Анодирано покритие: какво представлява, къде се използва, как се прави

Анодирането е електролитен процес, използван за увеличаване на дебелината на естествения оксиден слой върху повърхността на продуктите. Името на тази технология идва от факта, че обработеният материал се използва като анод в електролита. В резултат на тази операция се повишава устойчивостта на материала на корозия и износване, а повърхността се подготвя за нанасяне на грунд и боя.

Допълнителните защитни слоеве след анодиране на метала се нанасят с много по-добро качество от оригиналния материал. В зависимост от начина на нанасяне анодираното покритие може да бъде поресто и да абсорбира добре багрилата, или тънко и прозрачно, което подчертава структурата на основния материал и отразява добре светлината. Образуваният защитен филм е диелектричен, т.е. не провежда електричество.

За какво се използва

Анодираните покрития се използват, когато се изисква защита срещу корозия и за да се избегне повишено износване в преходните точки на машините и оборудването. Сред другите методи за повърхностна защита на метали тази технология е една от най-евтините и надеждни. Анодирането се използва най-често за защита на алуминия и неговите сплави. Както знаете, този метал с уникалните си свойства да съчетава лекота и здравина е с повишена податливост на корозия. Технологията е разработена и за редица други цветни метали като титан, магнезий, цинк, цирконий и тантал.

Някои функции

Изследваният процес, освен че променя микроскопичната текстура на повърхността, променя и кристалната структура на метала на границата на защитния филм. Въпреки това, ако анодизираното покритие е много дебело, самият защитен слой обикновено е много порест. Затова е необходимо допълнително уплътняване на материала, за да се постигне устойчивост на корозия. В същото време дебелият слой осигурява повишена устойчивост на износване, много по-висока от тази на боите или други покрития, напр. пръскане. С увеличаването на здравината на повърхността тя става и по-крехка, т.е. по-податлива на напукване от топлина, удар и химикали. Пукнатините в анодизираното покритие по време на щанцоване никак не са рядкост и направените препоръки не винаги помагат.

Изобретение

Първото документирано използване на анодиране е през 1923 г. в Англия Англия за на антикорозионна защита за части на хидроплани. Първоначално е използвана хромова киселина. По-късно в Япония се използва оксалова киселина, но днес при повечето анодизации се използва класическа сярна киселина като електролит, което прави процеса много по-евтин. Технологията непрекъснато се усъвършенства и развива.

Алуминий

Анодирането се извършва, за да се повиши устойчивостта на корозия и да се подготви за боядисване. И също така, в зависимост от използваната технология, да се увеличи грапавостта или да се създаде гладка повърхност. Въпреки това анодирането само по себе си не увеличава значително здравината на компонентите, изработени от този метал. Когато алуминият влезе в контакт с въздух или друг газ, съдържащ кислород, металът естествено образува върху повърхността си оксиден слой с дебелина 2-3 nm, а при сплавите дебелината му достига 5-15 nm.

Дебелината на анодизираното алуминиево покритие е 15-20 микрона, което е разлика от два порядъка (1 микрон е 1000 nm). Този създаден слой се разпределя приблизително равномерно във и извън повърхността, т.е. увеличава дебелината на детайла с ½ от размера на защитния слой. Въпреки че анодирането създава плътно и равномерно покритие, микроскопичните пукнатини, които създава, могат да доведат до корозия. Освен това самият слой за повърхностна защита е подложен на химическо разграждане поради излагане на силно киселинна среда. Технологията се използва за противодействие на това явление чрез намаляване на броя на микропукнатините и въвеждане на по-стабилни химични елементи в оксида.

Приложения

Обработените материали се използват много широко. Например много структурни елементи в авиацията съдържат алуминиеви сплави - подобна е ситуацията и в корабостроенето. Диелектричните свойства на анодираното покритие го предопределят за използване в електрически продукти. Изделията, изработени от обработения материал, могат да бъдат намерени в различни домакински уреди, включително плейъри, фенерчета, фотоапарати и смартфони. Анодизираното покритие на ютията, или по-точно нейната подложка, се използва в дома, което значително я подобрява свойства на приложението. При готвене може да се използва специално тефлоново покритие, за да се предотврати залепването на храната. Такива кухненски прибори обикновено са доста скъпи. Въпреки това анодираната алуминиева тава може да осигури решение на същия проблем. На част от цената пари. В строителната индустрия профилите с анодирано покритие се използват за прозорци и други приложения. Освен това многоцветните части привличат вниманието на дизайнери и художници, използват се в различни културни и художествени обекти по целия свят, както и в производството на бижута.

Технология

За да се извършва работа в промишлен мащаб, са създадени специални галванични цехове и производствени съоръжения, които се считат за "мръсни" и вредни за здраве. Следователно съвети за това как да извършвате процес в у дома, Описаните технологии, въпреки привидната им простота, трябва да се възприемат изключително предпазливо.

Могат да се създават анодизирани покрития по няколко начина, но общият принцип и последователността на операциите остават класически. Здравината и механичните свойства на материала зависят от самия основен метал, характеристиките на катода, интензитета на тока и състава на използвания електролит. Необходимо е да се подчертае, че в резултат на процедурата върху повърхността не се нанасят допълнителни вещества, а защитният слой се образува чрез трансформация на самия оригинален материал. Същността на галваниката се състои във влиянието на електрическия ток върху химическата реакция. Целият процес е разделен на три основни етапа.

Първи етап - подготовка

На този етап продуктът се почиства старателно. Повърхността се обезмаслява и шлифова. След това следва мариноване. Това се извършва чрез поставяне на детайла в алкален разтвор, след което той се премества в киселинен разтвор. Следва изплакване, по време на което е важно да се отстранят всички химически остатъци, включително тези, които са трудно достъпни. Качеството на първия етап от процеса определя в голяма степен крайния резултат.

Втори етап - електрохимия

На този етап всъщност се създава анодизираното алуминиево покритие. Внимателно подготвената заготовка се окачва на опори и се спуска във вана с електролит, като се поставя между два катода. Оловни катоди се използват за алуминий и неговите сплави. Обикновено електролитът е сярна киселина, но могат да се използват и други киселини, като оксалова и хромова киселина, в зависимост от предназначението на обработвания детайл. Сярната киселина се използва за създаване на изолационни покрития в различни цветове, а хромовата киселина се използва за обработка на части със сложна геометрия и малък диаметър на отворите.

Време, времето, необходимо на покритието да образува защитен слой, зависи от температурата на електролита и интензитета на тока времето, необходимо за образуване на защитното покритие, зависи от температурата на електролита и силата на тока. Колкото по-висока е температурата и колкото по-нисък е токът, толкова по-бързо протича процесът. В този случай обаче повърхностният филм е доста порест и мек. За да се постигне твърда и устойчива повърхност, са необходими ниски температури и висока плътност на тока. температурният диапазон за сярна киселина е от 0 до 50°C, а специфичният ток е от 1 до 3 ампера на квадратен дециметър. Параметрите, свързани с тази процедура, са добре установени през годините и се съдържат в съответните насоки и стандарти.

Трети етап - втвърдяване

След приключване на процеса на електролиза анодираният продукт се фиксира, т.е. порите в защитния филм се затварят. Това може да стане чрез поставяне на обработената повърхност във вода или в специален разтвор. Преди този етап е възможно детайлът да бъде боядисан ефективно, тъй като порите позволяват добро попиване на боята.

Развитие на технологията за анодиране

За да се получи свръхтвърд оксиден филм върху повърхността на алуминия, е разработен метод, при който се използва сложна смес от различни електролити в определено съотношение в комбинация с постепенно нарастваща плътност на тока. Използва се своеобразен "коктейл" от сярна, винена, оксалова, лимонена и борна киселини, като силата на тока в процеса постепенно се увеличава пет пъти. Това действие променя структурата на порестата клетка на защитния оксиден слой.

Специално трябва да се отбележи технологията промени в цвета анодизиран предмет, който може да бъде изработен по различни начини. Най-простият начин е да поставите детайла в горещ разтвор на боя веднага след на процедурата анодиране, т.е. до третия етап на процеса. Процесът на оцветяване е малко по-сложен, като се използват добавки директно в електролита. Добавките обикновено са соли на различни метали или органични киселини, което позволява да се получи най-широкото разнообразие от цветове широка гама от цветове - от напълно черно до почти всеки цвят от палитрата.