алюминия – самого популярного материала при изготовлении профиля для светодиодных лент.

Чем обладает анодированный профиль для светодиодной ленты?

Одной из причин уменьшения срока службы металлических изделий, в том числе изделий из алюминия, является коррозия. Это повреждение защитной пленки, которая образуется при контакте металла с кислородом, ведущее к окислению металла и постепенному его разрушению.

Если обработать металл методом анодирования, он становится устойчивым к коррозии и агрессивному воздействию внешних факторов. Оксидная анодированная пленка обеспечивает алюминию несколько преимуществ:

• Высокие защитные свойства от внешних воздействий, в том числе механических;
• Ровную и однородную поверхность, что делает изделия более эстетичными;
• Защитная пленка надежно держится на поверхности, без отслаивания и появления трещин;
• Покрытие устойчиво к солнечным лучам;
• Нет специальных требований к уходу за анодированным изделием;
• Мелкие повреждения (царапины и полосы) на поверхности становятся незаметными;
• Анодирование позволяет выбрать толщину защитной пленки, желаемый оттенок поверхности, а также матовый или глянцевый эффект;
• Изделия из анодированного алюминия могут устанавливаться в местах с повышенной влажностью, в том числе на улице.

Анодированный профиль для светодиодной ленты выглядит благородно и эстетично, что позволяет ему стать гармоничной деталью даже самого респектабельного интерьера. Высокая прочность и надежность покрытия обеспечивают долговечность и практичность самих осветительных конструкций.

Как осуществляется анодирование алюминия?

Анодирование – это химический процесс, состоящий из нескольких этапов: обезжиривания, травления, нейтрализации, нанесения защитной анодированной пленки, добавления красителя, уплотнения. Оно делится на холодное (проводится при температуре от +10°C до -10°C) и теплое анодирование (диапазон температур 15-20°C). Добросовестные фабрики выбирают метод холодного анодирования, который обеспечивает весь спектр защит для металла.

Продукция ведущих производителей профилей для светодиодных лент обязательно анодируется. Яркий пример – профили компании Arlight, например, новые встраиваемые и накладные профили S-2 LUX, известные своей прочностью и долгим сроком службы.