Acoperirea anodizată: ce este, unde este folosită, cum se face?

Anodizarea este un proces electrolitic utilizat pentru a crește grosimea stratului de oxid natural de pe suprafața produselor. Tehnologia este denumită astfel deoarece materialul care urmează a fi tratat acționează ca un anod în electrolit. Această operațiune crește rezistența materialului la coroziune și uzură și pregătește suprafața pentru aplicarea grundului și a vopselei.

Placarea straturilor suplimentare de protecție după anodizarea metalului este considerabil mai bună decât cea a materialului original. În funcție de metoda de aplicare, acoperirea anodizată este fie poroasă și foarte absorbantă, fie subțire și transparentă, ceea ce pune în evidență structura materialului de bază și reflectă bine lumina. Pelicula de protecție formată este dielectrică, adică nu conduce electricitatea.

de ce se face

Acoperirile anodizate sunt utilizate atunci când este necesară protecția împotriva coroziunii și pentru a evita uzura crescută în punctele de tranziție ale mașinilor și echipamentelor. Printre alte metode de protecție a suprafețelor metalice, această tehnologie este una dintre cele mai ieftine și mai fiabile. Anodizarea este cel mai frecvent utilizată pentru a proteja aluminiul și aliajele sale. Este bine cunoscut faptul că acest metal, deși posedă proprietăți unice, cum ar fi o combinație de ușurință și durabilitate, are o sensibilitate crescută la coroziune. Tehnologia a fost, de asemenea, dezvoltată pentru o varietate de alte metale neferoase, cum ar fi titanul, magneziul, zincul, zirconiul și tantalul.

Unele caracteristici

Procesul studiat, pe lângă modificarea texturii microscopice a suprafeței, modifică și structura cristalină a metalului la limita peliculei protectoare. Cu toate acestea, din cauza grosimii stratului anodizat, stratul de suprafață tinde să fie foarte poros. Prin urmare, pentru a obține rezistența la coroziune a materialului, este necesară o etanșare suplimentară. În același timp, straturile groase oferă o rezistență sporită la uzură, mult mai mare decât vopselele sau alte acoperiri, cum ar fi pulverizarea. Pe măsură ce crește tenacitatea suprafeței, aceasta devine mai fragilă, adică mai susceptibilă la fisuri cauzate de căldură și de influențe chimice, precum și de impacturi. Crăparea stratului anodizat în timpul forjării nu este neobișnuită, iar recomandările care au fost făcute nu ajută întotdeauna.

Invenție

Prima utilizare documentată a anodizării a avut loc în 1923 în Marea Britanie pentru protecția împotriva coroziunii a pieselor de hidroavioane. La început, s-a folosit acid cromic. În Japonia, acidul oxalic a fost folosit mai târziu, dar astăzi majoritatea electroliților utilizați pentru anodizare sunt acidul sulfuric clasic, ceea ce face ca procesul să fie mult mai ieftin. Tehnologia este în mod constant îmbunătățită și dezvoltată.

Aluminiu

Anodizarea este efectuată pentru a crește rezistența la coroziune și pentru a pregăti suprafața pentru vopsire. De asemenea, în funcție de procesul utilizat, fie pentru a crește rugozitatea, fie pentru a crea o suprafață netedă. Anodizarea în sine nu contribuie prea mult la rezistența produsului. Atunci când aluminiul intră în contact cu aerul sau cu orice alt gaz care conține oxigen, metalul formează în mod natural un strat de oxid pe suprafața sa cu o grosime de 2-3 nm, iar în cazul aliajelor ajunge la 5-15 nm.

Stratul de aluminiu anodizat are o grosime de 15-20 de microni, adică o diferență de două ordine de mărime (1 micron înseamnă 1000 nm). Acest strat creat este distribuit în mod egal în interiorul și în exteriorul suprafeței, adică mărește grosimea piesei cu ½ din dimensiunea stratului protector. Deși anodizarea creează un strat dens și uniform, fisurile microscopice pe care le conține pot duce la coroziune. Stratul de protecție a suprafeței în sine este supus degradării chimice prin expunerea la medii foarte acide. Tehnologia a fost folosită pentru a combate acest fenomen, reducând numărul de microfisuri și introducând elemente chimice mai stabile în compoziția oxidului.

aplicație

Materialele tratate sunt utilizate pe scară largă. De exemplu, în cazul aeronavelor, multe componente structurale conțin aliaje de aluminiu; aceeași situație se observă și în construcția de nave. Proprietățile dielectrice ale acoperirii anodizate au predestinat-o pentru utilizarea în produse electrice. Produsele realizate din material tratat pot fi găsite în diverse aparate de uz casnic, inclusiv playere, lanterne, aparate foto, smartphone-uri. Gospodăriile folosesc un strat anodizat pe fierul de călcat sau, mai exact, pe talpa acestuia, ceea ce îl face mult mai bun proprietăți de aplicare. Acoperirile speciale din teflon pot fi folosite pentru gătit pentru a evita lipirea alimentelor. Astfel de ustensile de bucătărie sunt de obicei destul de scumpe. Cu toate acestea, o tigaie din aluminiu anodizat, neacoperit, poate oferi o soluție la aceeași problemă. În același timp, cu costuri mai mici bani. În industria construcțiilor, acoperirile anodizate sunt folosite pe profile pentru ferestre și alte aplicații. În plus, detaliile multicolore atrag designerii și artiștii și sunt folosite în diverse obiecte culturale și de artă din întreaga lume, precum și în fabricarea de bijuterii.

Tehnologia

Pentru lucrările la scară industrială, se creează ateliere și industrii speciale de placare, considerate "murdare" și dăunătoare pentru sănătatea umană. De aceea orientări pentru realizarea proces la acasă, anunțate în unele surse, trebuie luate cu mare precauție, în ciuda simplității aparente a tehnologiilor descrise.

Poate fi creat un finisaj anodizat în mai multe moduri, Dar principiul general și secvența de lucru rămân aceleași. Rezistența și proprietățile mecanice ale materialului rezultat depind de metalul de bază în sine, de caracteristicile catodului, de intensitatea curentului și de compoziția electrolitului utilizat. Trebuie subliniat faptul că, în urma acestei proceduri, nu se aplică substanțe suplimentare pe suprafață și că stratul protector se formează prin transformarea materialului de bază însuși. Esența galvanoplastiei este efectul curentului electric asupra reacției chimice. Întregul proces este împărțit în trei etape principale.

Prima etapă - pregătirea

În această etapă, produsul este curățat temeinic. Suprafața este degresată și șlefuită. Aceasta este urmată de așa-numitul proces de gravură. Acest lucru se realizează prin introducerea produsului într-o soluție alcalină și apoi prin trecerea acestuia într-o soluție acidă. clătirea încheie procesul, în timpul căruia este esențial să se elimine toate substanțele chimice reziduale, inclusiv zonele inaccesibile. Calitatea primei etape este foarte importantă în determinarea rezultatului final.

A doua etapă - electrochimie

Aici se creează de fapt stratul de aluminiu anodizat. Piesa de lucru pregătită cu grijă este suspendată pe suporturi și coborâtă în baia de electrolit, poziționată între cei doi catozi. Pentru aluminiu și aliajele sale se utilizează catozi din plumb. În mod obișnuit, în electrolit se folosește acidul sulfuric, dar pot fi utilizați și alți acizi, cum ar fi acidul oxalic și acidul cromic, în funcție de utilizarea prevăzută a piesei de prelucrat. Acidul oxalic este utilizat pentru acoperiri izolatoare de diferite culori, în timp ce acidul cromic este utilizat pentru piese de formă complexă cu diametre mici ale orificiilor.

Timp, necesare pentru Temperatura electrolitului depinde de temperatura electrolitului și de intensitatea curentului. Cu cât temperatura este mai mare și amperajul mai mic, cu atât procesul este mai rapid. Cu toate acestea, în acest caz, pelicula de suprafață este mai degrabă poroasă și moale. Pentru a obține o suprafață dură și densă sunt necesare temperaturi scăzute și o densitate mare de curent. Intervalul de temperatură pentru electrolitul de acid sulfuric este de 0-50°C, iar curentul specific este de 1 până la 3 amperi pe decimetru pătrat. Toți parametrii pentru această procedură au fost elaborați de-a lungul anilor și sunt cuprinși în orientările și standardele relevante.

A treia etapă - fixarea

După ce tratamentul electrolitic a fost finalizat, produsul anodizat este fixat, adică porii din pelicula de protecție sunt închiși. Acest lucru poate fi realizat prin introducerea suprafeței tratate în apă sau într-o soluție specială. Înainte de această etapă, este posibilă vopsirea eficientă a piesei, deoarece porii permit o bună absorbție a colorantului.

Evoluții în tehnologia de anodizare

Pentru a obține o peliculă de oxid ultradură pe suprafața aluminiului, a fost dezvoltat un procedeu care implică utilizarea unui amestec complex de diferiți electroliți într-o anumită proporție, combinat cu o densitate de curent electric progresiv mai mare. Se folosește un cocktail de acizi sulfuric, tartric, oxalic, citric și boric, iar curentul este crescut treptat de cinci ori în timpul procesului. Structura celulară poroasă a stratului de oxid de protecție se modifică ca urmare a procesului.

O mențiune specială ar trebui să fie făcută pentru schimbarea culorii un obiect anodizat, care poate fi realizat în diferite moduri. Cel mai simplu este de a plasa piesa într-o soluție cu un colorant fierbinte imediat după procedura anodizare, adică până la a treia etapă a procesului. Un proces puțin mai complex este organizat folosind aditivi direct în electrolit. Aditivii sunt, de obicei, săruri ale diferitelor metale sau acizi organici, care permit producerea de o mare varietate de culori variind de la negru jet la aproape orice culoare din paletă.