Pourquoi l'alliage d'aluminium est-il anodisé et que se passe-t-il pendant le processus ? L'anodisation améliore non seulement la résistance à la corrosion et l'attrait esthétique de l'aluminium, mais aussi la dureté de sa surface. Cet article vous guidera à travers la science qui sous-tend l'anodisation des alliages d'aluminium, les différentes méthodes de traitement de surface utilisées et leur impact sur la durabilité et l'apparence du produit final. Plongez dans cet article pour découvrir les techniques précises et les avantages de ce processus industriel essentiel.
Faible densité ; bonne plasticité ; facile à renforcer ; bonne conductivité ; résistant à la corrosion ; recyclable ; soudable ; traitement de surface facile.
1) Propriétés anticorrosion :
(1) Corrosion acide : L'aluminium présente des comportements de corrosion différents selon les acides. En général, un film de passivation se forme dans les acides concentrés oxydants, qui présentent une excellente résistance à la corrosion, tandis que dans les acides dilués, on observe des phénomènes de corrosion par piqûres. Corrosion localisée ;
(2) Corrosion alcaline : Dans les solutions alcalines, l'alcali réagit avec l'oxyde d'aluminium pour former de l'aluminate de sodium et de l'eau, qui réagit à son tour avec l'aluminium pour former de l'aluminate de sodium et de l'hydrogène. Corrosion générale ;
(3) Corrosion neutre : Dans les solutions salines neutres, l'aluminium peut être passif ou se corroder sous l'effet de certains cations ou anions. Corrosion par piqûres.
2) Formes de corrosion :
Corrosion par piqûres, corrosion galvanique, corrosion caverneuse, corrosion intergranulairecorrosion filiforme, corrosion par exfoliation, etc.
Corrosion par piqûres : La forme de corrosion la plus courante, dont le degré dépend du milieu et de l'alliage.
Corrosion galvanique : Corrosion de contact, corrosion de métaux dissemblables (bimétalliques). Dans une solution électrolytique, lorsque deux métaux ou alliages sont en contact (conducteurs), la corrosion du métal le plus négatif est accélérée, tandis que le métal le plus positif est protégé de la corrosion.
Corrosion par crevasses : Elle se produit lorsque deux surfaces sont en contact l'une avec l'autre et forment une crevasse. La cellule de concentration d'oxygène se forme en raison de la dissolution de l'oxygène dans cette zone, ce qui entraîne une corrosion à l'intérieur de la crevasse.
Corrosion intergranulaire : Liée à un traitement thermique inapproprié, éléments d'alliage ou des composés intermétalliques précipitent le long des joints de grains, qui agissent comme des anodes par rapport aux grains, formant une cellule de corrosion.
Corrosion filiforme : Un type de corrosion sous le film qui se développe sous forme de ver sous le film. Ce film peut être un film de peinture ou d'autres revêtements, et ne se produit généralement pas sous le film d'oxyde anodique. La corrosion filiforme est liée à la composition de l'alliage, au prétraitement avant le revêtement et aux facteurs environnementaux, notamment l'humidité, la température et les chlorures.
Corrosion par exfoliation : Également connue sous le nom de corrosion par écaillage.
Prétraitement mécanique de la surface (polissage mécanique ), le prétraitement chimique ou le traitement chimique (conversion chimique ou placage chimique, etc.), le traitement électrochimique (anodisation ou placage électrolytique, etc.) et le traitement physique (pulvérisation, vitrification de l'émail et autres techniques de modification physique de la surface), etc.
Vitrification de l'émail : Fusion d'un mélange de substances inorganiques en matériaux ressemblant à du verre et ayant des points de fusion différents.
Résistance à la corrosion ; dureté et résistance à l'usure ; décoratif ; adhérence du revêtement organique et de la couche galvanique ; isolation électrique ; transparence ; fonctionnalité.
(1) Améliorer les conditions d'apparence et la qualité de la finition de la surface.
(2) Améliorer la qualité des produits.
(3) Réduire l'impact du soudage.
(4) Pour créer des effets décoratifs.
(5) Pour obtenir une surface propre.
(1) Sélection du type d'abrasif et de sa granularité :
La dureté du matériau de la pièce, l'état de surface et les exigences de qualité sont déterminants ; plus la surface est dure ou rugueuse, plus l'abrasif utilisé est dur et grossier.
(2) Le polissage doit être effectué en plusieurs étapes et la pression de la pièce sur la meule doit être modérée.
(3) Une nouvelle meule doit être préalablement grattée pour obtenir un équilibre avant que l'abrasif ne soit collé.
(4) L'abrasif doit être remplacé régulièrement.
(5) Les matériaux d'alliage doivent être sélectionnés en fonction des différents besoins.
(6) Il convient de sélectionner la vitesse de rotation de la meule, généralement comprise entre 10 et 14 m/s.
(7) L'effet de polissage dépend de facteurs tels que l'abrasif, la rigidité de la meule, la vitesse de rotation de la meule, la pression de contact entre la pièce et la meule, l'expérience pratique et les techniques qualifiées.
Broyage : L'opération qui suit l'encollage de la roue en tissu avec de l'abrasif. Objectif : Pour éliminer les bavuresLa surface de la pièce doit être exempte d'éraflures, de taches de corrosion, d'yeux de sable, de pores et d'autres défauts apparents.
Polissage : L'opération consiste à appliquer de la pâte à polir sur un disque en tissu doux ou en feutre.
Problème courant : marque "Scorch".
Cause :
(1) Mauvaise sélection de la meule, de l'abrasif et de l'agent de polissage ;
(2) Utilisation d'une force inadéquate lors du polissage ;
(3) Temps de broyage prolongé ;
(4) Surchauffe pendant le broyage.
Mesures :
(1) Légère attaque alcaline dans une solution alcaline diluée ;
(2) Gravure à l'acide doux : solution d'acide chromique et d'acide sulfurique, ou solution d'acide sulfurique 10% utilisée après chauffage ;
(3) 3wt% Na2CO3 et 2wt% Na3PO4, la solution est traitée à une température de 40~50℃ pendant 5min, les cas sévères peuvent être étendus à 10~15min.
Après le nettoyage et le séchage susmentionnés, il convient de procéder à un repolissage immédiat à l'aide d'un disque de polissage de précision ou d'une brosse à dents. polissage des miroirs roue.
La prévention :
Utiliser des meules et des disques de polissage appropriés ; utiliser l'agent de polissage approprié ; contrôler correctement le temps de ponçage entre la pièce et le disque de polissage.
1) Méthodes de dégraissage :
Dégraissage acide, dégraissage alcalin et dégraissage au solvant organique. Objectif : éliminer l'huile, la graisse, la poussière et d'autres contaminants de la surface de l'aluminium pour permettre un lavage alcalin plus uniforme, améliorant ainsi la qualité du film d'oxydation anodique.
2) Principe
(1) Principe du dégraissage acide : Dans une solution de dégraissage acide à base de H2SO4, H3PO4 et HNO3, les huiles et les graisses subissent une hydrolyse pour produire de la glycérine et les acides gras supérieurs correspondants, ce qui permet d'atteindre l'objectif de dégraissage.
(2) Principe du dégraissage alcalin : L'alcali réagit avec l'huile pour former un savon soluble. Cette réaction de saponification supprime le lien entre l'huile et la surface du matériau en aluminium, ce qui permet d'atteindre l'objectif du dégraissage.
(3) Principe du dégraissage au solvant organique : Les huiles étant facilement solubles dans les solvants organiques, les huiles saponifiées et non saponifiées peuvent être dissoutes. Cette méthode a une forte capacité de dégraissage, elle est rapide et non corrosive pour l'aluminium, ce qui permet d'atteindre l'objectif de dégraissage.
1) Objet : pour éliminer les contaminants de surface, éliminer complètement le film d'oxyde naturel sur la surface de l'aluminium, révéler la base métallique pure et préparer le traitement principal ultérieur. traitement de surface processus.
2) Les trois principaux défauts du lavage alcalin : aspect rugueux, taches et stries.
3) Apparence
(1) Aspect rugueux : un problème courant lors de la production de produits sablés. matériaux en aluminium avec le lavage alcalin, souvent causée par des défauts structurels dans le matériau d'aluminium d'origine (gros grains ou gros précipités de composés intermétalliques) ; l'amélioration de la qualité de la structure interne du matériau d'aluminium d'origine peut résoudre le problème à la source.
Causes : A : La taille originale du grain de la barre d'aluminium destinée à l'extrusion est importante. B : La température de chauffage de la barre d'aluminium est trop élevée ou la vitesse d'extrusion est trop rapide. C : Le tonnage de l'extrudeuse utilisée est trop faible. D : Trempe insuffisante après l'extrusion. E : La vitesse de lavage à l'alcali est trop rapide.
Contre-mesures : Utiliser des barres d'aluminium extrudées dont la granulométrie est conforme aux normes nationales ; contrôler la température de sortie des produits extrudés ; renforcer la trempe après l'extrusion ; contrôler raisonnablement la vitesse de lavage à l'alcali, etc.
(2) Les taches : un défaut fatal dans les traitement de surface de l'aluminiumLes déchets de l'industrie de l'alimentation et de l'agriculture peuvent être éliminés en tant que déchets : interrompre les processus ultérieurs ou les éliminer en tant que déchets.
Les causes :
R : La proportion d'aluminium recyclé ajoutée lors de la fusion des barres de coulée est trop élevée. L'Al2O3 a un point de fusion de 2050°C, il ne fond pas pendant la fusion, il se brise seulement ; l'érosion pendant le processus de lavage alcalin conduit à des taches corrosives en forme de flocons de neige. Contre-mesures : Contrôler la proportion d'aluminium recyclé dans le film d'oxydation anodique, elle doit être inférieure à 10% ; raffinage et élimination des scories de la fonte, la fonte doit reposer pendant environ 25 minutes avant d'être coulée et la fonte doit être filtrée, etc.
B : La teneur en ions de chlore de l'eau est élevée. Lorsque la qualité du matériau en aluminium est médiocre et que la teneur en ions de chlore de l'eau utilisée est également élevée, des taches corrosives apparaîtront lors du lavage alcalin ou du lavage à l'eau avant et après le lavage alcalin. Contre-mesures : Améliorer la qualité du matériau d'origine en aluminium ; utiliser de l'eau du robinet conforme aux normes nationales ; utiliser de l'acide nitrique ou de l'acide nitrique plus de l'acide sulfurique pour le détartrage ; ajouter 1~5g/L de HNO3 dans le réservoir d'eau nickel peut également supprimer efficacement l'effet corrosif des ions chlorure.
C : Corrosion atmosphérique. Les matériaux en aluminium placés dans des environnements atmosphériques côtiers pendant environ 3 jours, à côté de fours de fusion à atmosphère corrosive, par temps pluvieux, etc., présentent souvent des marques ou des taches de corrosion à la surface. Contre-mesures : Réduire la durée du cycle d'oxydation anodique du matériau d'origine en aluminium ; placer le matériau d'origine en aluminium soumis à l'oxydation anodique dans un environnement sec et bien ventilé ; pour les placements à long terme ou les jours de pluie, un traitement de couverture approprié peut être effectué sur le matériau d'origine en aluminium, etc.
D : Point chaud de l'extrusion. Le matériau d'aluminium entre en contact avec le rouleau de graphite thermoconducteur sur la table de décharge, en raison des différentes vitesses de refroidissement locales, la phase de précipitation (phase Mg2Si, plage de température 400~250℃) se forme dans le matériau d'aluminium, présentant des points d'intervalle. Contre-mesures : Contrôler la vitesse de fonctionnement de la table de décharge de l'extrusion (doit être supérieure à la vitesse d'extrusion de l'aluminium) ; utiliser d'autres matériaux résistants à la chaleur avec une mauvaise conductivité thermique pour remplacer les rouleaux en graphite ; emprunter la force de trempe du vent du canon ; réduire rapidement le matériau d'aluminium de sortie de l'extrusion à moins de 250℃.
(3) Stries : Défauts des stries de lavage alcalin causés par des conditions et des opérations de lavage alcalin inappropriées (vitesse de lavage alcalin trop rapide et vitesse de transfert trop lente). Contre-mesures : A : Accélérer le transfert. B : Abaissez la température du bain de lavage alcalin. C : Réduire la concentration de NaOH dans le bain. D : Le matériau d'aluminium est trop dense, il doit être réduit de manière appropriée.
Objet : Pour éliminer les poussières de surface, empêcher la contamination du bain d'anodisation suivant et améliorer la qualité du film d'oxyde.
Méthodes : Dépoussiérage de l'acide nitrique, dépoussiérage de l'acide sulfurique,
Le traitement de surface au sable fluoré est un procédé de corrosion acide qui utilise des ions fluorure pour produire une corrosion ponctuelle très uniforme et de haute densité à la surface de l'aluminium.
Défauts et contre-mesures :
(1) La surface présente des imperfections : Lorsqu'il y a trop de précipités dans le réservoir et que la concentration en ions fluorure est faible, la force de réaction est faible. Les précipités se déposent ou restent trop longtemps à la surface, empêchant la corrosion normale des ions fluorure.
Contre-mesure : Éliminer les précipités excessifs dans le réservoir, réduire la densité de l'aluminium, ajouter une quantité appropriée de bifluorure d'ammonium et d'additifs, augmenter la concentration d'ions fluorure et accroître la force de réaction.
(2) La surface n'est pas facile à poncer : le liquide du réservoir est contaminé par le dégraissage acide précédent, ce qui entraîne une diminution du PH, et la concentration d'ions fluorure et d'additifs est insuffisante.
Contre-mesure : Ajuster la valeur du PH avec de l'ammoniaque ou du fluorure d'ammonium, et ajouter du bifluorure d'ammonium et des additifs, etc.
(3) Les grains de sable à la surface sont trop gros : La concentration d'ions fluorure dans le réservoir est trop élevée ou les additifs sont insuffisants, ou le temps de traitement est trop long.
Contre-mesure : prendre les mesures de contrôle correspondantes.
(4) La brillance de la surface varie : Les conditions de traitement du réservoir ne sont pas correctement contrôlées, ou le choix des additifs est inapproprié, ou il y a un problème avec le matériau d'aluminium.
Contre-mesure : prendre les mesures de contrôle correspondantes.
(5) Les zones partielles ne sablent pas : il y a un film d'oxyde composite dans la zone locale.
Contre-mesure : Ajuster le flux du processus, tel que le polissage, le lustrage, le lavage ré-acide ou le lavage alcalin, etc.
1) Polissage chimique : En contrôlant la dissolution sélective de la surface de l'aluminium, les protubérances microscopiques se dissolvent plus rapidement que les creux, ce qui permet d'obtenir une surface lisse et brillante.
2) Polissage électrochimiqueégalement connu sous le nom d'électropolissage. Le principe est similaire à celui du polissage chimique, reposant sur la dissolution sélective des parties saillantes de la surface pour obtenir un aspect lisse. La différence réside dans l'application d'un courant externe, qui raccourcit le temps de traitement.
3) Point commun : Les deux utilisent le même mécanisme de polissage ; différence : Le polissage électrochimique applique un courant pendant le processus, tandis que le polissage chimique utilise des oxydants chimiques.
Par rapport au polissage mécanique, le polissage chimique et électrochimique présente les avantages suivants :
(1) Équipement simple, contrôle facile des paramètres du processus, économie de coûts et surface plus brillante ;
(2) Capable de traiter de grands composants ou de grandes quantités de petits composants, ainsi que des pièces de forme complexe ;
(3) Surface plus propre, pas de poussière résiduelle de polissage mécanique, bonne résistance à la corrosion ;
(4) La réflectivité du miroir de la surface polie chimiquement est plus élevée, la texture du métal est meilleure et aucun "givre" poudreux ne se forme à la surface.
1) Défauts et contre-mesures du polissage chimique (exemple du procédé acide phosphorique-acide sulfurique-acide nitrique)
(1) Une luminosité insuffisante : Influencée par la composition de l'aluminiumla teneur en acide nitrique, etc.
Contre-mesure : utiliser de l'aluminium de haute pureté, contrôler la concentration d'acide nitrique et s'assurer que l'aluminium est sec avant de le polir.
(2) Dépôts blancs : Dissolution excessive de l'aluminium, ce qui nécessite un contrôle de sa teneur dans le bain.
Contre-mesure : Ajuster la quantité d'aluminium dissous dans le bain pour qu'elle se situe dans la plage normale.
(3) Surface rugueuse : Teneur en acide nitrique trop élevée, réaction trop intense ; ou teneur en Cu trop élevée.
Contre-mesure : contrôle strict de la teneur en acide nitrique ; amélioration de la qualité interne du matériau, réduction de la quantité d'additifs, etc.
(4) Corrosion par transfert : Se produit lorsque la transition vers le processus de rinçage après le polissage chimique est lente.
Contre-mesure : Transférer rapidement dans l'eau pour le rinçage.
(5) Corrosion par piqûres : Se produit en raison de l'accumulation de gaz à la surface, formant des poches de gaz, ou en raison d'une faible teneur en acide nitrique ou en cuivre.
Contre-mesure : Charger correctement les pièces, augmenter l'inclinaison de la pièce, améliorer l'agitation pour permettre au gaz de s'échapper. Nettoyer soigneusement la surface ; contrôler la teneur en acide nitrique, etc.
2) Défauts et contre-mesures du polissage électrochimique (en prenant comme exemple le procédé de l'acide phosphorique-sulfurique-chromique)
(1) Brûlures électriques : causées par une surface conductrice insuffisante, un mauvais contact, une augmentation trop rapide de la tension ou une densité de courant excessive. Contre-mesure : assurez un bon contact entre la pièce et l'appareil électrique, une surface de contact suffisante pour supporter un courant élevé et évitez une augmentation trop rapide de la tension.
(2) Taches sombres : causées par une faible densité de courant ou une distribution locale inégale des lignes électriques. Contre-mesure : Éviter la surcharge et s'efforcer de prévenir les zones mortes où les lignes électriques ne peuvent pas se rendre.
(3) Rayures de gaz : causées par des fuites de gaz. Contre-mesure : Placer chaque surface de la pièce à un angle pendant le chargement, placer les surfaces décoratives verticalement vers la cathode et éviter l'accumulation de gaz.
(4) Adhérences de type cristal de glace : formées par une teneur élevée en aluminium dans le bain ou une teneur élevée en acide phosphorique créant un précipité de phosphate d'aluminium. Contre-mesure : Réduire la quantité d'aluminium dissous dans le bain ou diminuer la teneur en acide phosphorique.
(1) Type de barrière : Également connu sous le nom de film d'oxyde de type bouclier ou couche de blocage, il est étroitement adjacent à la surface du métal, dense, sans pores, mince, avec une épaisseur déterminée par la tension d'oxydation, ne dépassant pas 0,1μm, principalement utilisé pour les condensateurs électrolytiques.
(2) Type poreux : Composé de deux couches de film d'oxyde, la couche inférieure est une couche de blocage, avec une structure de couche d'oxyde mince, dense et sans pores, identique au film barrière, dont l'épaisseur dépend de la tension ; la partie principale est une structure de couche poreuse, dont l'épaisseur dépend de la quantité d'électricité traversée.
(Couche de blocage : Se réfère à la couche d'oxyde ayant des propriétés de film barrière et des règles de formation qui séparent la couche poreuse du film d'oxyde poreux du métal aluminium).
Composition du film d'oxyde anodique poreux : couche de blocage et couche poreuse ; la structure et les règles de formation de la couche de blocage sont équivalentes à celles du film d'oxyde de type barrière ; les règles de génération, la structure et la composition de la couche poreuse sont complètement différentes de celles de la couche de blocage.
1) L'épaisseur de la couche de blocage : Elle dépend de la tension d'oxydation appliquée extérieurement et n'est pas liée au temps d'oxydation. La vitesse de formation du film ou le rapport de film δb/Va ; la vitesse de formation du film d'oxyde barrière est supérieure à la vitesse de formation du film de la couche de blocage du film d'oxyde poreux.
Épaisseur de la couche poreuse : épaisseur totale = couche poreuse + couche de blocage ; l'épaisseur totale est directement proportionnelle au produit de la densité de courant et du temps d'oxydation (c'est-à-dire la quantité d'électricité traversée).
2) Composition de la couche de blocage : oxyde amorphe dense et sans pores.
Composition de la couche poreuse : Al2O3 amorphe, mais pas pur.
3) Structure de la couche de blocage : Structure à double couche. Couche extérieure : contient les anions de la solution ; couche intérieure : composée principalement d'oxyde d'aluminium pur.
Structure de la couche poreuse : couche externe : contient γ-Al2O3 et α-AlOOH ; couche interne : Al2O3 amorphe, l'infiltration d'eau dans le film d'oxyde se transforme progressivement en boehmite α-AlOOH.
Impacts des paramètres dans l'acide sulfurique d'aluminium processus d'anodisation
(1) L'influence de la concentration d'acide sulfurique :
Il affecte l'épaisseur de la couche barrière du film d'oxydation, la conductivité de l'électrolyte, l'effet de dissolution sur le film d'oxydation, la résistance à la corrosion du film d'oxydation et la qualité du scellement ultérieur des pores.
Une concentration élevée a un effet dissolvant important sur le film d'oxydation, ce qui se traduit par une fine couche barrière et une diminution de la tension nécessaire pour maintenir une certaine densité de courant ; l'inverse se traduit par un film épais et une tension élevée.
Une forte concentration d'acide sulfurique nécessite une faible tension pour maintenir un certain courant, mais elle a un impact significatif sur le film d'oxydation. Lorsque la concentration et la température de l'acide sulfurique augmentent, la tension requise diminue.
Toutefois, une concentration plus élevée d'acide sulfurique augmente l'érosion du film d'oxydation par l'acide. Plus la concentration d'acide sulfurique augmente, plus l'efficacité diminue : c'est-à-dire que l'on consomme plus d'électricité pour obtenir un film d'oxydation d'une certaine épaisseur. Lorsque la concentration d'acide sulfurique augmente, la résistance à la corrosion et à l'usure du film diminue.
(2) L'influence de la température du bain :
1) Lorsque la température du bain augmente dans une certaine fourchette, le type de film d'oxydation obtenu diminue, le film devient plus mou mais plus brillant ;
2) Lorsque la température du bain est élevée, le diamètre des pores et la conicité de la couche externe du film d'oxydation ont tendance à augmenter, ce qui rend le scellement plus difficile, et le scellement est également susceptible de "givrer".
3) Le film d'oxydation obtenu à des températures de bain plus élevées est facile à teindre, mais il est difficile de maintenir la cohérence de la profondeur de la couleur, et la température d'oxydation du film teint général est de 20~25℃ ;
4) Le film d'oxydation obtenu en abaissant la température du bain a une dureté élevée et une bonne résistance à l'usure, mais le maintien de la même densité de courant pendant l'entretien nécessite une tension plus élevée, et le film courant utilise 18~22℃.
Pour les films d'une épaisseur supérieure à 15μm, lorsque la température du bain augmente, la qualité du film et le taux de perte de métal diminuent considérablement, et la dureté de la couche externe du film est plus faible.
La température affecte de manière significative la qualité du film d'oxydation : les températures supérieures à 15℃ produisent toutes des films mous non cristallins. Des températures plus basses permettent de produire des films d'oxydation denses. Plus la température augmente, plus la dureté du film diminue.
Pour obtenir un film d'une grande dureté et d'une bonne résistance à l'usure, il faut recourir à l'anodisation à basse température. A l'exception de l'alliage 3004, en général, les alliages ont la meilleure résistance à la corrosion à 20℃. La résistance à la corrosion diminue au fur et à mesure que la température augmente et atteint son niveau le plus bas à 40℃.
(3) Influence de la tension d'oxydation :
La tension détermine la taille des pores dans le film d'oxydation : faible tension - pores de petite taille, plus de pores - pores de grande taille, moins de pores.
(Dans une certaine plage, une tension élevée favorise la formation de films d'oxydation denses et uniformes. À tension constante, la densité de courant diminue à mesure que la durée d'oxydation augmente.
Plus la tension nécessaire pour maintenir un certain courant est élevée, plus le processus d'oxydation dégage de la chaleur, ce qui n'est pas favorable à la stabilité des performances du film d'oxyde. Lorsque le courant est constant, plus la température est basse, plus la tension est élevée).
(4) Influence du courant d'oxydation :
Le courant d'oxydation influe directement sur l'efficacité de la production : un courant élevé permet d'obtenir une efficacité de production élevée.
(Un courant élevé nécessite un condensateur de grande capacité, ce qui entraîne des fluctuations importantes de l'épaisseur du film et provoque facilement des "brûlures" sur la pièce à usiner. Sous un courant faible, le temps d'oxydation est long, ce qui réduit la résistance à la corrosion et à l'usure du film. Le courant optimal est de 1,2~1,8A/dm2.
Plus la concentration d'acide sulfurique est élevée, meilleure est la conductivité de la solution de bain et plus grande est la densité de courant sous la même tension. Lorsque la teneur en aluminium augmente, la résistance de la solution de bain augmente et sa conductivité diminue).
(5) L'influence de l'agitation de la solution du bain :
Afin d'uniformiser la température et la concentration de la solution du bain d'oxydation anodique, en particulier lors de l'utilisation d'un courant plus important, une grande quantité de chaleur est générée à l'interface film-solution du bain, et l'agitation réduit la température de l'interface.
(6) L'influence du temps d'oxydation :
En cas d'oxydation à courant constant, l'augmentation de l'épaisseur du film d'oxydation est directement proportionnelle au temps dans une certaine période. (En fonction de la concentration de l'électrolyte, de la température de la solution du bain, de la densité du courant, de l'épaisseur du film d'oxydation et des exigences de performance, etc.)
1) Le procédé de l'acide sulfurique : Faible coût de production ; grande transparence du film ; bonne résistance à la corrosion et à l'usure ; coloration électrolytique et chimique facile.
2) Procédé à l'acide chromique : L'épaisseur du film d'oxyde est moyenne, avec une surface rugueuse ; le film est mou ; il est moins résistant à l'usure que le film de sulfate, mais il a une bonne élasticité.
3) Procédé à base d'acide oxalique : Le film d'oxyde présente une faible porosité, une meilleure résistance à la corrosion, à l'usure et à l'isolation électrique que le film d'acide sulfurique, mais son coût est plus élevé.
4) Procédé à l'acide phosphorique : Le film d'oxyde est plus fin, avec des pores plus larges.
1) AC : Faible efficacité du courant ; mauvaise résistance à la corrosion du film d'oxyde, faible dureté.
2) DC : Coût de production élevé ; grande transparence du film ; bonne résistance à la corrosion et à l'usure ; coloration électrolytique et chimique facile.
Affecte principalement la résistance à l'usure, la résistance à la corrosion, la brillance et la conductivité de l'électrolyte du film d'oxyde.
(1) Ions d'aluminium :
Une concentration de 1~10g/L est bénéfique, mais une concentration supérieure à 10g/L aura un impact. Le courant diminue à mesure que la concentration en ions aluminium augmente ; la coloration devient plus difficile ; lorsque la teneur en aluminium est élevée, des sels d'aluminium insolubles se déposent à la surface de la pièce en aluminium, de la paroi du réservoir et de l'échangeur de chaleur, ce qui affecte l'apparence du produit et l'efficacité de l'échange de chaleur.
(2) Cations Fe, MN, Cu, et Ni, etc :
Fe : impureté nocive, provenant principalement de l'acide sulfurique et de l'aluminium. Lorsque la teneur en Fe dépasse 25~50μg/g, le film d'oxyde rencontre de nombreux problèmes, tels qu'une diminution de la luminosité, et un film mou.
Mn : L'effet est similaire à celui du Fe, mais moins important.
Cu et Ni : Proviennent principalement de l'aluminium allié, leurs effets sont similaires, lorsque la teneur dépasse 100μg/g, la résistance à la corrosion du film d'oxyde diminue.
(3) Anions tels que phosphate, nitrate, chlorure, etc :
Phosphate : Causé par un lavage insuffisant après le polissage chimique ; l'effet n'est pas significatif lorsque la teneur est faible (niveau ppm). Le principal danger lorsque la teneur est élevée est que le phosphate est adsorbé par le film d'oxyde et libéré pendant le scellement à l'eau, ce qui nuira à la qualité du scellement lorsqu'il dépasse 5μg/g.
Nitrate : Provient principalement d'un lavage insuffisant après le processus précédent et de l'acide sulfurique commercial dans le bain. Lorsque la teneur dépasse 30μg/g, elle est préjudiciable à la brillance, et une teneur trop élevée augmente la capacité de dissolution du bain, ce qui n'est pas propice à la formation d'un film.
Chlorure : Provient principalement de l'eau utilisée, la teneur en chlorure de l'eau du robinet est élevée. Lorsque le Cl- et le F- dépassent 50μg/g, le film d'oxyde produit des taches de corrosion.
La préparation d'un film d'oxyde anodique dur ne présente pas de différence fondamentale avec l'anodisation ordinaire en termes de principes, d'équipement et de processus. Les mesures techniques spécifiques sont légèrement différentes. La différence réside dans la réduction du taux de dissolution du film d'oxyde pendant le processus d'oxydation.
Le film d'oxyde anodique dur a une plus grande épaisseur, une plus grande dureté, une meilleure résistance à l'usure, une porosité plus faible, une tension de claquage diélectrique plus élevée, mais la surface est légèrement moins lisse.
(Lorsque la tension appliquée est élevée, la concentration faible et le temps de traitement long, le film sera épais, dur, résistant à l'usure, aura une tension de claquage diélectrique élevée, une faible porosité, des pores de grande taille et une surface peu lisse).
(1) Basse température du bain : moins de 5°C, plus la température est basse, plus le film est dur. La température du bain pour l'anodisation ordinaire à l'acide sulfurique est d'environ 20°C.
(2) Faible concentration du bain : généralement inférieure à 15% pour l'acide sulfurique ; la concentration du bain pour l'anodisation ordinaire est d'environ 20%.
(3) Ajout d'acides organiques au bain d'acide sulfurique : acide oxalique, acide tartrique, acide citrique, etc.
(4) Courant/tension appliqué élevé : 2~5A/dm2, 25~100V. L'anodisation ordinaire utilise 1,0~1,5 A/dm2, moins de 18V.
(5) Méthode de fonctionnement par augmentation progressive de la tension : pressurisation par étapes.
(6) Utilisation d'une alimentation à impulsions ou d'une alimentation à forme d'onde spéciale : pour les alliages à forte teneur en Cu ou en Si aluminium moulé alliage.
1) Processus de coloration électrolytique au sel de Sn :
Il s'agit principalement d'une coloration électrolytique avec un seul sel Sn et un mélange Sn-Ni, le SnSO4 étant le principal sel colorant. La couleur est obtenue par la réduction des ions Sn2+ dans les micropores du film anodisé.
Avantages : Le sel Sn présente une bonne résistance aux impuretés, une forte capacité de distribution de la solution colorante électrolytique et un contrôle industriel simple. Il n'y a pas de difficultés inhérentes à la coloration au sel Sn en courant alternatif. Inconvénients : Le Sn2+ est peu stable et il est difficile de contrôler les différences de couleur et de teinte.
2) Processus de coloration électrolytique au sel de nickel :
Similaire au procédé de coloration électrolytique au sel de Sn, il implique le dépôt de Ni pour la coloration. Avantages : La coloration au sel de Ni est rapide, et la solution du bain a une bonne stabilité. Inconvénients : Elle est sensible aux impuretés présentes dans la solution du bain.
1) Coloration AC.
Avantages : Il permet de surmonter le risque de décollement du film d'oxyde lors de la coloration électrolytique en courant continu. Inconvénients : Dans la coloration en courant alternatif, la tension de l'anode affecte la vitesse de la réaction de coloration de la cathode, entraînant une diminution de la densité du courant anodique et de la densité du courant cathodique, ce qui ralentit la vitesse de coloration.
2) Coloration DC.
Avantages : Vitesse de coloration rapide, taux élevé d'utilisation de l'énergie électrique. Inconvénients : Il existe un risque de décollement du film d'oxyde lors de la coloration électrolytique à courant continu.
(1) Le film anodisé d'aluminium obtenu dans une solution d'acide sulfurique est incolore et poreux ;
(2) Le film d'oxyde doit avoir une certaine épaisseur, qui doit être supérieure à 7um ;
(3) Le film d'oxyde doit présenter une certaine porosité et adsorption ;
(4) La couche d'oxyde doit être complète et uniforme, sans défauts tels que rayures, yeux de sable ou corrosion ponctuelle ;
(5) Le film d'oxyde lui-même doit avoir une couleur appropriée et ne présenter aucune différence de structure métallographique, telle qu'une taille de grain inégale ou une ségrégation importante.
(1) La teinture organique est basée sur la théorie de l'adsorption des matières, y compris l'adsorption physique et l'adsorption chimique.
Adsorption physique : Les molécules ou les ions sont adsorbés par la force électrostatique. La composition du film d'oxyde est de l'oxyde d'aluminium amorphe, la couche barrière dense près du substrat d'aluminium se trouve à l'intérieur, et la structure poreuse qui se développe vers l'extérieur en forme de cloche se trouve sur le dessus, montrant d'excellentes performances d'adsorption physique. Lorsque les molécules de colorant pénètrent dans les pores du film, elles sont adsorbées sur les parois des pores.
Adsorption chimique : Adsorption par force chimique. À ce moment-là, les molécules de colorant organique réagissent chimiquement avec l'oxyde d'aluminium et existent dans les pores du film grâce à une liaison chimique.
Ce type d'adsorption comprend les éléments suivants : le film d'oxyde forme une liaison covalente avec le groupe sulfonique de la molécule de colorant ; le film d'oxyde forme une liaison hydrogène avec le groupe phénolique de la molécule de colorant ; le film d'oxyde forme un complexe avec la molécule de colorant.
(2) Mécanisme de teinture inorganique : Pendant la teinture, la pièce oxydée est d'abord immergée dans une solution de sel inorganique dans un certain ordre, puis successivement immergée dans une autre solution de sel inorganique, ce qui provoque une réaction chimique dans les pores du film pour former un composé coloré insoluble dans l'eau. Ce composé remplit les pores du film d'oxyde et les scelle, donnant ainsi sa couleur à la couche de film.
Déroulement du processus : Prétraitement - Anodisation - Nettoyage - Neutralisation à l'ammoniaque ou autre traitement - Nettoyage - Teinture - Nettoyage - Traitement d'étanchéité - Séchage.
Normes :
1) La concentration pour une teinture facile : Les couleurs claires sont généralement contrôlées à 0,1~1g/L, tandis que les couleurs foncées nécessitent 2~5 g/L, et le noir plus de 10 g/L ;
2) Température de la solution de colorant : Généralement contrôlée à 50~70℃ ;
3) Valeur PH de la solution de colorant : Le PH est compris entre 5 et 6 ;
4) Temps de teinture : Généralement entre 5 et 15 minutes.
(1) Effet du sulfate de sodium : Le sulfate de sodium ralentit la vitesse de la teinture, cet effet augmente avec l'augmentation des groupes soufrés dans les ions du colorant, en particulier dans les colorants à complexe métallique.
(2) Effet du chlorure de sodium : La cause principale des piqûres (taches blanches). Les piqûres sont supprimées par le courant cathodique.
(3) Effet des agents de surface : Les agents de surface non ioniques n'ont aucun effet sur la teinture, mais les agents de surface cationiques, tels que ceux contenus dans le MLW noir, ralentissent la teinture. Il ne convient donc pas d'ajouter des agents de surface ioniques au dégraissant, car certains anions ne sont pas propices à la teinture.
(4) Effet des ions aluminium trivalents : Une petite quantité d'Al3+ n'a pas d'effet sur de nombreuses solutions de colorants, sauf si elle atteint 500~1000ug/g, ce qui peut entraîner un changement de couleur, comme le bleu qui devient rouge, etc.
(5) Effet des ions métalliques lourds.
(6) Effet des anions.
(7) Effet de l'action bactérienne sur la teinture : Les bactéries prolifèrent dans la solution de teinture et la font moisir. Au début, de petites bulles apparaissent à la surface de la solution de teinture. Lorsque la solution de colorant est laissée à l'arrêt, certaines particules colorées insolubles se rassemblent autour des bulles, ce qui provoque une coloration anormale.
Si elle est visible à l'œil nu, la substance moisie en suspension à la surface doit être enlevée et un bactéricide approprié, comme le dichlorophénol G4, doit être ajouté à raison de 0,05~0,10g/L, dissous dans une solution d'éthanol et ajouté au réservoir.
Il est parfois nécessaire de vidanger la solution de colorant. À ce moment-là, utilisez un bactéricide ou une solution d'acide hypochloreux pour nettoyer la paroi du réservoir, puis reconfigurez-le.
(8) Effet des impuretés insolubles sur la teinture : La solution de teinture contient parfois inévitablement des taches d'huile, contaminant la pièce et provoquant l'éclatement de la teinture.
Il convient alors d'utiliser du papier absorbant pour absorber et éliminer l'huile ou d'ajouter une petite quantité de surfactant non ionique pour disperser les gouttelettes d'huile afin qu'elles ne s'accumulent pas à la surface de la solution de colorant.
Généralement utilisé à température ambiante, en deux étapes : immersion dans la première solution pendant 5 à 10 minutes, puis rinçage et immersion dans la seconde solution pendant 5 à 10 minutes supplémentaires afin d'obtenir la couleur souhaitée.
Normes communes pour les procédés de teinture inorganique.
| Couleurs | Composants de la solution : | Concentration/(g/L) | Production de sels colorés |
| Bleu | ① [K4Fe(CN)6.3H2O] ② [FeCl3] ou [Fe2(SO4)2] | 30~50 40~50 | Ferricyanure ferreux (bleu de Prusse) |
| Noir | ① [CoAc2] ② [KMnO4] | 50~100 15~25 | Oxyde de cobalt |
| Jaune | ① [PbAc2.3H2O] ② [K2Cr2O7] | 100~200 50~100 | Plomb Chromate |
| Blanc | ① [PbAc2.3H2O] ② [Na2SO4] | 10~50 10~50 | Sulfate de plomb |
| Marron | ① [K3Fe(CN)6] ② [CuSO4.5H2O] | 10~50 10~100 | Ferrocyanure de cuivre |
| L'or | [NH4Fe(C2O4)2] (Ph=4.8~5.3, 35~50oC, 2min) | 10 (peu profond) 25 (profond) |
1) La couleur ne s'applique pas.
Solution :
a) Changer de pigment
b) Ajuster le PH
c) Augmenter l'épaisseur du film
d) Teinture à temps
e) Choisir le bon pigment.
2) Certaines zones ne prennent pas la couleur ou la couleur est pâle.
Solution :
a) Renforcer les mesures de protection
b) Augmentation de la concentration en pigments
c) Augmenter l'épaisseur du film
d) Serrer la pièce, ajuster la position
e) Changement de solution de colorant
f) Améliorer la dissolution des pigments.
3) La surface apparaît blanche et brumeuse après la teinture.
Solution :
a) Éliminer la vapeur d'eau
b) Ajuster la concentration de la solution de décoloration
c) Réduire le temps d'évanouissement.
4) La couleur s'épanouit après la teinture.
Solution :
a) Ajuster le PH et améliorer le nettoyage
b) Améliorer la dissolution des pigments
c) Diminuer la température de la solution de colorant.
5) Il y a des taches après la teinture.
Solution :
a) Rincer la surface de l'échantillon avec de l'eau
b) Filtrer la solution de colorant
c) Placer la pièce dans un réservoir d'eau après l'oxydation
d) Renforcer la protection.
6) La couleur s'estompe facilement après la teinture.
Solution :
a) Augmenter le PH
b) Augmenter la température du bain de teinture, prolonger le temps de teinture, ajuster le PH du bain de scellage, prolonger le temps de scellage.
7) La surface teintée peut être facilement éliminée par frottement.
Solution :
a) Ré-oxydation
b) Augmenter la température de la solution de colorant
c) Augmenter la température d'oxydation.
8) La couleur est trop foncée après la teinture.
Solution :
a) Diluer la solution de colorant
b) Diminuer la température
c) Raccourcir le délai.
1. Scellement
Un processus chimique ou physique effectué sur le film oxydé après l'anodisation de l'aluminium pour réduire sa porosité et sa capacité d'adsorption.
Les grands principes de l'étanchéité sont les suivants :
(1) réaction d'hydratation ; (2) remplissage inorganique ; (3) remplissage organique.
2. Technique d'étanchéité thermique
La technique de scellement thermique est réalisée par la réaction d'hydratation de l'oxyde d'aluminium, transformant l'oxyde d'aluminium amorphe en un oxyde d'aluminium hydraté connu sous le nom de boehmite, ou Al2O3-H2O(AlOOH).
L'essence du mécanisme d'étanchéité thermique est la réaction d'hydratation, souvent appelée "hydratation-étanchéité thermique".
3. Le rôle de la réaction d'hydratation
Il provoque une expansion du volume de 30%, l'augmentation du volume remplit et scelle les micropores du film oxydé, améliorant ainsi sa résistance à la pollution et à la corrosion tout en diminuant la conductivité (augmentation de l'impédance) et en augmentant la constante diélectrique.
4. L'influence des impuretés dans l'eau
1) L'efficacité de l'étanchéité dépend en grande partie de la qualité de l'eau et du contrôle du pH ;
2) Les impuretés courantes comprennent SiO2 et H2SiO3 ; 3) Contre-mesures : échange d'ions.
5. Comparaison des paramètres d'étanchéité à l'eau bouillante et des paramètres d'étanchéité à froid
1) La température du scellage à l'eau bouillante est généralement supérieure à 95 degrés. L'étanchéité à froid se fait à température ambiante.
2) La valeur PH de l'eau bouillante : la plage optimale est de 5,5~6,5. La plage de scellement à froid est également de 5,5~6,5, avec un contrôle industriel optimal à 6.
3) La durée du scellage à l'eau bouillante : dépend de l'épaisseur du film, de la taille des pores et des exigences du test de qualité du scellage. Le scellage à froid est généralement de 10 à 15 minutes.
1) Apparence et différence de couleur :
Méthodes d'inspection : Détection visuelle et instrumentale.
Avantages et inconvénients : L'inspection visuelle est simple, mais elle est facilement influencée par la forme et la taille de l'échantillon et par l'intensité de la lumière. La détection instrumentale résout les problèmes de l'inspection visuelle et convient à la mesure de la couleur de la lumière réfléchie.
2) Épaisseur du film d'oxyde :
Méthodes de mesure :
a) Méthode de mesure microscopique de l'épaisseur transversale : Épaisseur du film supérieure à 5um, verticale.
b) Méthode de mesure au microscope à faisceau spectral : Epaisseur du film supérieure à 5um, indice de réfraction du film d'oxyde 1,59~1,62.
c) Méthode de la perte de masse : Epaisseur du film inférieure à 5um, méthode de dissolution, densité de surface, densité du film d'oxyde (oxydation liquide à l'acide sulfurique) avant et après le scellement sont de 2,6 et 2,4g/cm.3.
d) Méthode des courants de Foucault : Ne convient pas aux films minces.
3) Qualité de l'étanchéité :
a) Test d'empreintes digitales.
b) Qualité des taches teintées après traitement à l'acide, ne convient pas aux teneurs en Cu supérieures à 2% et en Si supérieures à 4%.
c) Expérience sur l'acide phosphochromique.
4) Résistance à la corrosion :
a) Essai de corrosion au brouillard salin.
b) Essai de corrosion en atmosphère humide au SO2.
c) Essai de corrosion du Machu.
d) Essai de corrosion par la chaleur humide.
e) Essai de corrosion alcaline par chute.
5) Stabilité chimique :
a) Test de résistance aux acides.
b) Essai de résistance à l'alcali.
c) Essai de résistance au mortier.
6) Résistance aux intempéries :
a) Essai d'exposition naturelle.
b) Essai d'altération artificielle accélérée.
7) Dureté :
a) Dureté par indentation.
b) Dureté du crayon.
c) Microdureté.
8) Résistance à l'abrasion :
a) Résistance à l'abrasion détectée par un testeur de sablage.
b) Résistance à l'abrasion détectée par un testeur d'usure de roue.
c) Résistance à l'abrasion détectée par un testeur de sable tombant.
9) Adhésion :
a) Expérience de découpage en grille.
b) Expérience des instruments : Méthode du grattage.
10) Propriétés mécaniques :
a) Résistance aux chocs.
b) Résistance à la flexion.
c) Performance à la fatigue.
d) Résistance de l'adhérence.
e) Résistance à la rupture par déformation.
f) Fissure due à la chaleur résistance.
11) Isolation électrique : Méthode de la tension de rupture.
12) Performance réflexive.
13) Autres :
a) Performance de la polymérisation du revêtement.
b) Résistance à l'eau bouillante.
c) Usinabilité.
Composition de l'alliage, épaisseur du film, conditions de durcissement des revêtements à haute teneur en polymère, conditions d'anodisation et conditions d'étanchéité, etc.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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