Анодированный алюминий: технологии и преимущества
Анодированный алюминий (anodized aluminum) – металл с покрытием, которое способно предупреждать окисление алюминия на открытом воздухе и защищать его от возможных механических повреждений. Анодированное покрытие делает алюминиевое изделие, например, лист из алюминия или алюминиевый швеллер, пригодным к окрашиванию.
Способы анодирования
Анодирование алюминия или анодное окисление – процесс создания на поверхности металла оксидной пленки. В общих чертах техническая операция происходит так: алюминиевое изделие погружают в ХотСтилость с кислым электролитом, чаще всего это раствор (250-300 г/л) 20% серной кислоты, и соединяют с положительным полюсом источника тока плотностью 10-50 мА/см2 при напряжении источника до 100 В. Температурный диапазон проведения процесса может колебаться от -20оС до +20оС. Выбранная температура оказывает непосредственное влияние на плотность и оттенок будущего оксидного слоя: при плюсовой – слой рыхлый и тонкий, легко поддается окрашиванию любым красителем; при минусовой – слой толстый с естественной окраской (желтые тона).
В производственных условиях анодирование проводят тремя способами:
Преимущества алюминия с анодированным покрытием
Алюминий обладает отличными техническими свойствами: высокая тепло- и электропроводимость, достаточная стойкость к коррозии, легкость механической обработки. Прибегают к анодированию с целью повысить устойчивость металла к коррозии для возможности эксплуатации в агрессивных средах.
Характеристики анодированного алюминия:
- повышенная стойкость к износу и коррозии;
- высокие теплоизоляционные показатели;
- повышенная устойчивость к атмосферным воздействиям;
- высокая светоотражающая способность;
- не подвержен образованию трещин и шероховатостей на поверхности;
- устойчивость к повышенным нагрузкам;
- декоративный внешний вид;
- длительный срок эксплуатации;
- легкость в обработке.
Стоит отметить, что анодированный алюминий – экологически чистый материал, который даже под воздействием УФ-лучей не выделяет вредные газы.
Применение анодированного алюминия
Устойчивость к повышенным нагрузкам и легкий вес делает анодированный алюминий отличной альтернативой тяжелым металлам при возведении металлоконструкций.
А благодаря устойчивости к агрессивным средам анодированный алюминий востребован в судостроении – профили судовых иллюминаторов изготавливают только из анодированного алюминия. Кроме этого, детали из алюминия, который был подвержен анодированию применяют в:
- светотехнике;
- дизайне и архитектуре;
- строительстве: остекленение фасадов, крыш и т.д.;
- производстве бытовых приборов, акустических систем;
- производстве мобильных устройств;
- мебельном производстве.
Незаменим анодированный алюминий для эксплуатации в агрессивных вредах.
Интересный факт: Библиотека Нью-Бодлеан, что в Оксфорде, была построена в 30-х годах прошлого столетия. Элементы здания из анодированного алюминия до сих пор находятся в отличном состоянии.
Заказать и купить анодированные алюминиевые листы Вы можете в нашей компании ХотСтил. Мы реализуем алюминиевые листы из сплава EN AW-5005, алюминиевые трубы из сплава EN AW-6060, алюминиевые профили из сплава EN AW-6060 и гарантируем качество изделий. Вся продукция поставляется с соответствующей документацией.
Анодированный алюминий: Всё что нужно знать
Анодирование — это процесс нанесения декоративного и прочного слоя на основной материал, повышающий его способность противостоять коррозии и другим факторам окружающей среды.
Алюминий — один из наиболее подходящих металлов для анодирования, а полученный результат известен как анодированный алюминий.
Но как происходит анодирование алюминия, и в чем его преимущества перед обычным алюминием?
При анодировании алюминий подвергается электролизу для формирования гладкого и защитного оксидного слоя на поверхности алюминия, который улучшает его антикоррозийные свойства и одновременно улучшает его эстетический вид.
В этой статье представлено подробное руководство по анодированному алюминию с обсуждением его процесса, преимуществ и областей применения.
В конце перечислены другие металлы, подходящие для процесса анодирования, и преимущества анодированного алюминия для применения в лазерной гравировке.
Что такое анодированный алюминий?
Анодирование — это химический процесс, в результате которого на поверхности заготовки образуется защитный слой.
Анодирование алюминия обычно выполняется с помощью процесса электролиза, в котором оксиды из электролита осаждаются на алюминиевую заготовку.
Алюминиевая заготовка соединяется с анодом, а такие материалы, как нержавеющая сталь, свинец или графит, соединяются с катодом, и вся система погружается в электролит, например, серную кислоту.
Прохождение высоковольтного электрического тока через эту систему приводит к разложению электролита.
Оксидные ионы из электролита осаждаются на алюминиевой заготовке, образуя анодный слой, который защищает от коррозии и повышает ее эстетическую ценность.
Процесс анодирования алюминия
Процесс анодирования алюминия можно разделить на пять различных этапов: очистка, травление, анодирование, покраска и герметизация.
Как правило, для перемещения крупногабаритных заготовок с одного этапа на другой используется мостовой кран, а мелкие заготовки обрабатываются вручную.
Очистка заготовки
Первым шагом в процессе анодирования является очистка заготовки для удаления жира и масел с алюминиевых структур путем погружения их в ванну с моющим средством на основе кислоты или щелочи.
Этот этап играет важную роль в определении качества анодирования, поскольку любые остатки влаги или ионов, могут привести к появлению крошечных белых пятен на поверхности алюминиевой заготовки.
Помимо пятен, частицы пыли и грязи на поверхности могут привести к неравномерному травлению в процессе анодирования.
Травление заготовок
После очистки заготовки подвергаются травлению в отдельной ванне, состоящей из каустического или кислотного травильного раствора, который удаляет тонкий слой алюминия, создавая однородную поверхность.
Травление удаляет все мельчайшие дефекты, имеющиеся на поверхности, в результате чего получается однородная и гладкая поверхность.
После завершения процесса травления заготовку извлекают из травильного раствора и тщательно промывают в десмутирующем растворе, чтобы удалить все остатки травления.
Анодирование заготовки
Этап анодирования включает в себя погружение конструкций в емкость для анодирования, содержащую электролит.
Через резервуар пропускается электрический ток силой от 30 до 300 А/м2, в результате чего на поверхности алюминия образуется анодный оксидный слой.
Величина тока зависит от концентрации электролита и общей площади алюминиевой структуры.
В ходе этого процесса выделяется большое количество тепла, поэтому необходимо поддерживать электролит в охлажденном состоянии.
После этого этапа заготовка промывается в деионизированной воде для удаления с ее поверхности остатков ионов, что гарантирует отсутствие пятен.
Добавление цвета к анодированной заготовке
Полученный анодный слой является пористым, что делает его идеальным для последующих процессов, таких как окрашивание и покраска.
Это повышает эстетическую ценность заготовки и одновременно обеспечивает дополнительную защиту от неблагоприятных условий окружающей среды.
Герметизация анодированной поверхности заготовки
После завершения всех этапов процесса анодирования заготовка погружается в раствор ацетата никеля для заполнения пор и герметизации оставшихся полостей на поверхности материала.
В результате окончательный анодный слой получается непористым, гладким и однородным.
Преимущества анодирования алюминия
Анодирование алюминия имеет множество преимуществ, которые делают его пригодным для различных промышленных применений.
Увеличение долговечности
Защитный оксидный слой на анодированных алюминиевых конструкциях устойчив к коррозии и обладает высокой прочностью, что улучшает механические свойства и обеспечивает длительный срок службы.
Этот слой водонепроницаем и защищает от экстремальных условий окружающей среды.
Способность выдерживать суровые климатические условия, такие как дождь, жара, влага и т.д., делает анодированный алюминий идеальным для строительной индустрии.
Простота обслуживания
Защитный слой повышает долговечность алюминиевой заготовки, сводя к минимуму риск износа и уменьшая необходимость в частом обслуживании.
Анодированные поверхности, устойчивы к царапинам и налету, их можно очищать простым раствором моющего средства и мягкой тканью.
Доступность нескольких цветов
Пористая поверхность анодированного алюминия подходит для нанесения красок и покрытий для улучшения эстетики заготовки.
В результате анодированный алюминий может иметь различные цвета и оттенки.
В отличие от других видов отделки, анодирование алюминия позволяет ему сохранять металлический блеск.
Низкая стоимость
Анодирование алюминия — это низкозатратный процесс с минимальными требованиями к обслуживанию, что снижает общую стоимость процесса.
Этот аспект делает его идеальным для различных применений – от любительских проектов до крупных промышленных изделий.
Безопасность
Процесс анодирования относительно безопасен, однако неправильное обращение с электролитом серной кислоты может быть опасным, поэтому важно соблюдать правила безопасности во время процесса.
Анодный слой, образующийся в результате процесса, не реактивен, не токсичен и термостоек вплоть до температуры плавления алюминия 660,3°C (933,45 K), что делает его безопасным для окружающей среды даже в суровых условиях.
Применение анодированного алюминия
По сравнению с другими металлами, анодированный алюминий легче, дешевле и обладает отличной износостойкостью, что делает его пригодным для архитектурного применения.
Его высокая прочность и легкий вес делают его популярным в транспортных средствах и коммунальном оборудовании.
Привлекательный и долговечный анодный слой делает анодированный алюминий пригодным для изготовления потребительских товаров, таких как тумблеры, брелоки, вывески и т.д.
Отраслевые применения анодированного алюминия:
Индустрия | Способ применения анодированного алюминия |
Инфраструктура | Экстерьеры и интерьеры зданий, панели лифтов, вывески магазинов |
Автомобили | Двери и рамы, колесные колпаки, шильдики |
Железные дороги | Рамы и опоры |
Аэрокосмическая промышленность | Рамы |
Потребительские товары | Телевизоры, часы, сундуки для хранения, кухонная утварь |
Коммунальная техника | Холодильники, вентиляционные отверстия систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, сушильные машины |
Другие материалы, которые могут быть анодированы:
Помимо алюминия, некоторые другие металлы также могут подвергаться процессу анодирования для повышения их долговечности.
Магний
Анодированный магний используется в основном в качестве грунтовки в красках и красителях.
Ниобий
Анодирование ниобия делает его пригодным для использования в ювелирных изделиях и монетах.
Тантал
Тантал, редкоземельный металл, используется в производстве электрических компонентов, таких как конденсаторы, после прохождения процесса анодирования.
Титан
Титан — один из самых прочных металлов на земле.
После анодирования его механические свойства усиливаются, что делает его пригодным для использования в ювелирных изделиях, обручальных кольцах, имплантатах и военной технике.
Цинк
Хотя чистый цинк редко подвергается анодированию, цинковые сплавы анодируются для создания высококоррозионного оксидного слоя, повышающего их долговечность.
Лазерная гравировка анодированного алюминия
Лазерная гравировка анодированного алюминия — это процесс использования высокоэнергетического лазерного луча для испарения краски и обнажения находящейся под ней анодированной поверхности.
В результате на поверхности анодированного алюминия образуется высококонтрастный постоянный след, а выполнение нескольких проходов может еще больше усилить контраст, отбеливая выгравированный рисунок.
Лазерные граверы, можно использовать для гравировки анодированного алюминия, создавая желаемый рисунок на поверхности заготовки.
По сравнению с лазерной гравировкой алюминия, анодированный алюминий легче гравировать, поскольку лазерный луч испаряет неметаллический слой краски, а не металл.
Это устраняет необходимость в мощном волоконном лазере, делая возможным гравировку анодированного алюминия с помощью маломощного диодного лазера или лазера CO2.
Некоторые из распространенных применений лазерной гравировки анодированного алюминия включают нанесение штрих-кодов, табличек, QR-кодов и т.д.
Заключение
Анодирование алюминия повышает его способность противостоять суровым условиям, образуя защитный слой на поверхности алюминия.
Это универсальный материал для различных промышленных и строительных применений, требующих легкого веса и высокой прочности.
Кроме того, анодирование алюминия позволяет легко обрабатывать его лазером, что делает его одним из самых популярных металлов, используемых в лазерной гравировке.
Срок службы заготовок из анодированного алюминия обычно составляет от 10 до 20 лет, в зависимости от толщины и качества анодированной поверхности.
Анодированный слой на алюминии может быть поврежден при контакте с сильными кислотами, щелочами и острыми металлическими инструментами.
Анодированный алюминий является водостойким, что делает его пригодным для использования в морских условиях.
Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «Как обрабатывать алюминий: Все, что вам нужно знать! [часть 1 из 2]» и «40 интересных фактов о металлах».
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
Анодированный алюминий: ответы на 10 важных вопросов
Вы, вероятно, видели изделия из анодированного алюминия в своей повседневной жизни. Анодирование — это простой способ защитить алюминий от коррозии и придать ему яркий цвет. Вы найдете эту отделку на спортивном инвентаре, автомобильных деталях, портативных устройствах и широком спектре других продуктов.
Если вам интересно, является ли анодирование лучшим способом отделки алюминиевых изделий, или хотите узнать больше о процессе и его преимуществах, эта статья для вас.
Здесь мы отвечаем на некоторые из наиболее часто задаваемых вопросов об анодировании алюминия, чтобы помочь вам решить, подходит ли этот процесс для вашей продукции.
Содержание
1) Что такое анодированный алюминий?
Воздействие на металл определенных сред, таких как воздух и влажность, приводит к образованию слоя оксида металла на открытой поверхности. В большинстве случаев оксидный слой является пассивным, что означает, что он больше не реагирует с окружающей средой так, как это делает чистый металл. Ржавчина, которая образуется на железе, когда оно остается незащищенным, является одним из примеров этого.
Подобно железу и другим металлам, алюминий естественным образом образует слой оксида при контакте с воздухом или влагой. Однако, в отличие от железа, образующийся слой оксида не является чешуйчатым или чрезмерно пористым и служит защитным экраном, предотвращающим дальнейшее окисление алюминия.
Другими словами, алюминий создает свой собственный тонкий барьер против коррозии, слегка подвергаясь коррозии. Это похоже на то, как человеческая кожа загорает, чтобы защитить себя от дальнейшего повреждения, вызванного солнечными лучами или другим ультрафиолетовым светом.
Когда вы анодируете алюминий, он проходит через процесс, который утолщает этот естественный защитный слой оксида. Анодирование улучшает свойства оксидного слоя, и эти свойства рассматриваются по одному в следующих разделах.
2) Как работает процесс анодирования?
Вопреки здравому смыслу, процесс анодирования не требует, чтобы технические специалисты наносили продукт на алюминиевую поверхность. Как объяснялось ранее, в этом процессе используется реакция, которая естественным образом происходит на алюминии при контакте с определенными элементами, и поднимает его на ступеньку выше.
После того, как алюминий прошел процесс формовки — например, экструзию — полученная алюминиевая деталь погружается в электролитическую ванну. При погружении в жидкость к ванне прикладывается электрический ток большой силы и низкого напряжения. Химическая реакция окисления происходит, когда ток проходит через алюминий, образуя оксидный слой, более толстый, чем естественный.
3) Повышает ли анодирование износостойкость?
Да, анодирование повышает износостойкость. Оксидный слой, образующийся на поверхности алюминия, обладает керамическими свойствами, одним из которых является повышенная износостойкость по сравнению с самим алюминием. Анодированный алюминий лучше, чем необработанный алюминий, устойчив к вмятинам и царапинам, обеспечивая более прочную отделку.
4) Повышает ли анодирование коррозионную стойкость?
Да, это так. Подобно естественной пассивной оксидной пленке, толстый слой оксида, полученный в процессе анодирования, также повышает коррозионную стойкость. Пассивная пленка в значительной степени химически инертна и не разрушается и не подвергается коррозии в окружающей среде.
В результате анодированный слой защищает нижележащий алюминий от коррозии. Анодированный алюминий имеет более толстый пассивный слой, чем естественно пассивированный алюминий, что означает, что он более устойчив к деградации и последующей коррозии.
5) Как окрашивать детали из анодированного алюминия?
Еще одним преимуществом анодирования алюминия является то, что поверхность металла становится пористой. Благодаря микропорам анодированный алюминий идеально подходит для нанесения красителя — они действуют как колодцы, в которых может скапливаться краска.
После нанесения красителей поры могут быть запечатаны, в результате чего цвет встраивается в оксидный слой. Поскольку краска теперь является частью этого пассивного слоя, она не выцветает и не отслаивается, обеспечивая прочную, долговечную и элегантную отделку.
6) Улучшает ли анодирование адгезию грунтовок и клеев?
Да, по той же причине, что анодированный алюминий отлично поддается окрашиванию. Пористая поверхность анодированного алюминия означает, что клей или грунтовка имеют увеличенную контактную поверхность и лучшие места для «схватывания». Поры позволяют клею или грунтовке частично проникать в поверхность, в результате чего получается ровный слой клея или грунтовки с высокой адгезией, который с меньшей вероятностью отслаивается.
7) Улучшает ли анодирование теплоотвод?
Да, это так. Если предмет горячее, чем его окружение, он начнет остывать. Чем больше площадь поверхности горячего предмета, тем быстрее он рассеивает свое тепло. Анодированный алюминий имеет большую площадь поверхности, чем необработанный алюминий, и поэтому он более эффективно выделяет тепло.
Улучшенная теплопроводность или рассеивание тепла является результатом улучшенной конвективной теплопередачи и повышенной излучательной способности. На конвективный теплообмен, который представляет собой теплообмен между поверхностью и окружающим воздухом, в первую очередь влияет конструкция и в некоторой степени анодирование.
Лучистый теплообмен, также называемый коэффициентом излучения, происходит между двумя поверхностями и значительно улучшается при анодировании. Это свойство делает анодированный алюминий идеальным для небольших радиаторов, как описано в нашей статье о радиаторах из анодированного алюминия здесь.
8) Влияет ли анодирование на прочность алюминия?
Нет, это не так. Анодирование не повлияет ни положительно, ни отрицательно на прочность алюминиевого изделия. Процесс анодирования затрагивает только очень небольшой слой на поверхности алюминия, на шкале микрометров.
Поскольку основная часть алюминиевой детали остается неизменной, изделие сохраняет свойства, полученные в результате формовки и обработки перед анодированием.
9) Обладает ли анодированный алюминий высокой электропроводностью?
Нет, это не так. Алюминий сам по себе обладает высокой проводимостью; однако оксидный слой имеет физические и химические свойства, напоминающие керамику. Одной из основных характеристик керамики является электрическая изоляция.
Деталь из анодированного алюминия по-прежнему обладает ограниченной электропроводностью при контакте, так как оксидный слой очень тонкий, но проводимость значительно ниже по сравнению с необработанным алюминием. Несмотря на то, что существуют обходные пути, вы можете рассмотреть возможность другой обработки ваших алюминиевых изделий, если электропроводность является важным аспектом конструкции изделия.
10) В чем разница между анодированием типа II и типа III?
Процесс анодирования требует надлежащего выбора многих переменных: типа ванны, температуры, напряжения, силы тока и т. д. В связи с этим необходимы определенные спецификации, чтобы гарантировать стабильное достижение желаемого результата.
Наиболее распространенным способом определения различных типов анодирования является военная спецификация для анодных покрытий для алюминия и алюминиевых сплавов MIL-A-8625. В общих чертах, этот документ разделяет типы анодирования на Тип I, II и III.
Анодирование типа I, самый старый известный метод, выполняется в ванне с хромовой кислотой. Типы II и III производятся в серной кислоте.
Разница между типом II и типом III заключается в толщине образующегося оксидного слоя. Анодирование типа II, применяемое наиболее часто, имеет слой толщиной от 1,8 до 25 микрометров. Анодирование типа III, также известное как твердое анодирование и используемое там, где требуется повышенная износостойкость и коррозионная стойкость, состоит из оксидных слоев толщиной более 25 микрометров.
Следует ли анодировать алюминиевые профили?
Выбор того, следует ли анодировать алюминиевые профили, зависит от предполагаемого применения изделий. Как показано в этой статье, у анодирования есть как преимущества, так и недостатки.
Предположим, что вас больше всего беспокоит коррозионная стойкость и очень красивый металлический вид, или вы хотите улучшить коэффициент излучения или адгезию грунтовок или клея. В этом случае анодирование может быть идеальным для отделки экструдированных изделий.
Однако анодирование может быть не лучшим вариантом, если важна электропроводность или если на изделии должны быть выполнены дополнительные процессы формовки. Это может привести к растрескиванию оксидного слоя. Анодирование также немного увеличивает размеры изделия. Поэтому не рекомендуется, если вы работаете с очень жесткими допусками по размеру.
Если вы ищете альтернативу анодированию, вы можете рассмотреть возможность использования порошкового покрытия в качестве способа отделки алюминиевых изделий, придав им яркую окраску. Если матовое покрытие подходит для вашего применения, и вам нужна более повышенная долговечность и защита от выцветания под действием УФ-излучения, вы можете подумать о покрытии PVDF ваших алюминиевых изделий.
Зачем использовать жесткую анодированную конструкцию посуды
Уйен Ле / Getty ImagesВ этой статье
Использование твердой анодированной посуды
Преимущества и недостатки
Как хранить анодированную посуду
Риски для здоровья
Твердый анодированный алюминий используется в различной посуде. Этот процесс предохраняет металл от реакции с кислой пищей и обеспечивает твердую, гладкую поверхность, которая очень долговечна. Алюминий хорошо проводит тепло и является менее дорогим металлом.
Термин анодированный означает, что материал, такой как алюминий в кухонной посуде, был подвергнут электролитическому процессу, при котором контролировалось естественное окисление. Это включает в себя погружение алюминия в химическую ванну и подачу на него электрического тока, в результате чего из образовавшейся ржавчины на алюминии образуется оксид. Этот слой оксида упрочняет алюминий и делает его устойчивым к коррозии.
Твердое анодированное покрытие – это расширение процесса с использованием более высокого напряжения и более низкой температуры, в результате чего покрытие посуды становится еще более твердым и долговечным.
Использование твердой анодированной посуды
Анодированный алюминий имеет множество применений для потребительских товаров и промышленных строительных материалов. На оксид можно нанести цвет из-за его пористой природы. Этот легкий, прочный, устойчивый к коррозии и соли материал также используется в производстве электронного оборудования. Предполагается, что посуда или формы для выпечки с твердым анодированным покрытием имеют гораздо более прочную поверхность для приготовления пищи, чем некоторые другие антипригарные покрытия.
7 лучших наборов посуды с антипригарным покрытием 2023 года, проверенные и проверенные
Преимущества и недостатки
Вы можете использовать любую посуду в твердоанодированной кастрюле, и вам не нужно беспокоиться о том, что вы ее поцарапаете. Хотя он имеет гладкую поверхность, которая должна уменьшить прилипание, он не является полностью антипригарным. Некоторые продукты могут прилипнуть к поверхности, что затруднит ее очистку. Вы можете использовать эту посуду для жидкостей и подвижных продуктов. Если вам нужно почистить его, вы можете использовать обычное средство для мытья посуды или мягкую чистящую щетку, чтобы слегка удалить мусор. Следует полностью избегать использования агрессивных чистящих средств и материалов из стальной шерсти.
Как хранить анодированную посуду
Несмотря на то, что жесткая анодированная посуда имеет более прочное покрытие, за ней следует правильно ухаживать, в том числе правильно хранить, чтобы предотвратить появление царапин на поверхности или вмятин на кастрюлях. Существуют различные способы хранения посуды, в том числе использование полки для посуды, выделение места в шкафу или использование выдвижных полок внутри шкафа.
Специально обработанный алюминий в два раза прочнее нержавеющей стали. Хотя вы можете складывать несколько предметов друг на друга, вы не хотите ставить их поверх или внутрь других кастрюль и сковородок разных марок, так как твердая поверхность может повредить их.
Риски для здоровья
Есть опасения, что приготовление пищи на анодированном алюминии может представлять некоторый потенциальный риск для здоровья. Тем не менее, нет никаких убедительных научных исследований, которые предполагают, что это опасно.