Anodiserad beläggning: vad det är, var det appliceras, hur det är tillverkat

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Anodisering är en elektrolytisk process som används för att öka tjockleken på lagret av naturliga oxider på ytan av produkter. Denna teknik har fått sitt namn på grund av att det bearbetade materialet används som en anod i elektrolyten. Som ett resultat av denna operation ökar materialets motståndskraft mot korrosion och slitage, och ytan är också förberedd för applicering av primer och färg.

Applicering av ytterligare skyddsskikt efter metallanodisering utförs mycket bättre än originalmaterialet. Den anodiserade beläggningen i sig, beroende på appliceringsmetoden, kan vara porös, absorbera färgämnen väl eller tunn och transparent, vilket framhäver originalmaterialets struktur och reflekterar ljus väl. Den bildade skyddsfilmen är ett dielektrikum, det vill säga den leder inte elektrisk ström.

Varför görs detta

Anodiserad yta används vid behovger skydd mot korrosion och undvik ökat slitage i de kontaktande delarna av mekanismer och anordningar. Bland andra metoder för ytskydd av metaller är denna teknik en av de billigaste och mest pålitliga. Den vanligaste användningen av anodisering är att skydda aluminium och dess legeringar. Som ni vet har denna metall, som har så unika egenskaper som en kombination av lätthet och styrka, en ökad känslighet för korrosion. Denna teknik har också utvecklats för ett antal andra icke-järnmetaller: titan, magnesium, zink, zirkonium och tantal.

Vissa funktioner

Processen som studeras, förutom att ändra den mikroskopiska strukturen på ytan, ändrar även metallens kristallstruktur vid gränsen till skyddsfilmen. Men med en stor tjocklek av den anodiserade beläggningen har själva skyddsskiktet som regel betydande porositet. Därför, för att uppnå korrosionsbeständighet hos materialet, krävs dess ytterligare tätning. Samtidigt ger ett tjockt lager ökad slitstyrka, mycket mer än färger eller andra beläggningar, som sprutning. När ythållfastheten ökar blir den sprödare, det vill säga mer mottaglig för sprickbildning från termisk, kemisk och slagsprickning. Sprickor i den anodiserade beläggningen under stämpling är inte på något sätt en sällsynt företeelse, och de utvecklade rekommendationerna hjälper inte alltid här.

Invention

Först dokumenteradden registrerade användningen av anodisering inträffade 1923 i England för att skydda sjöflygplansdelar från korrosion. Till en början användes kromsyra. Senare användes oxalsyra i Japan, men idag används i de flesta fall klassisk svavelsyra för att skapa en anodiserad beläggning i elektrolytens sammansättning, vilket avsevärt minskar kostnaden för processen. Tekniken förbättras och utvecklas ständigt.

Aluminium

Anodiserad för att förbättra korrosionsbeständigheten och förbereda för målning. Och även, beroende på vilken teknik som används, antingen för att öka grovheten eller för att skapa en slät yta. Samtidigt kan anodisering i sig inte avsevärt öka styrkan hos produkter tillverkade av denna metall. När aluminium kommer i kontakt med luft eller annan gas som innehåller syre, bildar metallen naturligt ett 2-3 nm tjockt oxidskikt på sin yta, och på legeringar når dess värde 5-15 nm.

Tjockleken på den anodiserade aluminiumbeläggningen är 15-20 mikron, det vill säga skillnaden är två storleksordningar (1 mikron är lika med 1000 nm). Samtidigt fördelas detta skapade skikt i lika stora proportioner, relativt sett, inuti och utanför ytan, det vill säga det ökar tjockleken på delen med ½ av storleken på skyddsskiktet. Även om anodisering ger en tät och enhetlig beläggning, kan de mikroskopiska sprickorna som finns i den leda till korrosion. Dessutom utsätts själva ytskyddsskiktet för kemiskt förfall.på grund av exponering för en miljö med hög surhet. För att bekämpa detta fenomen används teknik som minskar antalet mikrosprickor och introducerar mer stabila kemiska grundämnen i oxidsammansättningen.

Application

Bearbetade material används ofta. Till exempel, inom flyget, innehåller många strukturella element aluminiumlegeringar som studeras, samma situation är i varvsindustrin. De dielektriska egenskaperna hos den anodiserade beläggningen förutbestämde dess användning i elektriska produkter. Produkter gjorda av bearbetat material kan hittas i olika hushållsapparater, inklusive spelare, lampor, kameror, smartphones. I vardagen används en anodiserad järnbeläggning, närmare bestämt dess sulor, vilket avsevärt förbättrar dess konsumentegenskaper. Vid matlagning kan speciella teflonbeläggningar användas för att undvika att maten bränns. Vanligtvis är sådana köksredskap ganska dyra. En stekpanna av oanodiserad aluminium kan dock ge en lösning på samma problem. Samtidigt till en lägre kostnad. I konstruktion används anodiserad beläggning av profiler för montering av fönster och andra behov. Dessutom drar färgglada detaljer till sig designers och konstnärers uppmärksamhet, de används i olika kultur- och konstföremål runt om i världen, såväl som vid tillverkning av smycken.

Teknik

Special galvanisering butiker ochindustrier som anses vara "smutsiga" och skadliga för människors hälsa. Därför bör rekommendationer för processen hemma, som annonseras i vissa källor, tas med extrem försiktighet, trots den skenbara enkelheten hos de beskrivna teknikerna.

Anodiserad beläggning kan skapas på flera sätt, men den allmänna principen och arbetssekvensen förblir klassisk. Samtidigt beror styrkan och de mekaniska egenskaperna hos det erhållna materialet på själva källmetallen, på katodens egenskaper, strömstyrkan och sammansättningen av den använda elektrolyten. Det bör betonas att som ett resultat av proceduren appliceras inga ytterligare ämnen på ytan, och skyddsskiktet bildas genom att omvandla själva källmaterialet. Kärnan i galvanisering är effekten av elektrisk ström på kemiska reaktioner. Hela processen är uppdelad i tre huvudsteg.

Första etappen - förberedelse

I detta skede rengörs produkten noggrant. Ytan är avfettad och polerad. Sedan finns det den så kallade etsningen. Det utförs genom att placera produkten i en alkalisk lösning, följt av att flytta den till en sur lösning. Dessa procedurer slutförs genom spolning, då det är extremt viktigt att avlägsna alla kemikalierester, inklusive svåråtkomliga områden. Det slutliga resultatet beror till stor del på kvaliteten på den första etappen.

Andra steget - elektrokemi

I detta skede skapas faktiskt den anodiserade aluminiumbeläggningen. Noggrant förberett arbetsstyckehängde på konsoler och sänktes ner i ett bad med elektrolyt, placerat mellan två katoder. För aluminium och dess legeringar används katoder gjorda av bly. Vanligtvis innehåller elektrolytens sammansättning svavelsyra, men andra syror kan användas, till exempel oxalsyra, krom, beroende på det framtida syftet med den bearbetade delen. Oxalsyra används för att skapa isolerande beläggningar av olika färger, kromsyra används för att bearbeta delar som har en komplex geometrisk form med hål med liten diameter.

Den tid som krävs för att skapa en skyddande beläggning beror på elektrolytens temperatur och på strömstyrkan. Ju högre temperatur och ju lägre ström, desto snabbare går processen. Men i detta fall är ytfilmen ganska porös och mjuk. För att få en hård och tät yta krävs låga temperaturer och hög strömtäthet. För sulfatelektrolyt är temperaturområdet från 0 till 50 grader, och den specifika strömstyrkan är från 1 till 3 ampere per kvadratdecimeter. Alla parametrar för denna procedur har utarbetats under åren och finns i relevanta instruktioner och standarder.

Tredje etappen – konsolidering

Efter att elektrolysen är klar fixeras den anodiserade produkten, det vill säga porerna i skyddsfilmen stängs. Detta kan göras genom att placera den behandlade ytan i vatten eller i en speciell lösning. Före detta skede är en effektiv målning av delen möjlig, eftersom närvaron av porer tillåter god absorption.färgämne.

Utveckling av anodiseringsteknik

För att erhålla en kraftig oxidfilm på ytan av aluminium utvecklades en metod med en komplex sammansättning av olika elektrolyter i en viss proportion, kombinerat med en gradvis ökning av den elektriska strömtätheten. En slags "cocktail" av svavelsyra, vinsyra, oxalsyra, citronsyra och borsyra används, och strömstyrkan i processen ökar gradvis fem gånger. På grund av denna effekt förändras strukturen hos den porösa cellen i det skyddande oxidskiktet.

Särskilt bör nämnas tekniken för att ändra färgen på ett anodiserat föremål, vilket kan göras på olika sätt. Det enklaste är att placera delen i en lösning med varmt färgämne omedelbart efter anodiseringsproceduren, det vill säga före det tredje steget av processen. Processen att färga med användning av tillsatser direkt in i elektrolyten är något mer komplicerad. Tillsatser är vanligtvis s alter av olika metaller eller organiska syror, vilket gör att du kan få det mest varierande utbudet av färger - från absolut svart till nästan vilken färg som helst från paletten.