Анодирование титана в домашних условиях: Анодирование титана в домашних условиях своими руками – холодный и теплый метод, домашняя обработка

Содержание

холодный и теплый метод, домашняя обработка

Анодирование титана в домашних условиях. Процесс анодного оксидирования поверхностей титановых сплавов. Преимущества и недостатки процедуры. Способы осуществления оксидного анодирования самостоятельно.

Анодированием металла называют электрохимическую обработку, в результате которой на поверхности объекта обработки образуется оксидная пленка. Барьерное покрытие прекрасно предохраняет изделие из титана от окислов и ржавчин, а также имеет декоративный внешний вид. Процедуру анодирования металлических сплавов можно осуществить самостоятельно, используя подручные средства.

Цель анодирования титана

В процессе анодирования изделие из титана покрывается оксидной пленкой, которая образуется из самого металла в результате электрохимической реакции.

Анодирование титанаАнодирование титана

Анодирование изделий из титана также называют анодным оксидированием. Если сравнивать анодирование в условиях промышленного производства с применением специального оборудования и самостоятельное покрытие оксидной пленкой, то, конечно, второй способ несколько уступает качеством результата. Но тем не менее металл, обработанный в домашних условиях, приобретает ряд неоспоримых преимуществ:

  1. Оксидная пленка выполняет защитные функции, не позволяя влаге проникнуть к металлической основе изделия. Барьер предотвращает образование коррозии, что продлевает сроки эксплуатации предметов быта из титанового сплава.
  2. Анодирование титана укрепляет поверхность изделия и делает его более устойчивым к различным видам внешних повреждений.
  3. Металлические изделия после анодного оксидирования частично или полностью теряют способность проводить электрический ток.
  4. Посуда с оксидным покрытием выдерживает длительный нагрев, обладает антипригарными свойствами и не выделяет токсичных веществ во время приготовлении пищи.
  5. Если изделие из титана прошло оксидную обработку, это не является препятствием к другим видам обработки посредством гальванизации.
  6. Регуляция силы тока и составляющих электролитической жидкости позволяют сделать оксидное покрытие не только более прочным, но и красивым. Применение красителей позволит придать изделию привлекательный внешний вид.

Анодирование титана в условиях производства позволяет провести более глубокую обработку деталей, однако даже в домашних условиях можно добиться повышения износостойкости металлических изделий.

Способы и методы

В домашних условиях обработку титана осуществляют с использованием холодной или теплой технологий.

Холодный метод

Согласно уравнению оптимальная температура, при которой необходимо осуществлять процессы анодирования по данной технологии, – 0 °C. Однако допустимы колебания от –10 до +10 °C. Именно при таких температурных нормах происходит образование прочной и целостной оксидной пленки на поверхности детали из титанового сплава. Холодный метод позволяет в домашних условиях провести процедуру твердого анодного оксидирования.

При правильной регулировке силы тока можно осуществить напыление с помощью гальваники, используя в качестве материала золото, медь или хром. Такое барьерное покрытие защитит изделия из титана от окислов и ржавчин, что продлевает срок его службы до нескольких десятков лет.

Главный недостаток такой технологии анодирования – невозможность дальнейшей покраски объекта обработки.

Теплый метод

Самый доступный метод для реализации в домашних условиях. Анодирование можно проводить при комнатной температуре воздуха.

Технология предусматривает использование органических красителей, благодаря которым металлу можно придать удивительно красивый декоративный вид. Подойдут как готовые красящие составы, так и подручные красители из домашней аптечки: йод, зеленка, марганцовка, йодинол и прочее.

К сожалению, такая технология не рассчитана на проведение твердого анодирования. Барьерные свойства оксидной пленки очень слабые, как и защита от механических повреждений. Однако при дальнейшем окрашивании оксидное покрытие проявляет высокие адгезивные способности. Эмалевые краски прекрасно сцепляются с таким покрытием, и в свою очередь обеспечивают изделию из титана надежную защиту от коррозии.

Анодирование титана в домашних условиях

В домашних условиях анодирование осуществляется по следующей схеме:

  1. В контейнер, который не обладает электропроводимостью (стекло или пластмасса), помещают электролит.
  2. Собирается электрическая цепь, где источником электрического тока с постоянным напряжением может выступать блок питания (аккумулятор).
  3. Изделие из титана, которое нужно обработать, подключается зажимом к положительному заряду, после чего помещается в резервуар с электролитическим раствором.
  4. К отрицательному заряду крепятся пластины из нержавеющей стали из свинца, после чего также погружаются в электролит.

Анодирование титана в домашних условияхАнодирование титана в домашних условиях

Если деталей, подключенных к «-», несколько, их необходимо расположить на одинаковом расстоянии от титанового сплава.

  1. Цепь активируется с помощью источника электрического тока, после чего деталь из титана начинает выделять кислород, способствующий образованию оксидного покрытия.

Не стоит забывать о предварительной подготовке изделия из титанового сплава к процедуре анодирования. Детали необходимо очистить от загрязнений и элементов ржавчины, после чего отполировать и промыть чистой водой. Титановый сплав должен несколько часов провести в щелочном растворе, после чего поверхность изделия тщательно обезжиривается.

Только после вышеперечисленных подготовительных мер титан можно погружать в электролит и приступать к анодированию.

Если у вас есть опыт проведения процедуры анодирования титана в домашних условиях, вы можете поделиться им в комментариях.

Анодирование титана в домашних условиях


Наткнулся не так давно в интернете на материал по анодированию титана и решил попробовать.

Поделиться:

Для начала расскажу немного зачем мне все это надо. Сводится обоснование к 3-м пунктам:

1) мне было интересно получится ли
2) считаю так красивее
3) ложки становятся заметнее, их проще отличить от других и меньше шансов перепутать\потерять

Весь смысл в том, что при анодировании в зависимости от напряжения титан приобретает разнообразный цвет. Цвет зависит от кучи факторов: марки титанового сплава, электролита, катода и пр. Но в общем случае мои результаты похожи на эту шкалу, привязанную к напряжению.

В статье в качестве источника тока была выбрана батарея из 9 вольтовых батареек «крона». Количеством батарей подбирается нужное напряжение.

Для начала нужно сделать электролит. Я использовал раствор лимонной кислоты.

Предмет (в данном случае вилка) тщательно шкурится 1000 шкуркой, а затем обезжиривается.

Из батареек создается сборка. «Минус» подключается к катоду (а данном случае стальная кастрюлька).

А «плюс» к нашей вилке.
Важно: вилка не должна касаться котелка. «Крокодил» не должен погружаться в воду.

Реакция и изменение цвета начинается сразу.

Вероятно силы тока батареек недостаточно т.к. анодирование получилось «не очень», даже после значительного времени выдержки.

Вот, что получилось.

Я решил не останавливаться на достигнутом. Из автотрансформатора и диодного моста собрал блок питания. Он гораздо мощнее сборки из батарей + возможность плавной регулировки напряжения.

С таким блоком питания дело пошло на лад. Непосредственно регулируя напряжение можно выбрать цвет, который нравится. Единственное «но» —  цвет меняется только в порядке увеличения напряжения. При уменьшении цвет изменяться не будет и если мы хотим, чтобы предмет принял цвет, которому соответствует меньшее напряжение, то надо сошкуривать анодирование и начинать все с начала.

Вот результат, который мне понравился и меня устроил.

В целом технология весьма проста, а результат весьма интересен. Проведенными опытами я доволен. Впредь тоже буду анодировать мелкие титановые предметы. Собираюсь замахнуться на котелки, хотя те и так приобретают цвет, но уже термическим способом. На это статью завершаю.

Спасибо за внимание!

UPD 24.11.13
фото ложек на природе

Поделиться:

«Блиц» мастер-класс по анодированию титана. / Мастерские / Отечественные мастер-классы (наша мастерская) / Коллективные блоги / Steampunker.ru

Доброго всем времени суток! Давеча, в топике уважаемого AleksSi пообещал я найти титан и отфотографировать процесс его анодирования в разные цвета, так как народу интересно, а я -электрохимик дома и химик на работе 🙂
Почему «блиц»? Потому, что цель мастер-класса показать основы этого процесса. Я сам делаю это впервые, возможны неточности с моей стороны, дополняйте! Само-собой есть множество тонкостей: марка сплава, электролит, площадь покрытия, сила тока. Сегодня я рассмотрю процесс кустарно, на примере обработке малых площадей «рисованием».
Блиц мастер-класс по анодированию титана.

Анодирование — электрохимическое нанесение тонких оксидных пленок. У титана эти пленки окрашены за счет интерференции света. Подробнее все описано в Википедии и т.д., не буду тратить место. Цвета зависят от вольтажа, в интернете есть примерные схемы расцветок. У меня идет смещенение на 10 Вольт от большинства. Во многом цвет зависит от электролита и площади поверхности. В будущем, надеюсь, я покажу Вам анодирование погружением. Сразу прошу прощения за несколько блеклые фотки процесса, темновато. В конце есть фотки на ярком дневном свету.

Писал текст за раз, простите за возможные ошибки!

Итак. Для работы понадобится титан. Я заказал у ребят с Ганзы пару листов сплава OT4-0 и ВТ1-0. Сожержание титана в ОТ4 — 95,938 — 99,6%, в ВТ1-0 — 98,61 — 99,7%.
При подготовке мастер-класса я находил информацию, что цвета анодирования варьируются от марки — на чистом титане они более блеклые. Честно говоря-большой разницы не заметил. Буду рисовать на OT4-0, он почище внешне, другой лист погрязнее и царапанее.
Листочки


Также вычитал, что на матовой поверхности цвета выглядят более сочно, что подтвердилось. Для матирования использовал щетку-матовку для дремеля.
Блиц мастер-класс по анодированию титана.
Перед анодированием тщательно протер поверхность ацетоном, иначе будет видно ваши пальчики.

Блок питания.
Цвет покрытия меняется в основном с шагом в 10 Вольт, я использовал БП постоянного тока на работе, чтобы охватить наиболее доступную мне гамму цветов. Блок старенький, старше меня, но зато честно дает 99,9 Вольт (да и стоят сейчас такие немало). Цвета кладутся «поверх», нельзя изменить «70 Вольтовый цвет» на «20 Вольтовый», наоборот- пожалуйста.
Внимание, помните, что переменный ток (а покрытие возможно и с его помощью)опасен для здоровья!

Сила тока.
Опыт показал, что от нее зависит скорость достижения цвета. Я поставил 500 мА, результат за секунду. Этот параметр больше интересен для работы на больших поверхностях, для создания цветовых растяжек, например.
Блиц мастер-класс по анодированию титана.
Электролит и электрод.
При подготовке я пробовал три электролита: соляную кислоту 10%, NaCl насыщенный р-р, h3SO4 10%. Мог бы и больше, но это потом 🙂 Народ на форумах даже в Кока-коле анодирует. По итогам получилось только с серной кислотой. Остальные показали неяркие цвета коричневого оттенка с подпалинами. Следует помнить, что «слабый» раствор серной кислоты, попавший на ваши штаны, будет слабым очень короткое время, до испарения воды :). Потом будут кружевные штанишки!
Электрод я использовал медный (заклепка из СССР), на него намотал ватку, будем рисовать! Край пластины разметил. Для погружного окрашивания можно выстелить дно тары алюминиевой фольгой, но об этом в другой раз.
Блиц мастер-класс по анодированию титана.
Начнемс, цепляем плюс к титану, минус к электроду!

10 Вольт
Цвет желто-коричневый. Грязный, блеклый. Скучно.
Блиц мастер-класс по анодированию титана.

20 Вольт
Грязно-фиолетовый цвет, не блестит. Тоже скучно.
Блиц мастер-класс по анодированию титана.

30 Вольт.
Это потолок многих блоков питания, но цвет очень красивый. Насыщенно-синий, блестит. С ним можно работать! Случайно задел соседние капли, и окрасил их.
Блиц мастер-класс по анодированию титана.

40 Вольт
Светло-голубой цвет. Красивый, но не очень сочный что-ли. Идем дальше.Блиц мастер-класс по анодированию титана.

50 вольт.
Светло-желтый цвет. Довольно невнятный, переходный.Блиц мастер-класс по анодированию титана.

60 Вольт. Уже начинается дискотека при анодировании. Искорки, дымок, ползут цвета.
Цвет получается переходный от золотого к красно-рыжеватому.Блиц мастер-класс по анодированию титана.
Тут можно шагнуть на 55 Вольт. Получается вполне сносный сочный золотисто-желтый цвет. В других случаях +- 5 Вольт не помогает.Блиц мастер-класс по анодированию титана.

70 Вольт. Тут очень красивый розово-фиолетовый цвет. Но уже стоит сделать поменьше силу тока, иначе жидкость на ватке подкипает и цвета ползут. Я вот не сделал, оттого и такие растяжки.Блиц мастер-класс по анодированию титана.

Дальше 80,90,99 Вольт. Дискотека. Цвета ползут, оттенки от розового через голубой к голубовато-зеленому. Еще стоит подобрать режимы.Блиц мастер-класс по анодированию титана.

Теперь давайте я покажу получившуюся палитру при дневном свете у окна.
Блиц мастер-класс по анодированию титана.
Блиц мастер-класс по анодированию титана.Блиц мастер-класс по анодированию титана.

При большем контактном пятне (налили электролита) можно получать растяжки:
Блиц мастер-класс по анодированию титана.
Это, кстати, ВТ1-0.
Блиц мастер-класс по анодированию титана.

Наверное, на сегодняшний день хватит. Это была вводная, кустарная часть. Дальше надеюсь опробовать другие способы!
Спасибо!

Анодирование титана в домашних условиях

Для начала расскажу немного зачем мне все это надо. Сводится обоснование к 3-м пунктам:

1) мне было интересно получится ли
2) считаю так красивее
3) ложки становятся заметнее, их проще отличить от других и меньше шансов перепутать\потерять

Весь смысл в том, что при анодировании в зависимости от напряжения титан приобретает разнообразный цвет. Цвет зависит от кучи факторов: марки титанового сплава, электролита, катода и пр. Но в общем случае мои результаты похожи на эту шкалу, привязанную к напряжению.

В статье в качестве источника тока была выбрана батарея из 9 вольтовых батареек «крона». Количеством батарей подбирается нужное напряжение.

Для начала нужно сделать электролит. Я использовал раствор лимонной кислоты.

Предмет (в данном случае вилка) тщательно шкурится 1000 шкуркой, а затем обезжиривается.

Из батареек создается сборка. «Минус» подключается к катоду (а данном случае стальная кастрюлька).

А «плюс» к нашей вилке.
Важно: вилка не должна касаться котелка. «Крокодил» не должен погружаться в воду.

Реакция и изменение цвета начинается сразу.

Вероятно силы тока батареек недостаточно т.к. анодирование получилось «не очень», даже после значительного времени выдержки.

Вот, что получилось.

Я решил не останавливаться на достигнутом. Из автотрансформатора и диодного моста собрал блок питания. Он гораздо мощнее сборки из батарей + возможность плавной регулировки напряжения.

С таким блоком питания дело пошло на лад. Непосредственно регулируя напряжение можно выбрать цвет, который нравится. Единственное «но» —  цвет меняется только в порядке увеличения напряжения. При уменьшении цвет изменяться не будет и если мы хотим, чтобы предмет принял цвет, которому соответствует меньшее напряжение, то надо сошкуривать анодирование и начинать все с начала.

Вот результат, который мне понравился и меня устроил.

В целом технология весьма проста, а результат весьма интересен. Проведенными опытами я доволен. Впредь тоже буду анодировать мелкие титановые предметы. Собираюсь замахнуться на котелки, хотя те и так приобретают цвет, но уже термическим способом. На это статью завершаю.

Спасибо за внимание!

Поговорим о титане или все что Вы хотели спросить.

Титан – блестящий металл серебристого цвета, легко поддающийся различным видам обработки – сверлению, точению, фрезерованию, шлифованию. При распиловке, сверлении и фрезеровании титана необходимо постоянно применять охлаждающую смазку, при этом на инструмент сильно надавливать нельзя; титан не поддается пайке, но хорошо куется (и в горячем, и в холодном состоянии), перед волочением титановой проволоки необходимо осуществить ее отжиг. Он обладает высокой прочностью, имеет низкую плотность, является достаточно легким.

Поговорим о титане или все что Вы хотели спросить., фото № 1

По коррозионной стойкости титан сравним с драгоценными металлами.

Поговорим о титане или все что Вы хотели спросить., фото № 2

В последнее время в зарубежных странах из титана изготовляют широкий ассортимент самых разнообразных ювелирных украшений. Титан стал привлекательным для изготовления украшений благодаря интересным цветовым эффектам, образующимся на его поверхности при нагревании.

Поговорим о титане или все что Вы хотели спросить., фото № 3

Явление это объясняется тем, что при нагревании на поверхности титана образуется окисный слой, поглощающий определенное количество света, и только оставшаяся часть его отражается в виде спектрального цвета, который нами воспринимается.

С повышением температуры отжига пропорционально увеличивается слой окиси. С увеличением толщины окисной пленки света поглощается больше и образуется четко разграниченная гамма цветов побежалости, начиная от светло-желтого (в тонком слое поглощается мало света) до зеленоватого, фиолетового и голубого, вплоть до темно-синего (толстый слой отражает лишь незначительную часть света).

Поговорим о титане или все что Вы хотели спросить., фото № 4

При изготовлении, например, браслета один конец полосы нагревается узким горячим пламенем: образующийся сначала желтый тон медленно, что позволяет наблюдать за ним, проходит по всей длине полосы, за ним же следуют зеленоватые, фиолетовые и синие тона.

Примечательно, что при высокой температуре отжига титан еще раз окрашивается в желтый цвет. Если окрашенную таким образом полосу изогнуть в кольцо, то оба конца желтого цвета будут отличаться по интенсивности. Таким же методом можно изготавливать пластины для брошей и подвесок.

Цветовой эффект на титановой пластине можно усилить последующим травлением, для чего обычным образом наносится защитный лак и выскабливается рисунок, а затем осуществляется травление в холодном растворе плавиковой кислоты. После травления между цветами побежалости проявляется серый цвет металла, удачно дополняя и подчеркивая многоцветность всей поверхности.

Поговорим о титане или все что Вы хотели спросить., фото № 5

Термическое оксидирование можно осуществить с помощью муфельной печи или обычной горелки.

Сначала титан приобретает первый цвет – золотистый. С ростом температуры появляются разнообразные оттенки: от светло-желтого до зеленоватого, фиолетового и голубого, вплоть до темно-синего. Для получения на поверхности специальных эффектов можно использовать различные тонизирующие присадки, придающие изделиям очень красивый угольно-серый цвет.

Пламенное окрашивание выполняется с помощью газовой горелки, которая в этом случае становится кистью художника. Поскольку точный контроль цвета невозможен, то полагаться следует на собственный художественный вкус и подход. В работе пригодна любая горелка, так как высокие температуры здесь не требуются; большое, мягкое пламя может дать участки ровного цвета, а маленький горячий язычок – радугу цветов. Пламенное окрашивание можно произвести также в стандартной муфельной печи. Поместив украшения в печь всего на несколько минут, можно получить золотой, пурпурный и синий цвета. Температура нагрева и время пребывания изделий в печи в каждом конкретном случае зависит от размера и толщины украшения. Этим методом можно получить и одноцветные краски.

Поговорим о титане или все что Вы хотели спросить., фото № 6

Более точно окраску титана можно выполнить электролитическим методом окисления. В зависимости от используемого напряжения можно получать слои различной толщины и, следовательно, различные оттенки: желтый, темно-синий, голубой, фиолетовый, сине-зеленый. Если на одном изделии необходимо получить несколько цветовых оттенков, то пластина обрабатывается сначала при самом низком напряжении, а затем участок, на котором остается данный оттенок, закрывается, а обработка остальной поверхности продолжается таким же образом, но уже при более высоком напряжении.

Поговорим о титане или все что Вы хотели спросить., фото № 7

Обработку можно производить и в другой последовательности: сначала прикладывается самое высокое напряжение, обработанный участок закрывается, а все остальное обрабатывается пескоструйным аппаратом. Цветные слои, получаемые электролитическим способом, можно сделать блестящими, а также белыми, для чего соответствующие участки также закрываются, а другие подвергаются обработке пескоструйным устройством, или же на них наносится защитный лак и выполняется травление плавиковой кислотой.

Поговорим о титане или все что Вы хотели спросить., фото № 8

Распиловка, сверление, волочение и пайка титана.

Титан в некоторых случаях ведет себя иначе, чем обычно применяемые в ювелирном деле металлы.

При распиловке титана ножовкой сначала делается легкий надрез, и лишь после того, как ножовочное полотно захватило металл, можно увеличить силу нажатия.

Титан можно обрабатывать обычными напильниками, не сильно надавливая при этом, в противном случае насечка напильника забивается, и он «засаливается», отчего время от времени его необходимо прочищать.

При сверлении полагается пользоваться смазкой и помнить, что сверло быстро затупляется, а потому требуется новая заточка. При фрезеровании инструмент подвергается большим нагрузкам, поэтому его нужно обязательно охлаждать маслом. Токарную обработку, чтобы резец не затуплялся быстро, следует выполнять при низком числе оборотов детали; рекомендуется обработка алмазными и керамическими шлифовальными кругами.

Титан поддается обработке давлением, но в этом случае следует часто производить промежуточный отжиг, потому что он быстро нагартовывается. При прокатке необходимо большое усилие.

При волочении проволоки целесообразно сначала произвести ее отжиг – в этом случае смазка (масло или мыло) лучше ложится на окисную пленку; отжиг следует производить и после «прохождения» каждой третьей фильеры. При температуре 650-950°С можно производить горячую ковку титана, его можно обрабатывать также и в холодном состоянии – в этом случае он лучше поддается растяжению, чем сжатию.

Титан не поддается пайке ни мягким, ни твердым припоем, а сварка его производится только в среде защитного газа. Ювелир может соединять титановые детали и только механическим способом, например, клепкой. Как и все другие металлы, титан можно склеивать, если при этом соединяемые поверхности достаточно большие.

Поверхностная обработка титана производится сначала наждачной бумагой различной зернистости, а затем полировальной; блестящая поверхность получается лучше всего с помощью пасты из окиси никеля или шлифовальных средств для благородных металлов.

Для подготовки поверхности изделия из титана под окраску рекомендуется слегка ее протравить: изделие на мгновение опускается в 2 %-й раствор плавиковой кислоты, затем промывается, а потом обрабатывается обычным травильным раствором серной кислоты.

Используемые материалы: ХУДОЖЕСТВЕННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ЮВЕЛИРНЫЕ СПЛАВЫ: УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ . Автор/создатель: Мутылина И.Н.

Анодное оксидирование сплавов титана с использованием импульсного тока

Анодное оксидирование (анодирование) применяется для улучшения свойств поверхности металла. Импульсное анодирование (с использованием импульсного тока) проводится для придания поверхности изделия большей физической износостойкости и защиты от коррозии, в том числе при взаимодействии с другими материалами, а цветное (с использованием тока постоянной плотности) — в основном для для окраски. Анодированию могут подвергаться многие металлы, но обычно его используют для обработки изделий из алюминия и титана, а также сплавов на их основе.

Анодное оксидирование сплавов титана с использованием импульсного тока

Цветное анодирование преследует в основном декоративные и маркировочные цели, поскольку тонкий окрашенный слой обеспечивает только минимальную защиту от коррозии.

Для формирования оксидной пленки повышенной толщины на титановых сплавах в промышленности используется импульсное анодирование — защитный слой, получаемый с его помощью, отличается повышенной твёрдостью и способностью удерживать смазку, что позволяет использовать высокодисперсные смазочные составы, а также сохраняет все основные свойства обработанного сплава без потери прочности или предела усталости. Стоит отметить, что полученное таким методом покрытие имеет ряд преимуществ:

  • Низкий коэффициент трения.
  • Повышенная химическая стойкость.
  • Повышенная адсорбционная способность.
  • Высокая термостойкость.
  • Высокое значение пробивного напряжения.

Существуют различные методы импульсного анодирования, позволяющие, например, при высокой плотности тока получить ровное покрытие повышенной твёрдости на титане и его сплавах — для титана это условия искрового разряда при напряжении 80-250 В и плотности тока 10-80 А/дм2.

Сам процесс импульсного оксидирования в промышленных условиях обычно состоит из следующих этапов:

  1. Монтаж обрабатываемых деталей на приспособления для анодирования.
  2. Химическое обезжиривание деталей (в соответствии с производственной инструкцией).
  3. Промывка в горячей (40-50 градусов) проточной воде многократным окунанием.
  4. Промывка в холодной проточной воде многократным окунанием.
  5. Непосредственно анодирование.
  6. Промывка в холодной проточной воде многократным окунанием.
  7. Сушка.
  8. Демонтаж изделий с приспособлений для анодирования.
  9. Контроль результата с помощью осмотра и проверки толщины анодного покрытия (до 5 мкс — оценкой напряжения пробоя, выше — с помощью толщинометра).

Рассмотрим один из вариантов анодирования более подробно. В качестве электролита используется следующий состав: серная кислота (плотность 1,84) — 205 мл/л, ортофосфорная кислота (плотность 1,7) — 15 мл/л, вода — остальное. Температура электролита 5 гр.С. Длительность импульса тока — 0,1-0,3 сек., частота импульсов — 60-120 имп/мин, плотность тока в импульсе — 5-10 А/дм2. При этом в зависимости от соотношения длительности импульса и паузы формируются пленки различной толщины и качества. При плотности тока 1-2 А/дм2 толщина покрытия составит 2-3 мкм, при наличии мощного источника питания можно получить толщину покрытия до 20 мкм. (при плотности тока до 50 А/дм2). Важно, что использование современных выпрямителей позволяет получить покрытия значительно большей толщины — 20 мкм и более за счёт улучшения параметров импульсов. Например, агрегаты выпрямительные Пульсар СМАРТ, производства компании Навиком, на основе силовых модулей МС 32А/300V позволяют проводить процесс анодирования при высоких плотностях тока (до 160 и выше А/дм2) и рабочих напряжениях до 300 В, регулируя частоту (до 200 Гц) и длительность (от 1 мс) импульсов.

Как понятно из описания выше, качество и толщина покрытия будет в первую очередь зависеть от набора качественных показателей импульсов, генерируемых источником питания — выпрямителем, который должен обеспечивать импульсы требуемых параметров. Традиционно, для анодирования использовались тиристорные преобразователи различных типов, требующие для своей работы дополнительных элементов: силового ключа, управляющегося мультивибратором, разделительного трансформатора соответствующей мощности в сети питания источника, дополнительного сглаживающего реактора и прямого вентиля на выходе источника для компенсации противо-ЭДС ванны с электролитом. Все это вынужденные меры исходя из уровня развития технологий того времени.

Вместо морально устаревших схем в настоящее время целесообразно использовать современные инверторные выпрямители. Они не только обеспечивают более высокое качество импульсов за счёт использования актуальных на сегодняшний день технических решений, но и позволяют получить гораздо большую гибкость настроек параметров: тока, напряжения, длительности и частоты, что даёт возможность создания оксидного покрытия практически любой требуемой толщины и качества.

Отличным решением для промышленных предприятий будет использование выпрямителей серии Пульсар СМАРТ от российской компании «Навиком», которая уже почти двадцать лет поставляет на отечественный и мировой рынок промышленные выпрямительные агрегаты. Основные преимущества выпрямителей от «Навиком» для анодного оксидирования:

  1. Фронт/спад импульса 160 мкс.
  2. Минимальная длительность импульса 1…2 мс.
  3. Отсутствие выбросов и провалов в форме импульса тока.
  4. Частота импульсов до 200 Гц.
  5. Высокий КПД преобразования, что позволяет добиться существенной экономии энергоресурсов.
  6. Низкий коэффициент пульсаций, что в случае работ по анодированию значительно повышает качество оксидного слоя.
  7. Высокая стабильность поддержания параметров технологического тока.
  8. Гибкость регулировок и наглядность управления.
  9. Собственная сервисная служба, обеспечивающая оперативное и качественное решение вопросов, связанных с работой выпрямителей в течение всего срока эксплуатации.

Выпрямители Пульсар СМАРТ производства ООО «Навиком» разработаны в соответствии с требованиями Российских и международных стандартов и предназначены для решения широкого спектра задач промышленности. При этом специалисты Навиком всегда готовы адаптировать возможности выпрямителей к требованиям заказчика для обеспечения его потребностей.

виды покрытия, способы домашней обработки

Анодирование: специфика и назначение технологии. Характеристика оборудования для выполнения анодирования. Виды выполнения работ: холодный, теплый и твердый методы. Преимущества анодированного металла. Особенности обработки различных металлов.

Анодирование металла – это электрохимический процесс создания защитной оксидной пленки, которая защищает поверхность металла от воздействия окружающей среды. Отсюда и другое название, которое лучше всего отражает суть – анодное оксидирование. Технологию покрытия используют для обработки не только стали, но и большинства цветных металлов. Исключениями являются железо и медь. Данные элементы характеризуются образованием сразу двух оксидных соединений – это негативно сказывается на целостности пленки и ее адгезии к базовой поверхности.

За период развития анодирования было разработано несколько способов осуществления работ. Все они будут подробно рассмотрены в данной статье.

Специфика и назначение процесса

По своей сути процесс анодирования напоминает гальваническую обработку стали. Основное отличие состоит в том, что при гальваническом способе в качестве защитного покрытия выступают составы на основе цинка или хрома. При анодировании стали не используются вспомогательные составы, а защитная пленка образуется непосредственно из материала обрабатываемой поверхности.

Детали до и после анодированияДетали до и после анодирования

Оксидная пленка естественного происхождения, которая образуется в процессе эксплуатации деталей, не отличается толщиной и стойкостью покрытия. При анодировании процесс образования слоя поддается регулировке. В результате окисленный участок не разрушается, а становится прочнее.

К технологическому процессу имеются свои требования: обрабатываемый металл должен иметь только один оксид и обладать высокой адгезией к поверхности. Вместе с тем защитный слой должен иметь пористую структуру для беспрепятственного контакта рабочей смеси с чистым металлом, ускоряя процесс образования пленки. Несмотря на то что вышеописанным требованиям соответствует большинство металлов, лучше всего анодированию поддаются алюминий, тантал, сталь и титан.

Существует два типа оксидных пленок, которые отличаются строением и назначением:

  1. Пористая. Ее свойства были описаны выше. Такой слой получают при оксидировании в среде кислых электролитов. Данная структура является отличной основой для нанесения лакокрасочных материалов.
  2. Барьерная. Является самостоятельным защитным покрытием, препятствуя контакту стали с внешними негативными факторами. Получают в нейтральных растворах.

Процесс анодированияПроцесс анодирования

Анодированные поверхности используют не только в качестве защитного слоя. Современные дизайнеры активно используют оксидированный алюминий в качестве отделочного элемента интерьера. Существует возможность изменения оттенка защитного слоя: от жемчужного до золотистого в зависимости от применяемых материалов и уровня напряжения.

Применяемые устройства и оборудование

В промышленных масштабах для анодирования стали применяют раствор серной кислоты, который обеспечивает высокую скорость процесса и наибольшую глубину проникновения. Современные установки представляют собой полностью автоматические линии с минимальным количеством персонала, роль которого сводится к контролю над рабочим процессом.

Все оборудование можно разделить на три вида:

  1. Основное. К нему относят ванну и катод. Емкость должна быть изготовлена из инертного материала, обладающего высокими теплоизоляционными свойствами – в этом случае электролит не будет слишком быстро нагреваться и прослужит намного дольше. Материал катода зависит от типа обрабатываемого металла. Например, для анодирования алюминия используют свинцовый лист, размер которого должен быть вдвое больше габаритов заготовки.
  2. Обслуживающее. Сюда относят узлы, которые отвечают за обеспечение работоспособности установки: приводные механизмы и устройства для передачи тока.
  3. Вспомогательное. Речь идет об оборудовании, на котором осуществляются работы по подготовке заготовок к анодированию. Сюда же относят механизмы для перемещения деталей и их складирования.

В процессе выбора подходящей установки необходимо принимать во внимание следующие особенности:

  1. Наиболее трудоемкими операциями являются погружение и выгрузка заготовки. Обращайте внимание на надежность и энергопотребление данных узлов.
  2. Производительность зависит от мощности энергетической установки. Как показывает практика, оптимальная мощность выпрямителя – 2,5 кВт. Наличие бесступенчатой регулировки уровня напряжения будет дополнительным преимуществом, облегчающим процесс анодирования стали.

Бесступенчатая регулировка будет после формирования защитного слоя средней толщины, когда для сохранения уровня тока будет необходимо плавно увеличивать напряжение.

  1. По кольцам емкости должны быть уставлены контактные площадки из гибкого материала. Лучше всего с этой задачей справятся элементы из меди.

Способы анодирования

Метод образования оксидной пленки зависит от типа базовой поверхности и выбранной технологии. Примечательно, что в условиях домашнего анодирования рабочий цикл практически не отличается от промышленных условий. Разница состоит в том, что при работе с элементами сложной конструкции используют хромовую кислоту, а не серную.

Существует несколько видов анодирования стали. Наиболее любопытным является цветное анодирование, которое изменяет исходный цвет детали.

Детали после анодированияДетали после анодирования

Возможны варианты изменения оттенка даже без погружения в раствор электролита. Известны 4 вида цветного оксидирования:

  1. Адсорбционное.
  2. Электролитическое, или черное.
  3. Интерференционное.
  4. Интегральное.

Цветное оксидированиеЦветное оксидирование

Рассмотрим основные методы выполнения работ.

Теплый метод

Данная технология считается самой простой. Она применяется в качестве подготовительных работ перед покраской. Пористая структура обеспечивает высокую адгезию, благодаря чему краска надежно держится на поверхности. Процесс протекает при температуре не выше 50 °C, что и дало название методу.

Недостатками покрытия являются низкая прочность и устойчивость к коррозии. При нарушении технологии слой можно стереть, проведя по нему рукой. По этой причине теплое анодирование применяется в качестве промежуточной стадии перед дальнейшей обработкой.

Благодаря своей простоте метод можно применять в домашних условиях без потери качества результата.

Холодный метод

Холодное анодирование характеризуется скоростью образования окисной пленки: она гораздо выше, чем скорость растворения металла с внешней стороны. Отличается высоким качеством защитного слоя. Имеются четкие требования к температуре электролита – она не должна превышать 5 °C. Кроме того, раствор теплее в центре ванной, поэтому необходимо обеспечить его непрерывную циркуляцию.

Единственный недостаток – невозможно использовать краски органического происхождения.

Технология твердого анодирования

Твердое анодирование – лучший способ получить сверхпрочное покрытие на поверхности стали. Метод активно применяется для защиты элементов авиационной и космической промышленности. Особенность – использование одновременно нескольких электролитов в определенном соотношении, при котором их свойства будут усиливаться.

Подавляющее большинство составов, а также методика их применения защищены патентами.

Главные плюсы анодированного металла

Анодированная сталь выгодно отличается от незащищенных изделий следующими качествами:

  1. Стойкость к коррозии. Барьерная пленка препятствует контакту металла с влагой, а также химически активными соединениями.
  2. Высокая прочность. Защитный слой обладает высокой устойчивостью к механическим повреждениям.
  3. Диэлектрические свойства. Оксидная пленка практически не проводит ток.
  4. Экологичность. Обработанная посуда приобретает устойчивость к интенсивным перепадам температур. В процессе приготовления пища не подгорает.
  5. Декоративные свойства. Некоторые металлы подвергают обработке для изменения визуальных качеств. В основном, для этих целей используют алюминий как обладающий хорошим соединением с кислородом. Добавление определенных солей в раствор электролита позволит поменять исходный цвет, придавая окрашенным изделиям ровные и глубокие оттенки.

Оксидирование также позволяет скрыть незначительные дефекты поверхности, такие как царапины или потертости.

В отличие от обычной нержавеющая сталь плохо поддается обработке как условно инертный металл. Для решения этой проблемы нержавейку покрывают никелем, а только затем проводят оксидирование. Ученые активно занимаются разработкой специальных паст, которые будут уменьшать инертные свойства наружного слоя нержавеющей стали.

Процесс обработки различных типов металла

Анодирование стали проводится с учетом свойств и характеристик металла. Для прочих соединений эти условия могут быть неприемлемыми. Рассмотрим особенности обработки отдельных металлов и сплавов на их основе.

Анодирование меди и ее сплавов

Этот металл очень плохо поддается оксидированию. Оптимальным считается электрохимический способ, в результате которого происходит изменение цвета. В качестве рабочей смеси используют фосфатные или оксалатные растворы.

Процесс отличается высокими технологическими требованиями, поэтому на практике встречается крайне редко.

Анодирование титана

Процедура считается обязательной, поскольку оксидная пленка не только увеличивает прочность заготовки, защищая от механических повреждений, но и меняет цвет в широком спектре в зависимости от уровня напряжения на протяжении рабочего цикла.

Для обработки титана подходит практически любая кислота.

Анодирование серебра

Для анодного оксидирования серебра специалисты рекомендуют применять серную печень – она способна придать синий или фиолетовый оттенки без изменения свойств серебряной поверхности.

Продолжительность рабочего цикла составляет 30 минут. После получения заданного цвета изделие достают из емкости и промывают сначала теплой, а затем холодной водой.

Анодирование алюминия

Анодирование алюминия получило наибольшее распространение. Разработано множество способов нанесения оксидной пленки, включая цветное покрытие. Особой популярностью пользуется декоративное назначение оксидирования.

Технология покрытия не отличается высокой сложностью. При большом желании оксидирование алюминия можно проводить в домашних условиях – это не потребует больших затрат.

Анодирование – универсальная технология, которая может использоваться в качестве как подготовительных работ перед покраской, так и самостоятельной защиты металлической поверхности. Кроме того, обработанным элементам можно придать дополнительные визуальные эффекты.

А вы пробовали выполнять анодное оксидирование в домашних условиях? Получилось добиться нужного качества? Поделитесь вашим опытом в блоке комментариев.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *