Анодно окисное покрытие алюминия

Об анодированном аллюминии

В плане высоких потребительских свойств и уникальных характеристик, алюминий достаточно сильно выделяется на фоне других металлов. Он хорошо проводит тепло и электричество, имеет низкую прочность, пластичный и стойкий к коррозии. Для того, чтобы значительно повысить прочность алюминия, металл подвергают анодированию.

В результате электрохимического действия поверхность металла преобразуется в пористую алюминиевую окись, благодаря чему металл становится более стойким к механическим воздействиям, атмосферному влиянию и увеличивается срок службы. Для того, чтобы сравнить стойкость анодированного алюминия, можно сказать, что твёрдость анодов и корунда почти равна. Корунд в свою очередь имеет 9 балов прочности, а алмаз 10.

Таким образом, алюминий приобретает ранее не свойственный ему характеристики.

Анодированный алюминий — чистые руки

Когда алюминий без анодного покрытия применяют для изготовления лестниц, кресел, перил, поручней, спортивного инвентаря, рукояток и других изделий, часто соприкасающихся с руками или светлой одеждой, то 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.

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.

Как только этот металл стали производить в крупных масштабах, возник вопрос о способах его модификации с целью улучшения основных свойств. В частности, возникла необходимость увеличить коррозионную стойкость и способность сопротивляться механическим повреждениям. Решением такой проблемы стало анодирование алюминия.

Как происходит процесс анодирования алюминия

Анодированный алюминий представляет собой алюминий, на поверхность которого намеренно наводится оксидная плёнка, которая надежно закрепляется на поверхности. Вкратце процесс анодирования происходит следующим образом. Деталь помещается в раствор серной кислоты вместе с электродом. Анодирование проводится постоянным током до 100 вольт.

В зависимости от требуемых свойств, процесс протекает при разных температурах. В том случае, если анодированный алюминий необходимо затем окрасить, температура электролита поддерживается в диапазоне от +10 до +20 градусов, поскольку при этих температурах получается бесцветная и тонкая плёнка, которая очень легко адсорбирует краску.

В том случае, если необходимо получить устойчивое покрытие большой толщины, процесс проводится при малых температурах (-20 градусов), однако цвет покрытия остаётся естественным – тускло-золотистым.

Закрепление производится интенсивной обработкой паром, в результате чего молекулы оксидной пленки гидрируются и поверхность металла полностью изолируется.

Достоинства анодированного алюминия

Анодированный алюминий обладает универсальными к использованию свойствами, обеспечивающими ему широкое применение в таких областях производства, как печать на металле, производство посуды, декоративных изделий, изделий повседневного использования, светоотражающие поверхности и так далее.

Кратко описывая эти свойства, можно отметить, что все они связаны с оксидной плёнкой, полученной в результате анодирования. Например, непосредственное закрепление пленки на поверхности исключает отслаивание и появление трещин. Это сразу же обеспечивает возможность долговременного использования в условиях повышенной влажности.

Плёнка получается равномерной и со специфическими отражающими свойствами, в результате чего анодированный алюминий широко применяется в эстетическо-декоративных целях, так как его поверхность может быть представлена, как глянцевая или матовая поверхность с «благородным» внешним видом.

Благодаря устойчивости плёнки отсутствует необходимость в полировке и обновлении оксидного слоя.

Анодирование должно соответствовать определенным требованиям. От того, насколько чист металл и какое качество напыления зависят его светоотражающие свойства: цвет, чистота отражения, коэффициент диффузного отражения.

Стоит отметить, для достижения нужного результата при анодировании необходимо учесть множество нюансов. Одним словом, этот процесс сложный и высокотехнологичный.

Анодированный алюминий — достаточно популярный материал, а сфера применения его по-настоящему обширна. С помощью анодированного алюминия изготавливают:

• Анодированные радиаторы отопления МАНДАРИН
• светильники и прожектора, в которых необходимо исключить блики;
• первоначальные и вторичные отражатели, имеющие высокий коэффициент отражения;
• перила и ограждения, для этих целей анодированный алюминий подходит идеально, поскольку осадки и другие погодные условия никак не влияют на внешний вид конструкции и она длительное время сохраняет свои потребительские свойства;
• светонаправляющие системы, например, жалюзи. Их ламели покрываются глянцевым анодированным алюминием, что позволяет достигнуть коэффициента отражения около 93%;
• реечные полки, изготовленные из анодированного алюминия, отполированного до блеска. Они могут эмитировать цвет меди, золота, серебра и позволяют придать помещению очень роскошный, благородный вид;
• облицовка стен и цокольная облицовка;
• строительные панели типа «сэндвич», фасадные системы, окна и двери;
• декоративные элементы микроволновых печей, телевизоров, холодильников и другой бытовой техники;
• внутренняя отделка автомобилей и декоративные планки, которые устанавливаются снаружи;
• составляющие части для оптических, измерительных приборов и часов (стрелки, шкалы, циферблаты);
• фирменные таблички, профили, трубы, замки, пробки, запоры и колпачки, используемые в аэрозольных флаконах;
• штампованные запчасти, которые получаются в результате глубокой штамповки;
• литографическая фольга, используемая для тиснения и украшения поверхности различных тканей, что позволяет придать цвету больше свежести и изысканности. Литографическая фольга считается отделочным материалом высшего сорта.

Благодаря анодированию алюминий получает достаточно много новых свойств, которые делают возможным его применение в сложных условиях. Например, высокая стойкость к коррозии обуславливает применение анодированного алюминия на приморских территориях. Слой анодирования намертво сцеплен с поверхностью, что исключает образование трещин и отслаивание такого покрытия.

Кроме того, анодированный алюминий обладает высокими эстетическими свойствами, устойчив к UV излучению и перепадам температур. Изделия из анодированного алюминия можно успешно использовать довольно длительный период времени, при этом восстановление поверхности не требуется, а сама поверхность визуально выглядит очень чистой и слабо восприимчивой к дальнейшим загрязнением.

Процесс анодирования не приносит вреда окружающей среде и экологически безопасен, а еще анодированные изделия стойки к истиранию.

Источник: https://radiatormandarin.ru/ob_anodirovannom_alyuminii

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.

Конечной целью анодирования является создание на поверхности листа алюминия так называемой АОП – анодной оксидной плёнки. Она выполняет две основные функции:

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!

Источник: https://prompriem.ru/splavyi/anodirovannyj-alyuminij.html

Что такое анодированный алюминий и как анодируют алюминиевый профиль

Алюминий сам по себе в обычных атмосферных условиях покрывается оксидной пленкой. Это естественный процесс под влиянием кислорода. Практически использовать его невозможно, так как пленка слишком тонка, почти виртуальна. Но было замечено, что она обладает кое-какими замечательными свойствами, которые заинтересовали инженеров и ученых. Позже они смогли получать анодированный алюминий химическим способом.

Оксидная пленка тверже самого алюминия, а значит, защищает его от внешних воздействий. Износостойкость у деталей из алюминия с оксидной пленкой значительно выше. Кроме того, на покрытую поверхность гораздо лучше ложатся органические красители, следовательно, она имеет более пористую структуру, что повышает адгезию. А это очень важно для изделий с последующей декоративной обработкой.

Так, инженерные исследования и опыты привели к изобретению способа электрохимического образования оксидной пленки на поверхности алюминия и его сплавов, который получил название анодное оксидирование алюминия, — это ответ на вопрос «что такое анодирование».

Анодированный алюминий очень широко применяется в различных областях. Галантерейные изделия с декоративными покрытиями, металлические оконные и дверные рамы, детали морских кораблей и подводных аппаратов, авиационная промышленность, кухонная посуда, автомобильный тюнинг, строительные изделия из алюминиевого профиля – далеко не полный перечень.

Применение других электролитов для получения анодированного алюминия

Есть и другие электролиты для получения оксидной пленки на алюминии, основы процесса анодирования остаются те же, меняются лишь режимы тока, время процесса и свойства покрытия.

• Щавелевокислый электролит. Это раствор щавелевой кислоты 40–60 г/л. В результате анодирования пленка выходит желтоватого цвета, имеет достаточную прочность и отличную пластичность. При изгибании покрытой поверхности слышен характерный треск пленки, но свойства она от этого не теряет. Недостатком является слабая пористость и ухудшенная адгезия по сравнению с сернокислым электролитом.
• Ортофосфорный электролит. Раствор ортофосфорной кислоты 350–550 г/л. Получаемая пленка очень плохо окрашивается, зато отлично растворяется в никелевом и кислом медном электролите при осаждении этих металлов, то есть применяется в основном как промежуточный этап перед омеднением или никелированием.
• Хромовый электролит. Раствор хромового ангидрида 30–35 г/л и борной кислоты 1–2 г/л. Полученная пленка имеет красивый серо-голубой цвет и похожа на эмалированную поверхность, процесс получил отсюда название эматалирования. В настоящее время эматалирование очень широко применяется и имеет ряд других вариантов состава электролита, на основе других кислот.
• Смешанный органический электролит. Раствор содержит щавелевую, серную и сульфосалициловую кислоты. Цвет пленки отличается в зависимости от марки сплава анода, характеристики покрытия по прочности и износостойкости очень хорошие. Анодировать в данном электролите можно не менее успешно алюминиевые детали любого назначения.

Преимущества применения алюминиевого анодированного профиля

Анодированный алюминиевый профиль применяется для изготовления навесных вентилируемых фасадов, монтажных лестниц, поручней. Защитная пленка не только защищает сам металл, но и ваши руки от серой алюминиевой пыли. Женщинам интересно будет узнать, что алюминиевые вязальные спицы тоже анодируют, чтобы не пачкались ручки мастерицы. Но и в строительстве анодированный алюминий получил свое применение.

Анодирование алюминиевого профиля используют при монтаже навесных вентилируемых фасадов в высоко- агрессивных средах. Высоко- агрессивные среды- это приморские районы ( из-за высокого содержания солей в воздухе) или территории вблизи заводов.

Города миллионники редко имеют высоко- агрессивную среду, чаще средне- агрессивную.

Присвоение класса агрессивности происходит на уровне специальных служб сан-эпидемического надзора по согласованию с администрацией города — нужно искать в их постановлениях.

Еще одно важное преимущество – окраска анодированной поверхности. Наверное, это основной плюс описанного процесса. Появилась возможность декоративной обработки изготовленных алюминиевых изделий, что сразу принесло к большому распространению его применения.

Высокая износостойкость анодной пленки способствовала увеличению содержания анодированных алюминиевых деталей в общем объеме судостроительных и авиастроительных предприятий.

Фасады многих Олимпийских объектов в Сочи выполнены с помощью технологии Навесной Вентилируемый Фасад на алюминиевых анодированных системах.

Источник: https://BazaFasada.ru/fasad-zdanij/anodirovanie-alyuminiya.html