Что такое покрытие анодированное: что это, где применяется, как изготавливается – Анодированный алюминий — что это, технология холодного и теплого анодирования

Содержание

что это, где применяется, как изготавливается

Анодированием называется электролитический процесс, который используется для увеличения толщины слоя природных окислов на поверхности изделий. Свое название эта технология получила из-за того, что обрабатываемый материал используется в качестве анода в электролите. В результате проведения этой операции увеличивается сопротивление материала к коррозии и износу, а также обеспечивается подготовка поверхности к применению грунтовки и краски.

Нанесение дополнительных защитных слоев после анодирования металла осуществляется гораздо более качественно по сравнению с исходным материалом. Само анодированное покрытие в зависимости от способа его нанесения может быть пористым, хорошо впитывающем красители либо тонким и прозрачным, подчеркивающим структуру исходного материала и хорошо отражающим свет. Образованная защитная пленка является диэлектриком, то есть не проводит электрический ток.

кадр из видео

Для чего это делается

Анодированное покрытие используется там, где требуется обеспечить защиту от коррозии и избежать повышенного износа в соприкасающихся частях механизмов и устройств. Среди других способов поверхностной защиты металлов эта технология является одной из самых дешевых и надежных. Наиболее распространено применение анодирования для защиты алюминия и его сплавов. Как известно, этот металл, обладая такими уникальными свойствами как сочетание легкости и прочности, имеет повышенную восприимчивость к коррозии. Данная технология разработана и для целого ряда других цветных металлов: титана, магния, цинка, циркония и тантала.

сковородка для жарки

Некоторые особенности

Изучаемый процесс, помимо изменения микроскопической текстуры на поверхности, также изменяет и кристаллическую структуру металла на границе с защитной пленкой. Однако при большой толщине анодированного покрытия сам защитный слой, как правило, обладает значительной пористостью. Поэтому для достижения коррозионной устойчивости материала требуется его дополнительная герметизация. Вместе с тем толстый слой обеспечивает повышенную износостойкость, гораздо большую по сравнению с красками или другими покрытиями, например, напылением. Вместе с повышением прочности поверхности она становится более хрупкой, то есть более восприимчивой к растрескиванию от теплового и химического воздействия, а также от ударов. Трещины анодированного покрытия при штамповке – отнюдь не редкое явление, и разработанные рекомендации тут не всегда помогают.

анодированная деталь из титана

Изобретение

Первое документально зафиксированное использование анодирования произошло в 1923 году в Англии для защиты от коррозии деталей гидросамолета. Изначально применялась хромовая кислота. Позднее в Японии была использована щавелевая кислота, однако сегодня в большинстве случаев для создания анодированного покрытия в составе электролита применяется классическая серная кислота, что значительно удешевляет процесс. Технология постоянно совершенствуется и развивается.

обработанный алюминий

Алюминий

Анодированное покрытие выполняется для повышения коррозионной устойчивости и подготовки к покраске. А также, в зависимости от применяемой технологии — либо для увеличения шероховатости, либо для создания гладкой поверхности. При этом анодирование само по себе не способно существенно увеличить прочность изделий, изготовленных из этого металла. При контакте алюминия с воздухом или любым другим газом, содержащим кислород, металл естественным путем формирует на своей поверхности слой оксида толщиной 2-3 нм, а на сплавах его величина достигает 5-15 нм.

Толщина анодированного покрытия алюминия составляет 15-20 микрон, то есть разница в два порядка (1 микрон равен 1000 нм). При этом этот созданный слой в равных долях распределен, условно говоря, внутрь и вовне поверхности, то есть увеличивает толщину детали на ½ от размера защитного слоя. Хотя при помощи анодирования возникает плотное и равномерное покрытие, имеющиеся в нем микроскопические трещины могут привести к коррозии. Кроме этого, сам поверхностный защитный слой подвержен химическому распаду вследствие воздействия среды с высокими показателями кислотности. Для борьбы с этим явлением применяются технологии, сокращающие количество микротрещин и внедряющие в состав оксида более стабильные химические элементы.

кольцо из анодированного материала

Применение

Применяются обработанные материалы весьма широко. Например, в авиации многие элементы конструкции содержат изучаемые сплавы алюминия, такая же ситуация в судостроении. Диэлектрические свойства анодированного покрытия предопределили его использование в электротехнической продукции. Изделия из обработанного материала можно обнаружить в различной бытовой технике, включая плееры, фонари, камеры, смартфоны. В быту используют анодированное покрытие утюга, точнее – его подошвы, что значительно улучшает его потребительские свойства. При приготовлении пищи можно использовать специальные тефлоновые покрытия, чтобы избежать пригорания блюд. Обычно такая кухонная утварь стоит достаточно дорого. Однако сковорода из алюминия без покрытия анодированная в состоянии обеспечить решение той же проблемы. При этом с меньшими затратами денежных средств. В строительстве применяется анодированное покрытие профилей для монтажа окон и прочих нужд. Кроме этого, разноцветные детали привлекают внимание дизайнеров и художников, они используются в различных культурных и арт-объектах во всем мире, а также в изготовлении ювелирных изделий.

гальванический цех

Технология

Для проведения работ в промышленных масштабах создаются специальные гальванические цеха и производства, которые считаются «грязными» и вредными для здоровья человека. Поэтому рекомендации по проведению процесса в домашних условиях, рекламируемые в некоторых источниках, следует воспринимать крайне осторожно, несмотря на кажущуюся простоту описываемых технологий.

Анодированное покрытие можно создать несколькими способами, но общий принцип и последовательность проведения работ остаются классическими. При этом прочностные и механические свойства полученного материала зависят от, собственно, самого исходного металла, от характеристик катода, силы тока и состава применяемого электролита. Необходимо подчеркнуть, что в результате выполнения процедуры на поверхность не наносится никаких дополнительных веществ, а защитный слой образуется путем преобразования самого исходного материала. Суть гальваники – воздействие электрического тока на химические реакции. Весь процесс делится на три основные стадии.

Первая стадия — подготовка

На этой стадии изделие подвергается тщательной очистке. Поверхность обезжиривается и шлифуется. После чего происходит так называемое травление. Оно осуществляется путем размещения изделия в щелочном растворе с последующим перемещением в кислотный раствор. Завершает эти процедуры промывка, в ходе которой крайне важно удалить все остатки химических веществ, включая труднодоступные участки. От качества проведения первой стадии во многом зависит конечный результат.

Вторя стадия – электрохимия

На этой стадии собственно и создается анодированное алюминиевое покрытие. Тщательно подготовленную заготовку вывешивают на кронштейны и опускают в ванну с электролитом, располагая между двумя катодами. Для алюминия и его сплавов используются катоды, изготовленные из свинца. Обычно в состав электролита входит серная кислота, но могут использоваться и другие кислоты, например, щавелевая, хромовая в зависимости от будущего предназначения обработанной детали. Щавелевая кислота используется для создания изоляционных покрытий разных цветов, хромовая – для обработки деталей, имеющих сложную геометрическую форму с отверстиями небольшого диаметра.

Время, необходимое для создания защитного покрытия, зависит от температуры электролита и от силы тока. Чем выше температуры и ниже сила тока, тем быстрее проходит процесс. Однако в этом случае поверхностная пленка получается достаточно пористой и мягкой. Для получения твердой и плотной поверхности требуются низкие температуры и высокая плотность тока. Для сернокислого электролита диапазон температур составляет от 0 до 50 градусов, а удельная сила тока — от 1 до 3 Ампер на квадратный дециметр. Все параметры для проведения этой процедуры отработаны годами и содержатся в соответствующих инструкциях и стандартах.

утюг электрический

Третья стадия – закрепление

После завершения электролиза изделие, имеющее анодированное покрытие, закрепляют, то есть закрывают поры в защитной пленке. Это можно сделать путем помещения обработанной поверхности в воду либо в специальный раствор. Перед этой стадией возможна эффективная покраска детали, поскольку наличие пор позволят обеспечить хорошее впитывания красителя.

рабочий процесс анодирования

Развитие технологий анодирования

Для получения сверхпрочной оксидной пленки на поверхности алюминия был разработан способ использования сложного состава различных электролитов в определенной пропорции в сочетании с постепенным увеличением плотности электрического тока. Используется своеобразный «коктейль» из серной, винной, щавелевой, лимонной и борных кислот, а сила тока в процессе постепенно увеличивается в пять раз. Благодаря такому воздействию меняется структура пористой ячейки защитного оксидного слоя.

Отдельно следует упомянуть технологии изменения цвета анодированного объекта, которое возможно сделать разными способами. Самым простым является помещение детали в раствор с горячим красителем сразу после проведения процедуры анодирования, то есть до третьей стадии процесса. Несколько сложнее организован процесс окрашивания с использованием добавок непосредственно в электролит. Добавками обычно являются соли различных металлов либо органические кислоты, позволяющие получить самую разнообразную гамму цветов – от абсолютно черного до практически любого цвета из палитры.

Зачем нужно анодирование

Что такое анодирование и зачем оно нужно?

  1. Суть явления
  2. Зачем это нужно
  3. Особености ухода

Вы, возможно, обращали внимание, что на дорогих велосипедах некоторые запчасти и компоненты не покрашены и не отполированы, а как будто покрыты каким-то исключительно гладким и красивым материалом. Обычно это ноги вилки и шток амортизатора, но зачастую встречаются и другие детали, начиная от крупных, типа руля или ободьев, заканчивая всякой мелочью, типа крутилок настройки и колпачков. Так вот, это необычное покрытие и называется анодированием. И несет в себе оно сразу несколько полезных функций.

 

Суть явления

Анодированные педали

Не будем здесь вдаваться в лютую физику и прочие инженерные дебри. Поэтому опишем коротко и понятно. Говорим об анодировании, особенно в велосипедной теме, — скорее всего подразумеваем, что наша деталь сделана из алюминия. Этот процесс применяется и к другим металлам, но в процентном соотношении безоговорочный лидер именно алюминий.

Итак, анодирование — это процесс, при котором деталь погружают в ванну с электролитическим раствором. В этой же ванне установлены катоды. Когда электрический ток проходит через раствор кислоты на катоде выделяется водород, а на аноде – кислород. Благодаря этому на поверхности детали образуется оксидный слой, который защищает ее от зла и добавляет целую пачку полезных свойств. Поскольку деталь является «анодом» в этом электролитическом процессе, то весь процесс и называют «анодированием».

Методов анодирования и составов растворов довольно много. В зависимости от химического состава используемого раствора и дополнительных добавок варьируется цвет покрытия готовой детали. Как правило, это разнообразные оттенки желтого, оранжевого или коричневого цветов, а также черный. Однако существуют специальные красители для анодирования, которые позволяют получить на выходе почти любой цвет.

 

Зачем это нужно

Анодировка на RS Pike

Это все ясно, но зачем же это все нужно в велоиндустрии? Как только цена велосипеда взлетает вверх использовать в нем сталь становится малость не комильфо. Поэтому используют алюминий и различные легкие композитные материалы. Алюминий при малом весе обладает хорошей прочностью и поэтому плотно прижился в велосипедном мире. Ну а вслед за алюминием в этот мир пришли и методы его обработки.

Можно выделить три взаимодополняющих назначения анодирования в велотеме.

  1. Защита от коррозии.

Любому будет неприятно, если ваша любимая деталь вдруг покроется противными пятнами и со временем просто-напросто сгниет. Анодирование, пока оно цело, отлично защищает детали от этой напасти. Главное не забывайте следить. К тому же, в случае таких важных деталей как ноги вилки и шток амортизатора повреждение анодирования повлечет за собой помимо коррозии, окисления и некрасивого вида массу неприятностей, таких как, например, протекание масла через образовавшуюся щель.

  1. Антифрикционные свойства анодированного покрытия.

Если речь идет не о руле или звездах, а о ногах вилки на первый план выходят именно эти свойства анодирования. Оно служит для уменьшения трения между ногами и направляющими внутри штанов (башингами). Особенно важен параметр называемый страгивание — старт движения ног из состояния покоя. Чем более оптимальным он является, тем более плавно и без рывков работает ваша вилка. Вот здесь раскрывается огромное поле для здоровой конкуренции и разнообразных экспериментов с составами и методами анодирования. Причем иногда даже в рамках одной компании. Так, например, амортизаторы и вилки от Fox имеют две версии, Performance и Factory, одна из которых имеет более простое анодирование, а вторая более сложное, названное Kashima. Надо ли говорить, что цены и характеристики заметно различаются. Вообще с преимуществами покрытия моделей вилок разных производителей можно ознакомиться прямо на их официальных сайтах.

Fox Shox Kashima coat

    Ну и, разумеется, определенное значение имеет эстетический момент. Анодированные детали отличаются внешне от крашеных. Для тех, кому важны внешний вид и цветовая гамма байка рынок предлагает огромный ассортимент разноцветных анодированных деталей, начиная от выносов и педалей, заканчивая бонками и колпачками на камеры. В эту же категорию можно включить бесцветные покрытия, которые дают интерференционные эффекты при отражении света. Обладая светоотражающим эффектом такое покрытие способствует лучшей заметности велосипедиста в ночное время.

 

Особенности ухода за анодированным покрытием

Речь пойдет о вилках и амортизаторах. Царапина или потертость на анодированном руле скорее всего ничего кроме проблем с эстетикой не сулит. А вот с подвижными ногами все намного сложнее и драматичнее. Начнем с того, что даже маленькая царапина на ноге может повлечь огромные проблемы, особенно если расположена в наиболее подвижной части ноги. Поэтому, в идеале надо стараться вообще не допускать царапин и потертостей на ногах.

Если злой рок все-таки оказался неизбежен, то постарайтесь аккуратно наждачкой-нулевкой убрать все образовавшиеся заусенцы. Иначе они будут царапать башинг и пыльники, а те в отместку будут развивать объем царапины, и придет все к тому, что образуется цель такого диаметра, что из нее начнет со свистом вытекать масло.

В случае, если царапина или потертость прям масштабная и неумолимая, несите в ремонт. Там применят сильное колдовство, начиная от лака для ногтей и заканчивая восстановлением покрытия. В таком случае вам повезло, но так бывает не всегда. Возможно все очень плохо и ремонту не подлежит вообще. Тут выход один — донорство. Причем в обе стороны.

Старайтесь следить за состоянием пыльников и башингов, потому что, будучи забиты песком, они имеют неприятную особенность начинать обирать ноги. А также следите за тем, чтобы вилка не работала на сухую. Чревато теми же проблемами.

Резюме

Если вы гордый обладатель спортивного горного велосипеда, скорее всего на нем установлена вилка, имеющая ноги с анодированным покрытием. Это хорошо, она легкая, долговечная и отзывчивая в работе. Следите за ней, вовремя меняйте масло, не кладите велосипед на ноги, проверяйте башинги и по возможности делайте регулярное ТО, особенно после эксплуатации велосипеда в жестких условиях с обилием грязи и пыли. И тогда ваш велосипед принесет вам много положительных эмоций.

Что такое анодированный алюминий — твойдомстройсервис.рф

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.

Что такое анодированный алюминий

Что такое анодированный алюминий

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

Что такое анодированный алюминий

Что такое анодированный алюминий

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

Что такое анодированный алюминий

Что такое анодированный алюминий

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

  • 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.
  • Защита от коррозии. Эта защита способна справляться с воздействием даже соленой воды.
  • В дизайне. Использование специальных красителей можно придавать алюминию абсолютно разные цвета. Благодаря этому изделиям можно придавать красивый внешний вид.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Эффективная борьба с износом и трением. За счет более твердого покрытия значительно снижается износ. В этом случае анодное покрытие может достигать до 60 микрон.
  • 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:

  • Теплое анодирование.
  • Холодное анодирование.
  • Рассмотрим важные особенности каждой технологии.

    Теплое анодирование

    Что такое анодированный алюминий

    Что такое анодированный алюминий

    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:

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

    Что такое анодированный алюминий

    Что такое анодированный алюминий

    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

    Что такое анодированный алюминий

    Что такое анодированный алюминий

    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.

    • Утеплитель фольгированный

    • Как утеплить дом пенопластом снаружи своими руками

    • Пленка для мебели

    • Плинтус для ванны

    Анодирование.Толщина анодного покрытия и стандарты

    Вопрос о том, какая толщина анодного покрытия приемлема в каждой конкретной ситуации, был горячо обсуждаемой темой, потому что толщина является единственной характеристикой, определяющей качество покрытия. При этом часто указывалось на то, что покрытие в 15 микрон, хорошо подготовленное и должным образом нанесенное, предпочтительнее 35 микрон у мягкого и пористого, выполненного посредственно. Следует также помнить, что когда этот разговор начинался, едва ли у какого-либо оператора имелся в распоряжении ставший ныне повсеместным вихретоковый датчик, чтобы быстро и точно измерить толщину пленки в любой точке, равно как и быстрый и надежный метод для оценки, нанесено ли покрытие надлежащим образом. Параллельно с проникновением в архитектурную область шло развитие испытательных методик, которые в немалой степени помогли обеспечить достоверность характеристик покрытий.

    В настоящее время имеются два стандарта на анодирование, действующие в Великобритании. BS 3987:1991 относится конкретно и только к анодированному алюминию, применяемому для наружных архитектурных целей в Великобритании. Он устанавливает минимальную среднюю толщину покрытия в 25 микрон (1 mil; 0.001 дюйма) с минимальной местной толщиной в 20 микрон где-либо на значительной поверхности.

    BS 1615:1987 является общим стандартом, охватывающим все применения, поэтому он не закладывает общего стандарта толщины, а перечисляет марки от АА5 до АА25  со ступенями в 5 микрон, из которых покупатель может выбрать нужную. В Приложении предлагается инструкция по выбору в следующем виде:

    «Срок службы анодированного алюминия в наружных применениях зависит не только от толщины покрытия, но также от регулярности, с которой атмосферные осаждения удаляются смыванием. Особенно важно регулярно удалять атмосферные осаждения с поверхностей, которые не омываются дождем.

    Марка АА25 должна назначаться для стационарных наружных применений в Великобритании, таких, к примеру, как окна и навесные экранные стены.

    Марки АА20 и АА15 могут предназначаться для стационарных наружных применений в слабоактивной атмосфере или сельской местности, вдали от воздействий промышленного загрязнения или морского климата, где длительная прочность может не иметь большого значения (например, витрины), или может обеспечиваться частое обмывание.

    Марки АА10 и АА5 могут назначаться для наружных применений при специальных условиях (к примеру, может гарантироваться частое обслуживание), когда оборудование не является постоянным, допустим некоторый износ.»

    Примечание гласит, что «Многие страны имеют национальные стандарты на анодированный алюминий и, вследствие того, что иные климатические условия, в общем, менее агрессивны, чем в Британии, минимальная толщина покрытия для наружного стационарного применения варьируется от 10 до 20 микрон.»

    Существенное различие между редакцией стандарта BS 1615 от 1987 года и более ранними в том, что он теперь дает «методику определения норматива», а не норматив. Это значит, что он указывает читателю, как составить спецификацию на анодированный продукт и какие характеристики следует определить, но сам не является спецификацией по применению. Это, например, означает, что уже более невозможно будет заявить, что нечто анодировано в соответствии с маркой АА15 по стандарту BS 1615. Спецификация на такой основе, конечно, может быть составлена, но она должна быть разработана покупателем или производителем анодированного продукта. Этот подход представляет собой новую тенденцию в выработке стандартов и он не ограничивается британскими стандартами BSI или стандартами по анодированию – так новый Европейский стандарт EN 12373:Часть 1, который со временем придет на смену BS 1615 и другим национальным стандартам в Европе, также будет представлять собой методику, а не догму.

    Вследствие относительно агрессивных условий окружающей среды в Великобритании рассматривались марки до 35 микрон, и они действительно появились в редакции BS 1615 от 1961 года. Было признано, однако, что в нормальных рабочих условиях температуры и плотности тока покрытия, образуемые анодированием серной кислотой, начинают ухудшаться, когда переходят за 30 микрон, становясь по нарастающей более мягкими и пористыми и снижая защитный фактор. Покрытия большей толщины могут быть получены путем понижения температуры и применением более высокой плотности тока, но представляется сомнительным, чтобы такие покрытия действовали сколько-нибудь лучше, чем хорошо исполненное 25 микронное покрытие, не требуется обычно и более совершенных рабочих характеристик. Даже при нанесении покрытия в 25 микрон уже требуется очень точно контролировать режим анодирования и применять температуры ниже 21 оС, концентрации кислоты менее 185 г/л и плотность тока анодирования свыше 1.4 А/дм2 (13 A/фут2).

    Если этого не делать, внешние стороны покрытия могут стать сравнительно мягкими и оно будет быстро «мелиться» под внешними воздействиями. Такого рода проблема побудила Британскую Ассоциацию Анодирования (British Anodizing Association) выпустить указания применительно к анодированию в архитектуре. Существование проблемы признавалось в редакции BS 3987 от 1991 года в смысле необходимости оценки абразивной износостойкости покрытий, равно как их толщины и качества формирования. Был определен простой метод контроля с применением наждачной бумаги (BS 6161:Часть 18), в соответствии с которым пленки, получаемые сернокислотным анодированием, не должны сдираться бумагой со стеклянным покрытием. Подобным же образом слои, получаемые способом интегрального цветного анодирования, не должны сдираться гранатовой шкуркой.

    Руководящие примечания в Приложении В касательно «Свойств, влияющих на рабочие характеристики покрытия» указывают, что покрытия с показателем износостойкости выше 1,4, измеренным согласно BS 6161:Часть 9 (Измерения характеристик износа с помощью испытательного устройства с абразивным кругом), вероятно, не обладают достаточным качеством для наружных архитектурных применений.

    Другое отличие нового стандарта BS 3987 заключалось в признании большой важности качества нанесения покрытия и включении для его оценки испытаний на растворимость в хромовой/фосфорной кислоте (BS 6161:Часть 3) образца, предварительно пропитанного в азотной кислоте (10 мин. в 50% растворе (по объему) азотной кислоты при 18-22 оС). Это требование присутствует также и в новой спецификации Qualanod, оно включено в новые европейские стандарты, где EN 12373: Части 6 и 7 описывают  испытания на растворимость в хромовой/фосфорной кислоте без предварительной пропитки азотной и кислотой и с применением таковой соответственно. Часть 7 (с пропиткой) рекомендована для оценки качества закрепления в наружных архитектурных покрытиях.

    Обусловливание 25 микронного покрытия является более жестким требованием, чем применяемые в какой-либо другой стране, и тем самым признается преимущественно агрессивный характер британского климата вследствие обширных индустриальных зон, близости к морю, и большой влажности в сочетании с относительно высокими и колеблющимися зимними температурами, что способствует чрезвычайной конденсации.

    В США для архитектурных работ требуется 18 микрон, а в большей части Европы установлен минимум в 20 микрон, хотя на более сухом Юге толщина 15 микрон порой считается достаточной. Было предпринято несколько попыток объединить указанные требования в подобие простой формулы с присвоением значений климатическому фактору или загрязнению окружающей среды, и степени сырости. Thomas предложил следующее простое отношение толщина пленки в микронах = 5 (М+Р), которое по его мнению может охватить большинство ситуаций и в общем отвечает национальным стандартам, если применять нижеуказанные значения для М и Р:

    Внутренняя установка; наружная установка для мягкого и сельского климата        Р=1

    Наружная установка в морском климате                                                                                             2

    Наружная в индустриальной среде                                                                                                         2

    Наружная + морская            : очень агрессивные условия                                                            3

    Исключительно жесткие местные условия                                                                                    Р=4

    Внутренняя с отоплением; внешняя очень сухая                                                                         М=0

    Внутренняя влажная; внешняя умеренно влажная                                                                   1

    Сильная конденсация; очень сыро (Великобритания)                                                                2

    Это означает минимум в 5 микрон для самых мягких условий, 10 или 15 микрон для внутренних применений, и 15, 20 или 25 микрон для прогрессивно возрастающих степеней жесткости в наружных применениях.

    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.

    Анодированный алюминий. Специальное покрытие для материала

    Использование профилей из алюминия для отделки некоторых участков дома, а также его применение для изготовления интерьера, идет уже довольно давно. Сам по себе металл отличается высокой пластичностью, неплохим внешним видом и легким весом, но при этом очень быстро окисляется и покрывается серым налетом, если взаимодействует с кислородом.

    Что такое анодированный алюминий?

    Для того чтобы сохранить яркий блеск металлических изделий, пришлось использовать специальное покрытие. Из-за нанесения дополнительного покрытия внешний вид практически не изменился, но при этом о такой неприятности, как коррозия, можно забыть на очень длительный срок.

    Для того чтобы понимать, что такое анодированный алюминий, необходимо выяснить, каким образом металл покрывается защитной пленкой. Обычно металлы защищают от воздействия внешней среды при помощи разных протекторов и прочего. В данном же случае защитная пленка – это обычный, но уже окисленный алюминий, который имеет такую химическую формулу: Al2O3. Однако нужно отметить, что в данном случае он будет представлен не в виде мягкой и тонкой аморфной пленки, а в виде кристаллической структуры, которая очень похожа на шпинель, к примеру.

    Цветной алюминий

    Чем характеризуется пленка?

    Получается, что анодированный алюминий покрыт пленкой из уже окисленного материала. Это защитное средство характеризуется следующими свойствами:

    • структура микрокристаллического типа;
    • основание представлено в виде сверхплотной пленки, а внешний слой представляет собой пленки с большим количеством пор;
    • сцепление данного окисленного состава с алюминием очень прочное.

    Последний пункт очень важен. Он означает, что анодированный алюминий сможет сохранять свой защитный слой под любыми нагрузками в течение 40 лет и даже более. Это сильно отличает данный состав от таких, как лакокрасочное или же никелевое покрытие, которое отслаивается от алюминия просто со временем.

    Можно добавить, что от выбранного технического слоя будет зависеть и результат. То есть свойства пленки могут меняться. Она может быть сверхтонкой и составлять всего 10-25 мкм по толщине своей структуры. В таком случае ее даже не получится разглядеть невооруженным глазом. Однако даже такой слой способен защищать металл от любых агрессивных воздействий и при этом пропускать до 95% света.

    Мытье алюминия

    Технология анодирования

    Равномерный цвет анодированного алюминия означает, что на материале присутствует тончайший защитный слой. Процесс получения такого защитного слоя основан на том, что происходит анодное окисление алюминия в растворе электролита. В зависимости от того, какой именно анодированный алюминий необходимо получить в конце, используется три типа электролитов:

    • обработка очень слабым током при наличии постоянного напряжения и электролита слабокислотного типа;
    • покрытие такого типа может наноситься под воздействием бихроматно-кислотного электролита;
    • окисление вещества также может проходить и в электролите щелочного типа.

    Для того чтобы изменять свойства конечной пленки, можно менять такие параметры, как кислотность, температура ванны, а также рабочее напряжение на аноде и катоде.

    Посуда из анодированного алюминия

    Посуда из анодированного алюминия

    Сразу стоит сказать, что для производства посуды используются всего три вида технологического процесса: это штамповка, литье и ковка. При наличии алюминия с такой кристаллической структурой можно применять все три типа. Все производители кухонных приборов и посуды утверждают, что использование этого материала позволяет создавать вещи нового поколения. Основная причина, по которой нельзя было применять столь легкий и удобный металл ранее, заключалась в процессе окисления. Момент соприкосновения с продуктами питания ухудшал их качество, и их нельзя было употреблять. Анодирование же решило эту проблему.

    Текстура анодированного алюминия

    Алюминий листовой

    Помимо посуды и других деталей, выпускается также листовой анодированный алюминий. Кроме того, что такой слой помогает избавиться от коррозии, он также защищает металл от выцветания. Еще одно свойство – это повышение износоустойчивости. Благодаря этому удалось улучшить качество всех дюралевых деталей. Это очень важно при изготовлении, к примеру, приборных панелей. Параметры выпускаемых листов следующие:

    • толщина листа составляет 0,5 – 2 мм;
    • габариты листа – 500 × 600 мм;
    • минимальное количество листов в партии – 1.

    Что касается использования анодированного алюминия, то сразу после его изобретения он широко применялся для производства алюминиевых (дюралевых) деталей для самолетов. Еще одно применение такого типа алюминия – в качестве защитного слоя для других элементов, а также основы для нанесения краски. Стоит также добавить, что такой защитный слой гораздо тверже, чем сам алюминий. Благодаря этому значительно повышается устойчивость к износу у всех элементов. Защитная оболочка помогает сделать из алюминия неплохой электроизоляционный материал, однако возможность локального небольшого пробоя все же присутствует, а потому это несколько ограничивает его использование как изолятора.

    Мир современных материалов — Анодирование металлов

       Анодирование металла — это процесс электрохимического наращивания оксидной пленки путем анодного окисления.

     Оксидная плёнка, полученная путем анодирования, прочно держится на поверхности своего металла. Возможно формирование оксидной пленки на поверхности металла другим способом — за счет повышения температуры. Но данный процесс возможен только до некоторой толщины, выше которой оксидная пленка трескается, ломается и отслаивается. При анодировании можно получать более толстые оксидные пленки, сохраняющие защитные свойства и прекрасную адгезию к субстрату.

      Анодирование возможно практически для любого металла. Однако при анодировании есть ряд требований к росту пленки и ее адгезии. Во-первых, анодируемый металл должен образовывать только один устойчивый оксид. Образование двух различных оксидов ухудшает адгезию и повышает вероятность растрескивания пленки. По этой причине анодирование железа и меди крайне затруднительно. Во-вторых, при хорошей адгезии к металлу оксидная плёнка должна вместе с тем оставаться пористой, чтобы обеспечить беспрепятственный доступ электролита к поверхности металла для лучшего окисления и ее более быстрого роста. Этим требованием удовлетворяет очень мало металлов. Фактически, анодированию подвергают только алюминий, титан и тантал. Наиболее широко распространено анодирование алюминия.

     Окисление алюминия на аноде сопровождается выделением кислорода. Наиболее распространёнными являются ванны с серной кислотой. В особых случаях применяют ванны с хромовой или щавелевой кислотой. Разряжаемый кислород частично реагирует с алюминием анода, а частично теряется в виде газа. По этой причине образующаяся оксидная плёнка содержит массу микроканалов, через которые к поверхности металла может поступать электролит. В результате толщина оксидной плёнки может достигать довольно больших значений. Данный механизм иллюстрирует рис. 1.

     

     

     

    1 — гидратированный Al2O3; 2.- Al2O3; 3 — основной металл алюминий; 4 — микроканалы внутри плёнки; 5 — электролит (присутствует и внутри микроканалов)

     Рис. 1. Механизм роста оксидной пленки алюминия.

     В начале анодирования толщина пленки мала, ее сопротивление невелико и для поддержания необходимой плотности тока требуется небольшое напряжение. По мере роста толщины пленки и возрастания ее сопротивления, ток падает. При слишком большой толщине пленки она даже может начать растворяться. По закону Фарадея скорость образования пленки зависит от тока. Поэтому необходимо поддерживать требуемую плотность тока на протяжении всего процесса анодирования. Этого можно достичь постепенно увеличивая прикладываемое напряжение по мере анодирования.

     Другой способ состоит в использовании менее крепкой кислоты. Однако ниже определенного значения крепость кислоты уменьшать нельзя. Поскольку в процессе анодирования кислота расходуется, при этом она должна обладать достаточной электропроводностью, иначе повышение прикладываемого напряжения вызовет ее разогрев.

     Рабочие параметры процесса анодирования металлов приведены в табл. 1.

     Таблица 1. Рабочие параметры процесса анодирования металлов.

    Рабочие параметры

    Ванна на основе хромовой кислоты

    Ванна на основе серной кислоты

    Ванна на основе щавелевой кислоты

    Крепость

    3%

    10-30%

    3-8%

    Температура, °С

    40-45

    20-25

    25-30

    Напряжение, В

    0-40

    10-20

    50-100

    Плотность тока, мА/см2

    3-10

    4-15

    50

    Описание плёнки

    Полупрозрачная

    Прозрачная

    Прозрачная

    Растворимость плёнки

    Слабо растворима

    Умеренно растворима

    Практически нерастворима

    Рассеивающая способность

    Почти 100%

    Меньше

    Ещё меньше

    Время процесса, мин

    10-30

    10-120

    ~40

     

    Ванна не должна содержать более 1% хлоридов. Превышение этого порога повышает риск питтингообразования. По мере протекания процесса нарастает концентрация ионов алюминия. Считается, что эта величина не должна превышать 20 г/л, так как повышение содержания ионов алюминия повышает вязкость. Анод н катод должны отстоять друг or друга как можно дальше. Обычно катод размещают вблизи стенки ванны, а анод — по центру. Получаемая в процессе анодирования оксидная плёнка алюминия пористая, внутри пор накапливаются гидратированные гидроксид и сульфат алюминия, вода и некоторое количество свободной кислоты. После извлечения изделия из кислотной ванны его следует тщательно промыть, чтобы на его поверхности не осталось свободной кислоты.

     Важно, чтобы поры в оксидной плёнке оказались в итоге заполненными. Оксидная плёнка алюминия способна поглотить самые разные вещества, которые могут придать ей тот или иной цвет. Заполнение пустот выполняется в водяной ванне при температуре около 80°С в течение нескольких минут в ванну добавляют около 1% карбоната натрия, который должен нейтрализовать свободную кислоту, если она осталась внутри пленки после промывки. Если не требуется дополнительного окрашивания, то анодированную поверхность обрабатывают ацетатом никеля. Он гидролизуется внутри пор пленки, давая осадок белого цвета.

     В случае дополнительного окрашивания, после завершения требуется заполнить поры пленок. Состав ванн для окрашивания приведен в табл. 2.

     Таблица. 2. Красители, применяемые для окрашивания оксидных плёнок

    Первый раствор

    Второй раствор

    Образующийся краситель

    Внешний вид получающейся плёнки

    Вода (деионизованная)

    Прозрачная

    Аммоний-железа оксалат

    Fe304

    Золотистая

    Оксалат хрома

    Сr203

    Зелёная

    Ацетат кобальта

    КМn04

    СоО

    Бронзового цвета

    Ацетат свинца

    Аммония гидросульфат

    PbS

    Коричнево-чёрная

     

     Эффективность полученных защитных покрытий чаще всего проверяют испытанием в соляном тумане.

     Толщина оксидной пленки зависит от цели применения анодированного алюминия:

     Архитектурное применение          2-5 мкм

     Автомобильное применение         8-10 мкм

     Внешние поверхности без регулярного ухода 20 мкм

     Твердое анодирование       50 мкм

     

    Литература:

    Р. Ангал. Коррозия и защита от коррозии. Изд-во «Интеллект», 2013. – 344 с.
    Source: http://worldofmaterials.ru/spravochnik/tests/148-korrozionnye-ispytaniya-obshchie-svedeniya

     

    Вас также может заинтересовать:

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *