Что значит анодированный алюминий

Анодированный алюминий

Современные приспособления, изготовленные из металла, очень сильно отличаются от тех, что делались 30-50 лет тому назад. Они стали лёгкими, устойчивыми к вредным воздействиям, минимально опасными для жизни. Анодированный алюминий занимает одно из ведущих мест среди металлов, которые применяются для изготовления таких приспособлений.

Анодированный алюминий давно и прочно занял место стали и чугуна там, где кроме прочности и устойчивости к внешним воздействиям требуются другие главные качества – лёгкость и пластичность. Он значительно легче стали, поэтому с успехом заменил её в десятках тысяч единиц продукции, используемых в самых разных областях – промышленности, медицине, туризме, спорте.

С появлением технологии анодирования к замечательным свойствам алюминия добавились результаты химической модификации – высокая коррозионная стойкость и сопротивляемость к механическим воздействиям.

Что такое анодирование

Процессом анодирования называется электролитическая химическая реакция металла с окислителем. Тонкий слой оксида наносится на металлическую поверхность, которая в процессе реакции исполняет роль анода.

За счёт поляризации в электролитической проводящей среде тонкой оксидной плёнкой можно покрывать как чистые металлы, так и различные сплавы. Оксидный слой эффективно защищает от коррозии и выгорания при воздействии прямых солнечных лучей.

Наиболее востребованы в промышленности подвергшиеся анодированию сплавы алюминия и магния.

1. Защита от внешних воздействий;
2. Украшение.

Во втором случае в проводящую среду добавляются красители различных цветов со строго определённым химическим составом.

Первыми внедрили в производство промышленное анодирование алюминия инженеры из Великобритании. Созданный таким способом лёгкий и прочный металл начали применять в авиационной промышленности. Позже появился стандарт анодирования металла, который успешно применяется в современном авиастроении. Он имеет номенклатурную маркировку DEF STAN 03-24/3.

В состав покрытия входят два компонента:

• органический;
• анодно-хромовый.

Краска, нанесённая в соответствии со стандартом, очень устойчива к истиранию и другим механическимповреждениям.

Технология анодирования

На сегодняшний день наибольшее распространение получил процесс сернокислого анодирования алюминия. Его суть в следующем:

1. Деталь и катод, изготовленный из свинца, помещаются для очистки от примесей и масел в ванну с электролитом – серной кислотой H2 SO4. Показатели физических величин: плотность раствора – 1 200-1 300 г/л; плотность тока в процессе анодирования – 10-50 мА/см²; напряжение источника – 50-100 В.; температура электролита – 20-30 °C (при последующем окрашивании – не более 20 °C).
2. Производится окончательная промывка в растворе каустика.
3. На поверхности детали из алюминия создаётся тончайший оксидный слой.

Скорость роста анодного слоя на поверхности металла неравномерна и очень невысока. Оптимальное количество окрашенного окисла наносится по достижении плотности тока 1,5-1,6 А/дм². При меньших показателях слой получается практически бесцветным.

Большие значения катодной плотности (отношения размера катода к величине обрабатываемой поверхности) вызывают затруднения при обработке массивных деталей – появление прогаров и растравливание.

Оптимальная площадь катода – х2 по отношению к размеру обрабатываемой детали.

Также очень важно контролировать зажим и электрический контакт детали с подвеской.

Кроме серной кислоты в качестве электролита при анодировании могут использоваться другие вещества и соединения:

• щавелевая кислота;
• органические соединения и смеси;
• ортофосфорная кислота.
• хромовый ангидрид.

Технология процесса при этом не изменяется. Конечной целью при выборе электролитической среды является получение слоя с определёнными физическими характеристиками перед повторным окрашиванием.

Тёплое анодирование

Процесс тёплого анодирования осуществляется при температуре окружающей среды 15-20 °C. У деталей, обработанных таким способом, есть две отрицательные особенности:

1. Не очень высокий показатель антикоррозионной стойкости. Контактируя с химически агрессивной средой или металлом, анодированный слой подвергается воздействию кислорода.
2. Невысокая степень защиты от механических воздействий. Острым наконечником вполне реально нанести анодированному слою механическое повреждение.

Процесс тёплого анодирования состоит из шести этапов:

• очистка поверхности детали от жира.
• закрепление на подвеске.
• анодирование до появления оттенка светло-молочного цвета.
• промывка холодной водой.
• окрашивание горячим раствором анилиновой краски.
• выдержка анодированного металла после окраски в течение 30 минут.

Слои плёнки, полученной методом теплого анодирования, получаются исключительно красивыми. Такой алюминий лучше использовать в конструкциях, не подвергающихся резким внешним воздействиям. Кроме того, анодированный слой является отличной основой для повторного окрашивания из-за высочайшего показателя адгезии красителей. Нанесённая краска будет держаться очень долго.

Холодное анодирование

Технология холодного нанесения анодного слоя предусматривает обработку алюминия при температуре от -10 до +10 °C. Качество металла, обработанного таким образом, несравненно выше, чем при тёплом анодировании.

Алюминий получает отличные физические характеристики:

• высокую прочность.
• малую скорость растворения слоя.
• большую толщину плёнки.

При холодном анодировании нужно обязательно осуществить следующие процедуры:

• обезжиривание обрабатываемой поверхности.
• помещение детали на подвеску.
• анодирование до получения плотного оттенка.
• промывка в воде с любой температурой.
• закрепление анодного слоя на пару или в горячей дистиллированной воде.

Отличительной особенностью процесса является большое время принудительного охлаждения. После этого слой анодированного алюминия становится абсолютно невосприимчивым к воздействию агрессивных сред. Только титан спустя несколько десятков лет способен незначительно снизить физические характеристики полученного холодным способом анодированного алюминия.

Покрытие характеризуется исключительной красотой и износостойкостью. У технологии есть только один минус: при повторной окраске можно пользоваться только неорганическими соединениями.

Для чего анодируют алюминий и как его применяют

цель анодирования деталей, изготовленных из алюминия – повышение срока эксплуатации в условиях воздействия различных агрессивных сред.

Учитывая, что чистый алюминий обладает высоким сродством к кислороду, его коррозионная стойкость выше, чем у многих других лёгких металлов конструкционного назначения. Естественное окисление алюминия происходит при первом контакте с воздухом. Процесс же анодной обработки ещё больше увеличивает стремление обеих химических элементов создавать окислы, вступая в реакцию между собой.

Способность анодной плёнки отлично впитывать красители различного химического состава делают обработанный таким способом алюминий отличным декоративным материалом. Он широко применяется для внешней отделки интерьеров зданий и сооружений.

Незаменимы алюминиевые конструкции при создании:

• рекламных конструкций для культурно-спортивных мероприятий, выставок и шоу.
• информационных стендов для массовых акций, митингов, собраний.

Прекрасная светоотражающая способность анодированного алюминия сделала его незаменимым материалом при изготовлении дорожных знаков. Благодаря интерференции информация, нанесённая на знак при анодировании прекрасно видна автомобилистам в ночное время суток.

Рамы любительских велосипедов также изготавливаются из анодированных сплавов алюминия.

На специальную одежду, которой пользуются велосипедисты в тёмное время суток, наносится тончайшая плёнка оксида алюминия. Благодаря этому силуэт легко разглядеть в темноте на почтительном расстоянии.

С той же целью анодированный металл применяется при изготовлении отражающего слоя в прожекторных установках.

Отличные свойства анодированного алюминия позволяют использовать его для изготовления самого широкого круга номенклатуры деталей и узлов, применяемых в самых разных областях. Можно смело сказать: если принято решение изготовить что-то из обработанного таким способом металла, прочность и лёгкость конструкции не будет вызывать никаких сомнений!

Алюминий анодированный

Применение алюминиевых профилей для декоративной отделки фасадов и внутренних интерьеров используется более полувека. Красивый, пластичный и очень легкий металл во влажной атмосфере достаточно быстро покрывался серым налетом окислов.

Сохранить серебристый блеск и выразительность металлического декора оказалось возможным только с помощью нанесения специального покрытия.

Внешний вид анодированного алюминия практически не изменился, краски стали ярче, а о коррозии можно было забыть раз и навсегда.

Как работает анодирование

Чтобы понять, что это — анодированный алюминий, нужно чуть подробнее остановиться на том, как образуется защитная пленка. Большинство металлов защищают либо протекторами, либо изоляторами из сплавов и соединений, более стойких к кислороду и влаге.

Анодированный защитный слой представляет собой обычный окисленный алюминий Al2O3, но не в виде мягкой аморфной микропленки, которая всегда присутствует на его поверхности, а как кристаллическая структура, по свойствам напоминающая корунд или шпинель.

Анодированная пленка отличается следующими характеристиками:

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

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

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

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

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

Технология анодирования алюминия

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

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

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

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

Меняя кислотность и температуру электролитической ванны, ток и рабочее напряжение на аноде и катоде, можно получать очень разные по свойствам пленки из анодированного алюминия.

При небольшой величине тока образуется неуловимая глазу патина. Ее сложно ощутить, даже касаясь пальцами поверхности анодированного алюминия.

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

Суть процесса анодирования

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

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

Процесс настолько интенсивный, что на пластине из алюминия вспыхивают микроскопические огоньки плазмы. Металл мгновенно расплавляется, окисляется, и давлением электролит прочно припечатывается к основанию. Поэтому-то на фотографии анодированная пленка выглядит, как крокодилья кожа.

Подобный процесс можно относительно просто воспроизвести в домашних условиях, но, учитывая высокое напряжение более 100В и большие токи, кустарное получение анодированного алюминия является небезопасным. Кроме того, потребуется эффективная вентиляция для удаления испаряющегося электролита.

Режимы работы установки по получению анодированного алюминия не являются секретом и давно опубликованы в технической литературе.

Практическое применение анодированного алюминия

Традиционно процесс анодирования используется для получения нескольких видов окисленных пленок:

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

Полированный до состояния зеркала алюминий отражает до 98% светового потока, но уже через сутки из-за окисления образуется налет, который превращается в серую пленку.

Большинство оптических приборов, оборудованных отражателями из полированного алюминия, защищаются сверхтонкой микрокристаллической пленкой из бесцветного корунда.

Плотная беспористая структура надежно перекрывает доступ кислорода и водяных паров к легкоокисляющемуся алюминию, при этом сохраняется 95-97% светопропускания. Пленкой из анодированного алюминия защищены 99% всех фар, мощных фонарей, отражателей и оптических приборов.

Декоративные материалы

Покрытие из анодированного алюминия обладает достаточно интересной структурой. Наружные 35-50 мкм пленки представляют собой микропористую, как губка, поверхность с очень узкими и глубокими порами.

Даже небольшой количество красителя глубоко проникает в анодированный алюминий, превращая его в очень прочное и одновременно яркое покрытие. Бесцветные микрокристаллы преломляют падающий на анодированное покрытие свет, в результате чего краски становятся яркими и насыщенными.

Нанесенное лакокрасочное покрытие не выгорает и не теряет своей интенсивности.

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

Популярность покрытий возросла настолько, что металл напыляют на стальные и даже чугунные детали конструкций для последующего окисления и получения анодированной защиты.

Вместо небезопасного покрытия из цинка или очень недешевых легированных сталей сегодня массово используется анодированный алюминий.

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

Специальные пленки из анодированного алюминия

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

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

Применение покрытия из анодированного алюминия:

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

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

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

Заключение

Применение тонких пленок кристаллической Al2O3 позволяет получить покрытия с совершенно новыми свойствами. Речь идет о том, что большинство металлических деталей и конструкций, и даже отдельные виды пластика можно обеспечить практически «вечными» покрытиями.

Даже если вследствие удара или скола пленка будет повреждена, ее вполне можно восстановить с помощью простейшей процедуры.

Пока что окисленный металл обходится дороже краски, поэтому используется, как декоративный материал и способ защитить металлическую поверхность в экстремальных условиях эксплуатации.

Чем отличается анодированный алюминий от обычного?

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

Анодированный алюминий как основа для окраски

Это было первое промышленное применение анодных покрытий после изобретения анодирования алюминия (в хромовой кислоте) в двадцатых годах прошлого столетия.

Это была стандартная обработка поверхности алюминиевых (дюралевых) деталей самолетов, и она до сих пор прописана в стандартах, например, в современном британском военном стандарте DEF STAN 03-24/3.

Эта комбинация органического покрытия с хромовым анодным покрытием дает максимальный срок службы для слоя краски на защитном покрытии и обеспечивает защиту металлу даже после повреждения краски.

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

Анодированный алюминий — защита от коррозии

Неокрашенное хромовое анодное покрытие имеет высокое сопротивление коррозии, в том числе в соляной среде. Его применяют для защиты от коррозии алюминиевых деталей самолетов, когда их нельзя окрашивать.

Сернокислые анодные покрытия с гидротермическим наполнением широко применяют для коррозионной защиты алюминиевых конструкций в морской и промышленной атмосферах.

В последние десятилетия анодные покрытия, бесцветные и цветные, массово применяют для наружных и внутренних строительных материалов и деталей, в том числе, окон, дверей, фасадов зданий, внутренних перегородок и перил.

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

Анодированный алюминий в дизайне

Благодаря способности анодных покрытий поглощать красители, получают широкий спектр «цветного алюминия». Этот метод называют абсорбционным и он широко применяется для различных алюминиевых изделий — литых, прессованных, штампованных.

Более прочное цветное покрытие – электролитическое – получают в различных электролитах, большинство – в растворах солей никеля, кобальта и олова. Его «ассортимент» цветов значительно уже, чем у адсорбционного, но достаточно разнообразен.

Анодированный алюминий — чистые руки

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

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

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

Анодированный алюминий в отражателях прожекторов  

Сернокислое анодирование применяют для защиты поверхности отражателей прожекторов.

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

Анодированный алюминий в тепловых отражателях

Анодирование давно применяют для алюминиевых нагревательных рефлекторов – их можно встретить в каждом доме. Их поверхность легко чистить и они выдерживают даже влажность ванных комнат.

Эффективность анодированного алюминия как отражателя теплового излучения обеспечивается тем, что толщина анодного покрытия составляет всего около одного микрона.

Теплоотражательные свойства более толстых анодных покрытий применяют при изготовлении охлаждающих радиаторов-«гребенок» в электронных приборах, в том числе, в каждом компьютере. Для повышения тепловой излучательной способности анодного покрытия его часто окрашивают в черный цвет.

Анодированный алюминий в борьбе с трением и износом

Анодное покрытие намного тверже, чем основной алюминий, поэтому сопротивление износу и «анти-маркость» изделия повышаются значительно. До того как стали применять гидротермическую гидратацию анодного покрытия, широко применяли его физическое наполнение маслами, воском и тому подобными веществами.

Наполнение анодного покрытия смазочными маслами нашло применение в тех инженерных решениях, где на заданных поверхностях нужна постоянная смазка. Широкое применение это нашло в алюминиевых поршнях бензиновых и дизельных двигателей. Применяют также наполнение анодного покрытия графитовыми суспензиями.

Твердое анодное покрытие с обычной толщиной от 40 до 60 мкм  успешно применяют на деталях различных машин, например, гидравлических и пневматических цилиндрах.

Анодированный алюминий как электрический изолятор

Хотя анодное покрытие и является хорошим электрическим изолятором, опасность местного пробоя электричества из-за мелких дефектов ограничивает применение анодированных алюминиевых проводов.

Однако анодированную алюминиевую ленту уже много лет применяют для некоторых типов трансформаторов, когда важно уменьшить их вес.

Анодное оксидное покрытие намного лучше сопротивляется воздействию тепла, чем органические электроизоляционные материалы, поэтому часто его выбирают для работы при высоких температурах.

Источник: http://aluminium-guide.ru/primenenie-anodirovannogo-alyuminiya/

Анодированный алюминий

Современные приспособления, изготовленные из металла, очень сильно отличаются от тех, что делались 30-50 лет тому назад. Они стали лёгкими, устойчивыми к вредным воздействиям, минимально опасными для жизни. Анодированный алюминий занимает одно из ведущих мест среди металлов, которые применяются для изготовления таких приспособлений.

Анодированный алюминий давно и прочно занял место стали и чугуна там, где кроме прочности и устойчивости к внешним воздействиям требуются другие главные качества – лёгкость и пластичность. Он значительно легче стали, поэтому с успехом заменил её в десятках тысяч единиц продукции, используемых в самых разных областях – промышленности, медицине, туризме, спорте.

Анодированное покрытие: 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Добавками обычно являются соли различных металлов либо органические кислоты, позволяющие получить самую разнообразную гамму цветов – от абсолютно черного до практически любого цвета из палитры.

Что такое анодированный алюминий – предназначение, виды и способы создания

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

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

Предназначение анодирования

Кислород является сильным природным окислителем, поэтому множество металлов реагирует с ним, образуя соответствующие оксиды. Но пленка природных оксидов зачастую очень тонкая и совсем не защищает металл.

Благодаря анодировке эта пленка упрочняется, что позволяет защитить металл от разнообразных агрессивных воздействий внешней среды.

Кроме этого, анодированный образец становится гораздо красивее, без дефектов поверхности, и его становится легче обрабатывать, например, красить.

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

Теплое анодирование

Одним из наиболее простых в исполнении процессов считается теплое анодное окисление. С его помощью можно окрасить поверхность металла.

Но при простоте исполнения, у такой технологии есть существенный недостаток – получаемый алюминиевый профиль достаточно хрупок и может подвергаться коррозии. Более того, при ошибках в работе полученное покрытие может легко стираться даже при проведении по образцу рукой.

Поэтому теплое анодирование чаще всего используют как основу для дальнейших манипуляций, например, покрытие этого профиля прочной эпоксидной краской.

Подготовительный процесс

Прежде чем приступать к анодировке алюминия, необходимо тщательно очистить образец. На нем не должно быть никаких загрязнений.

Поверхность обезжиривают и удаляют предыдущий слой металлического оксида, так как его наличие способно помешать равномерному образованию нового покрытия.

После удаления всех загрязнений и шлифовки образец окунают в щелочной раствор для того, чтоб на поверхности образовались микропоры, которые увеличили бы плотность поверхности. Эта процедура похожа на травление.

Химическая обработка

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

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

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

Закрепление

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

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

Типичные ошибки при анодировании

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

Температура электролита

От температуры электролита зависит то, какой получится окраска детали. Если температура будет слишком низкой, то сопротивление электролита будет слишком высоким и для поддержания плотности тока трудно будет установить необходимое напряжение.

Но устанавливать напряжение порядка 100 Вольт небезопасно в домашних условиях, поэтому лучше всего будет поддерживать правильную температуру – около -10°С.

Если температура будет слишком высокой, то покрытие будет слабо держаться, и окрашивание будет мутного оттенка.

Анодная плотность

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

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

Катодная плотность

Катодную плотность тоже необходимо поддерживать в необходимых пределах, иначе деталь может повредиться, особенно если она больших размеров.

Если размер катода будет слишком мал, то силовые линии тока будут распределяться неравномерно, и именно поэтому на детали могут появляться различные дефекты и пробоины.

Поэтому используются катоды по размеру в два раза больше, чем поверхностная площадь образца.

Контакт детали с подвеской

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

Анодирование алюминия и его виды

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

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

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

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

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