Анодирование алюминия: что это за процесс?
Невозможно представить современную промышленность и сферу строительства без металлопродукции. Алюминий — один из наиболее востребованных металлов: лёгкий, прочный, хорошо поддающийся обработке, он широко используется для создания металлических конструкций, материалов для обшивки, деталей, элементов мебели и пр. Однако, чтобы алюминиевые сплавы отвечали определённым техническим требованиям, их подвергают различным видам обработки. Один из которых — анодирование алюминия. Именно о нём подробно расскажем в этой статье.
Анодирование — это электрохимический процесс, цель которого — создание на поверхности алюминиевой заготовки защитного слоя, устойчивого к коррозии, УФ-излучению и износу. Слой создаётся путём погружения металла в раствор кислого электролита и проведения через систему постоянного тока. За счёт такого воздействия на поверхности образуется оксидная плёнка, которая маскирует дефекты заготовки, обеспечивает сопротивление коррозии и защиту от механических повреждений. Срок службы покрытия — около 20 лет.
Краткая история анодирования
Анодирование алюминия начало широко использоваться в 1923 году. Изначально оно применялось для защиты дюралюминиевых деталей кораблей от коррозии. Обработка позволяла защитить суда от воздействия солёной воды.
Процесс основывался на использовании хромовой кислоты в качестве электролита, и получил название процесс Бенгуа-Стюарта. Он вошёл в стандарт обработки для сил британской армии. Несмотря на устаревшую технологию, этот процесс до сих пор используется.
К 1927 году анодирование развилось: начала использоваться серная кислота, которая до сих пор остаётся основным электролитом.
Этапы анодирования алюминия
Анодирование алюминия можно разделить на пять основных этапов: подготовка поверхности, травление, анодирование, покраска, герметизация. Рассмотрим их подробнее.
Подготовка поверхности
Прежде всего заготовку необходимо очистить от жира и масел. Это осуществляется путём погружения алюминия в ванну с раствором на основе кислоты или щелочи. Это очень важный этап, влияющий на конечный результат: любые частицы пыли или грязи могут повлиять на равномерность травления и внешний вид готового изделия.
Травление заготовок
Это процесс подготовки поверхности, подразумевающий удаление тонкого алюминиевого слоя с заготовки. Для этого металл помещают в ванны с кислотным или каутическим раствором. Травление обеспечивает устранение всех мелких дефектов поверхности, делая её гладкой и ровной. После завершения этого этапа остатки раствора тщательно удаляют.
Анодирование
После тщательной подготовки заготовки из алюминия помещают в раствор с электролитами. Затем через резервуар пропускают ток мощностью от 30 до 300 Ампер на м2. Выбор мощности зависит от размера обрабатываемой поверхности и концентрации раствора. В результате этого воздействия на поверхности изделий образуется анодный оксидный слой. Алюминий промывают в деионизованной воде, чтобы удалить остатки ионов, которые могут оставить пятна.
Добавление цвета к анодированной заготовке
Анодированная поверхность пористая, поэтому хорошо поддаётся окрашиванию. Этот этап не является обязательным, однако часто осуществляется, чтобы получить более привлекательное изделие.
Герметизация
После основных этапов заготовку погружают в раствор ацетата никеля, чтобы заполнить образовавшиеся поры и герметизировать полости на её поверхности. В результате получается изделие с гладкой, однородной структурой.
Технологии
Анодирование алюминия проводится разными способами. У каждой технологии есть особенности, плюсы и минусы. На свойства поверхности влияет плотность тока и температура электролита. Чем выше плотность тока и ниже температура, тем твёрже получается оксидная плёнка. При высокой температуре получается мягкое и пористое покрытие, которое хорошо поддаётся окрашиванию. Рассмотрим технологии подробнее.
Твердое анодирование
Твердое анодирование — это способ обработки, при котором в роли электролита выступает не только раствор серной кислоты H2SO4, а сразу несколько кислот. Возможно применение щавелевой, уксусной, борной или ортофосфорной кислоты, триоксида хрома, различных органических соединений. Эта технология используется в современной промышленности чаще всего. Она позволяет получить на поверхности заготовки очень тонкий, но при этом прочный оксидный слой. Температура раствора составляет от +20 до +30°С.
Теплое анодирование
Осуществляется при температуре от +15 до +20°С. Алюминий обрабатывают до получения светло-молочной плёнки, а затем промывают струёй холодной воды и окрашивают составами на основе анилина. Таким способом можно получить привлекательную поверхность изделия. Но они не подходят для эксплуатации в тяжелых условиях, поскольку хуже защищены от коррозии, воздействия агрессивных сред и механических повреждений. Однако, высокая адгезивность поверхности отлично подходит для нанесения лакокрасочного покрытия.
Холодное анодирование
Особенность технологии в том, что оксидирование заготовок осуществляется при температуре от -10 до +10°С. Их подвергают долгому принудительному охлаждению, формируя плотное покрытие, а затем закрепляют плёнку паром или горячей дистиллированной водой. Такой метод позволяет получить качественное, прочное покрытие большой толщины.
Преимущества анодирования алюминия
Анодированный алюминий отличается множеством преимуществ, за счёт которых он востребован в строительстве и разных сферах промышленности. Среди преимуществ:
Увеличение долговечности
Оксидный слой обеспечивает надёжную защиту от коррозии, ультрафиолета и механических повреждений, поэтому изделия могут выдерживать экстремальные условия эксплуатации: осадки, высокую влажность, жару. Защитная плёнка значительно продлевает срок службы изделий из алюминия.
Простота ухода и обслуживания
Защитный слой прочно связан с поверхностью, поэтому он не может потрескаться или отслоиться. Поверхность устойчива к влаге и царапинам, её можно очищать различными моющими средствами без риска потери качества или внешнего вида.
Доступность нескольких цветов
Анодированные полуфабрикаты выпускают в разных оттенках, что значительно расширяет возможности их декоративного применения. Встречаются такие оттенки как медь, бронза, золото, шампань, коньяк и пр. На обработанную поверхность также можно наносить краски разных цветов.
Экономичность
Анодирование заготовок — низкозатратный процесс, что влияет на конечную их стоимость.
Безопасность
Анодированный алюминий является экологически безопасным материалом, он не выделяет вредных веществ даже под длительным воздействием ультрафиолета.
Применение анодированного алюминия
Сочетание лёгкости с прочностью сделало алюминий прекрасной альтернативой более тяжёлым металлам, что особенно актуально в строительстве и при производстве транспорта. Устойчивость анодированных изделий к влаге и повреждениям служит дополнительным преимуществом, за счёт которых они получили применение в разных сферах. Например, профили для иллюминаторов водного транспорта делают преимущественно из этого металла. Кроме того, он часто применяется:
- для производства светотехники;
- в дизайнерских целях и архитектуре;
- для обустройства фасадов, крыш;
- в производстве мебели, бытовых приборов;
- для создания солнечных, аэрокосмических панелей;
- для изготовления мобильных устройств, акустических систем и пр.
Характеристики алюминия, прошедшего через анодирование, делают его востребованным в абсолютно разных сферах. Это универсальный материал, устойчивый практически к любым воздействиям, а также обладающий привлекательным внешним видом.
Источник фото: freepik.com
вопросы?