Промышленный и кустарный метод анодирования алюминия

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.

Незаменимы алюминиевые конструкции при создании:

Технология анодирования алюминия

Производственный процесс анодирования алюминия условно делится на три этапа:

1. Подготовительный – на этом этапе алюминиевое изделие необходимо тщательно механически и электрохимически обработать. От того, как качественно будет проведен этот процесс будет зависеть конечный результат. Механическая обработка подразумевает очищение поверхности, ее шлифовка и обезжиривание. Затем изделие сначала помещают в щелочной раствор, где происходит так называемое “травление”, а после – в кислотный, для осветления изделия. Последний шаг – промывка изделия. Промывка проводится в несколько стадий, так как крайне важно удалить остатки кислоты даже в труднодоступных участках изделия.

2. Химическое анодирование алюминия – изделие прошедшее первичную обработку подвешивают на специальные кронштейны и помещают в ванну с электролитом между двумя катодами. В качестве электролитов могут выступать растворы серной, щавелевой, хромовой и сульфосальциловой кислот иногда с добавлением органической кислоты или соли. Серная кислота – самый распространенный электролит, однако он не подходит для сложных изделий с мелкими отверстиями или зазорами. Для этих целей лучше подходят хромовые кислоты. Щавелевая кислота в свою очередь создает наилучшие изоляционные покрытия разных цветов.

Вид, концентрация, температура электролита, а также плотность тока напрямую влияют на качество анодирования. Чем выше температура и ниже плотность тока, тем быстрее происходит анодирование, пленка получается мягкая и очень пористая. Соответственно чем ниже температура и выше плотность тока, тем тверже покрытие. Диапазон температур в сернокислом электролите колеблется от 0 до 50 градусов по Цельсию, а диапазон плотности от 1 до 3 А/дм2. Концентрация электролита может колебаться в пределах 10-20 % от объема в зависимости от требований технической документации.

3.Закрепление – непосредственно после анодирования поверхность изделия выглядит очень пористой. Чем больше пор – тем мягче поверхность. Поэтому, чтобы изделие получилось крепким и долговечным, поры нужно закрыть. Сделать это можно, окунув изделие в почти кипящую пресную воду, обработав под паром, либо поместив в специализированный “холодный” раствор.

Если изделие предполагается окрасить в какой-нибудь цвет, его не “закрепляют”, так как краска прекрасно заполнит пустое пространство в порах.

Оборудование для анодирования алюминия делится на 3 вида: основное (ванны для анодирования), обслуживающее (обеспечивает непрерывную работу линии, подает ток в ванны и т.д.) и вспомогательное (на нем осуществляется подготовка алюминиевых изделий, их перемещение по линиям, складирование и пр.).

Второе – электролитическое – оно же черное анодирование алюминия – это получение сначала бесцветной анодной пленки, а затем продолжение процесса в кислом растворе солей некоторых металлов. Цвет готового изделия получается от слабобронзового до черного. Анодирование алюминия в черный цвет востребовано в производстве строительных профилей и панелей.

Зачем анодировать алюминий?

Популярность алюминия во многом связана с его хорошей естественной коррозионной стойкостью. Она достигается из-за высокого химического сродства алюминия к кислороду, то есть их большого взаимного стремления вступать друг с другом в реакцию с образованием оксида алюминия. Эта очень тонкая оксидная пленка мгновенно покрывает любую свежую поверхность алюминия сразу после ее контакта с воздухом. Однако в некоторых случаях необходимо иметь более высокую степень защиты (коррозионной или химической), модифицировать внешний вид поверхности (цвет, текстуру и т.п.) или создать заданные физические свойства поверхности (повышенная твердость, износостойкость или адгезия). В таких случаях прибегают к анодированию алюминия и алюминиевых сплавов.

Рисунок 1 – Схема процесса анодирования

  • минимально допустимая средняя толщина и
  • минимально допустимая локальная толщина.

Технология анодирования алюминия и преимущества процедуры

Автор: Анастасия Исакова · Опубликовано 11.07.2017 · Обновлено 11.07.2017

Алюминий – лучший металл для изготовления различных деталей. Его легко обрабатывать, металл имеет легкий вес, высокую прочность и не подвержен коррозии. Но при всех достоинствах внешний вид этого металла не привлекательный. На алюминиевой поверхности очень плохо удерживаются краски, а если на изделие не нанести какое-либо защитное покрытие, то оно покроется темными пятнами. Такая технология, как анодирование алюминия, позволит защитить металл от окисления, а также придаст эффектный внешний вид.

Читайте также:  Обзор пропиток для деревянной мебели


Анодирование или же анодное оксидирование – процесс, результатом которого является образование на поверхности металла оксидного покрытия. Металл окисляется. Оксидная пленка защищает металлическую поверхность от окислительных процессов, возникающих при взаимодействии алюминия и воздуха. При анодировании окисленное место не удаляется, а формируется более твёрдое покрытие. Технология похожа на воронение.

Химическая обработка

Химическое оксидирование алюминия являет собой металлообработку в электролите. В качестве электролитов применяются растворы самых разных кислот (серной, хромовой, щавелевой, сульфосалициловой). Порой в растворы добавляют соль или органическую кислоту.

Самый популярный электролит – серная кислота. И все же этот электролит не используется для обработки изделий криволинейной формы, на каких есть маленькие отверстия или щели. В подобных вариантах предпочтительна хромовая кислота. А вот щавелевая кислота дает возможность существенно сделать лучше многоцветные изоляционные покрытия.

Химическое оксидирование алюминия

Качество процесса зависит от определенных составляющих, в числе которых концентрация, режим температур и плотность тока. Большие температуры помогают ускорению анодирования. Причем пленка появится мягкая и высокопористая. Если нужно твёрдое покрытие, используется более низкая температура.

Химическое оксидирование алюминия может выполняться при температуре от нуля, до плюс 50 градусов по шкале Цельсия. Плотность тока может изменяться от 1 до 3 Ампер на квадратный дециметр. Показатель электролитной концентрации может быть в пределах 10-20%.

  • главное (ванны);
  • обслуживающее (обеспечение работы);
  • дополнительное (подача изделий в ванную, проведение подготовки, складирование и т.п.).

Анодирование в сернокислом электролите

Анодирование в серной кислоте позволяет получить полупрозрачные, бесцветные покрытия толщиной около 35 мк. Если процессу анодирования предшествует процесс глянцевания поверхности деталей, покрытия получают высокие декоративные качества (блестящее анодирование). В серной кислоте получают также пластичные анодные пленки, которые не разрушаются при формовке изделий.

Продолжительность процесса анодирования зависит от требуемых значений толщины пленки, а также используемой плотности тока. Для чистого алюминия это соотношение можно предложить в виде:

Анодная плотность

Правильное анодирование металлов алюминия и их сплавов предполагает выдержку определенной плотности тока. Это показатель силы тока, отнесенный ко всей поверхности, которая будет подвержена покрытию оксидом. Этот параметр напрямую определяет, с какой скоростью будет образовываться слой. Также учитываются плотность электролита и его температура.

Общие правила предписывают использовать плотность в пределах 2,5–1 А/дм², если целью является получение покрытия декоративно-защитного характера – толщина 20–6 микрон; использовать плотность в пределах 4–2 А/дм², если нужен электроизоляционный слой или очень твердое покрытие – толщина 75–40 микрон.

Чем ниже температура, тем более плотной, крепкой и не такой рыхлой будет оболочка, но скорость образования последней меньше, нежели при использовании высоких температур.

Преимущества анодированных поверхностей

  • Выдающиеся антикоррозийные свойства. Оксидная плёнка надёжно защищает от обычной влаги и от большинства агрессивных сред.
  • Прочность оксидной плёнки. Оксиды по своим прочностным физическим характеристикам в большинстве случаев прочнее металла, на котором они образованы.
  • Непроводимость тока. Парадоксальным образом образованная на металле и из металла оксидная плёнка практически является диэлектриком – что находит своё применение в создании электролитических (оксидных) конденсаторов.
  • Экологический аспект: при производстве посуды нанесённая на неё оксидная плёнка не даёт ионам металла переходить в пищу, не даёт ей подгорать, стенки и дно посуды приобретают устойчивость к большим перепадам температуры.
  • Широкое использование анодированных поверхностей металла в дизайне. Применение в растворах электролита некоторых солей позволяет получать глубокие и насыщенные оттенки.


Теперь о методах, вынесенных в заголовок материала, а именно:

Процесс анодирования состоит из трех частей:

  • подготовительный этап;
  • химическая обработка;
  • закрепление.

Подготовительный этап предполагает механическую и электрохимическую обработку алюминия. Механическая обработка включает очистку металла, шлифование и обезжиривание. После этого изделие помещается в щелочной раствор для травления, после чего оно перекладывается в кислотный для осветления. На завершающей стадии подготовительного этапа осуществляется промывка поверхности изделия. При этом стоит отметить, что промывка производится обязательно несколько раз с целью полной очистки алюминия от кислотных веществ.

Во время химической обработки алюминия осуществляется обработка металла в электролите. В качестве электролитов могут быть использованы растворы разнообразных кислот (серная, хромовая, щавелевая, сульфосалициловая). Иногда в растворы может добавляться соль или органическая кислота. Самым распространенным электролитом выступает именно серная кислота. Стоит обратить внимание на то, что этот электролит используется только в случае обработки изделий простой формы. Для изделий, имеющих более сложную форму с небольшими отверстиями или зазорами, применяется чаще хромовая кислота.

То, насколько качественным в итоге получится анодированный алюминий, зависит от многих факторов, среди которых в обязательном порядке присутствуют концентрация, температурный режим, а также плотность тока. При воздействии высоких температур анодирование буде протекать существенно быстрее. Кроме этого, высокие температуры способствуют образованию мягкой и высокопористой пленки на поверхности изделия. В случае необходимости получения более твердого и прочного покрытия, анодирование проводится при более низких температурах. Таким образом, допустимые температурные режимы для анодирования находятся в диапазоне от 0 0 С до +50 0 С. Плотность тока при этом может находиться в пределах от 1 до 3 Ампер.

Читайте также:  Что такое жидкая наждачка и где ее используют

На последнем, закрепительном, этапе осуществляется закрытие пор, которые образовались на поверхности изделия во время анодирования. Закрытие пор осуществляется для того, чтобы поверхность приобрела достаточную прочность. Закрепление может осуществляться тремя способами:

  • путем погружения изделия в горячую пресную воду;
  • обработкой паром;
  • размещением металла в так называемом «холодном растворе».

Стоит сказать, что если в дальнейшем будет производиться окрашивание поверхности, то данный этап не нужен, поскольку лакокрасочный материал заполнит имеющиеся поры естественным образом.

Кроме описанного выше способа, существуют также и другие способы анодирования. К ним можно отнести следующие:

  • твердое;
  • микродуговое;
  • цветное.

В результате твердого анодирования на поверхности алюминия образуется прочная микропленка. Данная методика достаточно широко применяется в авиастроении, автомобилестроении, а также в строительстве. Суть данной технологии заключается в применении не одного конкретного, а сразу нескольких электролитов. Например, в одном процессе могут использоваться щавелевая, серная, лимонная, винная, а также борная кислота. Во время анодирования происходит плавное увеличение плотности тока, что приводит к изменениям в ячейках. Это, в свою очередь, способствует приобретению пленкой повышенной прочности.

Толщина оксидного слоя

5

Для внутреннего использования, без частой чистки (мытья)

10

Миним. 10 микрон

Для наружного применения в обычных атмосферных условиях, с периодическим техническим обслуживанием (чистка)

15

Миним. 15 микрон

Для наружного применения в атмосферных условиях промышленных зон и морских побережий

20

Миним. 20 микрон

Для наружного применения в атмосферных условиях промышленных зон и морских побережий (упрочненный слой)

25

Миним. 25 микрон

Для наружного применения в атмосферных условиях промышленных зон и морских побережий (упрочненный слой) по специальным запросам некоторых рынков

Микродуговым анодированием называется электрохимический процесс, при котором происходит окисление поверхности алюминия, при одновременном возникновении электрозарядных явлений между анодом и электролитом. В результате данной методики образуется покрытие, отличающееся достаточным качеством, а также которое имеет высокий уровень износостойкости и адгезии.

Цветное анодирование алюминия. Основной задачей данного метода является изменить цвет алюминиевой детали. Цветное анодирование можно осуществить четырьмя способами:

  • окрашиванием методом адсорбции. Происходит путем погружения изделия в электролитную ванну. Кроме этого осуществление данного способа возможно путем погружения деталей в раствор с красящим веществом, которое предварительно разогретое до необходимой температуры;
  • электролитическое окрашивание. Данный способ имеет еще одно название – черное анодирование. Осуществляется в два этапа. Первый предполагает получение бесцветной пленки, после чего металл погружается в кислый солевой раствор, в результате – метал приобретает различный цвет, который может разниться от черного до слабого бронзового оттенка. Именно черные тона алюминия очень популярны в строительной области;
  • интерференционное окрашивание. Технология получения определенного цвета данным способом напоминает электролитическое окрашивание. Однако, при данном методе создается особый светоотражающий слой, придающий более разнообразные оттенки металлу;
  • интегральное окрашивание. Данная технология заключается в смешивании электролита с органическими солями.

Декоративный анодированный алюминий применяется во многих сферах. Так, он используется при изготовлении литых, прессованных и штампованных алюминиевых изделий. Очень часто такой алюминий используется при создании декоративных мебельных деталей, также из него могут изготавливаться спортивный инвентарь, поручни и многое другое. Основным преимуществом использования декоративного анодированного алюминия в быту является то, что он не оставляет неприятных пятен серого цвета на одежде и теле человека.

  • окрашиванием методом адсорбции. Происходит путем погружения изделия в электролитную ванну. Кроме этого осуществление данного способа возможно путем погружения деталей в раствор с красящим веществом, которое предварительно разогретое до необходимой температуры;
  • электролитическое окрашивание. Данный способ имеет еще одно название – черное анодирование. Осуществляется в два этапа. Первый предполагает получение бесцветной пленки, после чего металл погружается в кислый солевой раствор, в результате – метал приобретает различный цвет, который может разниться от черного до слабого бронзового оттенка. Именно черные тона алюминия очень популярны в строительной области;
  • интерференционное окрашивание. Технология получения определенного цвета данным способом напоминает электролитическое окрашивание. Однако, при данном методе создается особый светоотражающий слой, придающий более разнообразные оттенки металлу;
  • интегральное окрашивание. Данная технология заключается в смешивании электролита с органическими солями.

Промышленный и кустарный метод анодирования алюминия

Анодирование алюминия (анодное оксидирование) – это процесс, в результате которого на поверхности металла образуется оксидное покрытие. Основная задача оксидного покрытия – защитить поверхность алюминия от окисления, возникающего из-за взаимодействия этого металла с воздухом. Анодирование призвано не уничтожать пленку, образовавшуюся при окислении (она выполняет защитную функцию), а сделать ее более прочной. В этом отношении анодирование похоже на такой метод, как воронение окислением.

Технология анодного оксидирования используется для укрепления не только алюминия и его сплавов, но и других металлов. К примеру, оксидные покрытия используются для защиты титана и магния.

Читайте также:  Способы приготовления олифы своими руками

Помимо укрепления поверхностного слоя, анодирование преследует следующие цели:

  • сглаживание различных дефектов поверхности (сколов, царапин и т.п.);
  • повышение адгезивных качеств материала (краска значительно лучше сцепляется с оксидной пленкой, чем с голым металлом);
  • улучшение внешнего вида металла;
  • придание металлу различных декоративных эффектов (к примеру, можно создать имитацию золота, серебра, жемчуга).

к содержанию ↑

Анодирование алюминия (анодное оксидирование) – это процесс, в результате которого на поверхности металла образуется оксидное покрытие. Основная задача оксидного покрытия – защитить поверхность алюминия от окисления, возникающего из-за взаимодействия этого металла с воздухом. Анодирование призвано не уничтожать пленку, образовавшуюся при окислении (она выполняет защитную функцию), а сделать ее более прочной. В этом отношении анодирование похоже на такой метод, как воронение окислением.

Анодированный алюминий: технологии и преимущества

Анодированный алюминий (anodized aluminum) – металл с покрытием, которое способно предупреждать окисление алюминия на открытом воздухе и защищать его от возможных механических повреждений. Анодированное покрытие делает алюминиевое изделие, например, лист из алюминия или алюминиевый швеллер, пригодным к окрашиванию.

Анодированный алюминий (anodized aluminum) – металл с покрытием, которое способно предупреждать окисление алюминия на открытом воздухе и защищать его от возможных механических повреждений. Анодированное покрытие делает алюминиевое изделие, например, лист из алюминия или алюминиевый швеллер, пригодным к окрашиванию.

Теплое анодирование

Способ теплого анодирования используется для получения основы под покраску. Покрытие пористое, но за счет этого обладает высокой адгезией. Нанесенная сверху эпоксидная краска надежно защитит алюминий от внешних воздействий.

Недостатком считается низкая механическая прочность и коррозионная стойкость покрытия. Оно разрушается при контакте с морской водой и активными металлами. Данный способ можно произвести в домашних условиях.

Процесс протекает при комнатной температуре или выше (не более 50°С). После обезжиривания заготовки устанавливаются на подвесе, который удерживает их в растворе электролита.

Анодирование продолжается до тех пор, пока на поверхности не появится покрытие молочного цвета. После снятия напряжения заготовки промываются в холодной воде. Затем детали подлежат окрашиванию. Красят их путем помещения в емкость с горячим красителем. После чего полученный результат закрепляют на протяжении 1 часа.

Методы цветного анодировния алюминия

  • источник питания 12 В (АКБ, стабилизатор);
  • алюминиевые провода;
  • реостат;
  • амперметр;
  • емкости для растворов.

Электрооборудование, свет, освещение

До сих пор алюминий является лучшим металлом для всевозможных поделок. Он легко обрабатывается, имеет небольшой вес, остается прочным и не ржавеет. Однако у алюминия есть один недостаток – не очень красивый вид. Краска на нем плохо держится, а неокрашенный алюминий покрывается темными пятнами со временем. Но из этой ситуации можно найти выход – стоит обратиться к процедуре анодирования алюминия.

Алюминий имеет свойства соединяться в естественной среде с кислородом, образуя при этом на своей поверхности защитную плёнку. Именно данный слой позволяет не окисляться металлу. Но подобный природный оксид способен повреждаться, потому что является очень тонким.

Декоративное анодирование


Данный вид анодирования, чаще всего применяется для изделий, которые используются внутри помещений. Это могут быть: элементы обрамления корпусной мебели, ручки и направляющие шкафов-купе, витрины, торговое оборудование, навигационные таблички и.т.д.

Оксидная пленка имеет толщину 10-15 микрон и хорошо защищает поверхность изделия от механических повреждений и коррозии. Главной особенностью декоративного анодирования, является богатый и респектабельный внешний вид поверхности. Различают два типа покрытия поверхности: матовая и глянцевая. Для придания поверхности матового оттенка, изделие проходит стадию предварительной подготовки поверхности мелкой дробью и затем следует на линию анодирования. Получение глянцевой поверхности достигается без предварительной обработки. Для получения необходимого оттенка применяются специальные красители. Самые распространенные оттенки: «Золото», «Серебро», «Шампань», «Бронза», «Коньяк» и «Черный».

Слой оксида алюминия является стойким, твердым и самообновляющимся, потому что алюминий спонтанно образует тонкий, но эффективный защитный оксидный слой, который предотвращает дальнейшее окисление или коррозию при механическом повреждении.

Этапы анодирования

Каждый этап анодирования алюминиевого изделия придаёт металлу очередное преимущество. Подготовка к самому процессу кроется в погружении детали в определенный щелочной раствор, в результате чего является полное очищение алюминия от масел и загрязнений.

После промывки, производимой в растворе из каустической соды, удалится тонкий слой алюминия, мешающий процессу анодирования. Сама процедура анодирования алюминиевой детали придает более плотную поверхность, обеспечивающую слоем оксидной плёнки. Декоративные моменты анодирования способны придать изделию определенный цвет и блеск.

А процесс уплотнения помогает закрыть поры алюминию, который имеет довольно пористую структуру. В целом понятно, что анодирование необходимо алюминию, если вы планируете защитить его от коррозии и прочих повреждений. Кроме того, анодирование способно придать изделию приятный вид. Совершить данный процесс вы можете и в домашних условиях.


Алгоритм холодного анодирования:

Ссылка на основную публикацию