Perché la lega di alluminio viene anodizzata e cosa succede durante il processo? L'anodizzazione non solo migliora la resistenza alla corrosione e l'estetica dell'alluminio, ma ne aumenta anche la durezza superficiale. Questo articolo vi guiderà attraverso la scienza che sta alla base dell'anodizzazione delle leghe di alluminio, i vari metodi di trattamento superficiale coinvolti e il loro impatto sulla durata e sull'aspetto del prodotto finale. Immergetevi per scoprire le tecniche precise e i vantaggi di questo processo industriale essenziale.
Bassa densità; buona plasticità; facile da rinforzare; buona conduttività; resistente alla corrosione; riciclabile; saldabile; facile trattamento superficiale.
1) Proprietà di corrosione:
(1) Corrosione acida: L'alluminio presenta comportamenti di corrosione diversi nei vari acidi. In generale, negli acidi concentrati ossidanti si forma un film di passivazione che presenta un'eccellente resistenza alla corrosione, mentre negli acidi diluiti si verificano fenomeni di corrosione "pitting". Corrosione localizzata;
(2) Corrosione alcalina: In soluzioni alcaline, gli alcali reagiscono con l'ossido di alluminio per formare alluminato di sodio e acqua, che reagisce ulteriormente con l'alluminio per formare alluminato di sodio e idrogeno. Corrosione generale;
(3) Corrosione neutra: Nelle soluzioni saline neutre, l'alluminio può essere passivo o corrodersi per effetto di alcuni cationi o anioni. Corrosione per vaiolatura.
2) Forme di corrosione:
Corrosione per vaiolatura, corrosione galvanica, corrosione interstiziale, corrosione intergranulare, corrosione filiforme e corrosione per esfoliazione, ecc.
Corrosione per vaiolatura: La forma più comune di corrosione, il cui grado è legato al mezzo e alla lega.
Corrosione galvanica: Corrosione da contatto, corrosione di metalli dissimili (bimetallici). In una soluzione elettrolitica, quando due metalli o leghe sono a contatto (in conduzione), la corrosione del metallo più negativo è accelerata, mentre il metallo più positivo è protetto dalla corrosione.
Corrosione interstiziale: Si verifica quando due superfici sono a contatto tra loro, formando una fessura. La cella di concentrazione dell'ossigeno si forma a causa della dissoluzione dell'ossigeno in quest'area, portando alla corrosione all'interno della fessura.
Corrosione intergranulare: Correlata a un trattamento termico inadeguato, elementi in lega o composti intermetallici precipitano lungo i confini dei grani, che agiscono come anodi rispetto ai grani, formando una cella di corrosione.
Corrosione filiforme: Un tipo di corrosione sottopelle che si sviluppa in modo vermiforme sotto la pellicola. Questa pellicola può essere una pellicola di vernice o altri rivestimenti e generalmente non si verifica sotto la pellicola di ossido anodico. La corrosione filiforme è legata alla composizione della lega, al pretrattamento prima del rivestimento e ai fattori ambientali, tra cui umidità, temperatura e cloruri.
Corrosione da esfoliazione: Conosciuta anche come corrosione da sfaldamento.
Pretrattamento meccanico superficiale (lucidatura meccanica o levigatura, ecc.), pretrattamento chimico o trattamento chimico (conversione chimica o placcatura chimica, ecc.), trattamento elettrochimico (anodizzazione o placcatura elettrolitica, ecc.) e trattamento fisico (spruzzatura, vetrificazione dello smalto e altre tecniche di modifica fisica della superficie), ecc.
Vitrificazione dello smalto: Fusione di una miscela di sostanze inorganiche in materiali simili al vetro con diversi punti di fusione.
Resistenza alla corrosione; durezza e resistenza all'usura; decoratività; adesione del rivestimento organico e dello strato galvanico; isolamento elettrico; trasparenza; funzionalità.
(1) Migliorare le condizioni estetiche e la qualità della finitura superficiale.
(2) Migliorare la qualità del prodotto.
(3) Ridurre l'impatto della saldatura.
(4) Per creare effetti decorativi.
(5) Per ottenere una superficie pulita.
(1) Selezione del tipo e della granulometria dell'abrasivo:
Questo si basa sulla durezza del materiale del pezzo, sulle condizioni della superficie e sui requisiti di qualità; più dura o ruvida è la superficie, più duro e grossolano è l'abrasivo utilizzato.
(2) La lucidatura deve essere eseguita in più fasi e la pressione del pezzo verso la mola deve essere moderata.
(3) Una nuova mola deve essere preliminarmente raschiata per ottenere l'equilibrio prima di far aderire l'abrasivo.
(4) L'abrasivo deve essere sostituito regolarmente.
(5) I materiali in lega devono essere selezionati in base alle diverse esigenze.
(6) È necessario selezionare la velocità appropriata della mola, generalmente controllata a 10~14 m/s.
(7) L'effetto di lucidatura dipende da fattori quali l'abrasivo, la rigidità della mola, la velocità di rotazione della mola, la pressione di contatto tra il pezzo in lavorazione e la mola, l'esperienza pratica e le tecniche di lavorazione.
Rettifica: Operazione che avviene dopo che la ruota di tela è stata incollata con l'abrasivo. Scopo: per rimuovere le bave, graffi, punti di corrosione, occhi di sabbia, pori e altri difetti evidenti sulla superficie del pezzo.
Lucidatura: L'operazione è successiva all'applicazione della pasta di lucidatura su una ruota di panno morbido o su una ruota di feltro.
Problema comune: segno di "bruciatura".
Causa:
(1) Scelta errata di mola, abrasivo e agente lucidante;
(2) Forza impropria utilizzata nella lucidatura;
(3) Tempo di macinazione prolungato;
(4) Surriscaldamento durante la rettifica.
Misure:
(1) Leggera incisione alcalina in una soluzione alcalina diluita;
(2) Mordenzatura con acidi leggeri: come la soluzione di acido cromico e acido solforico, o la soluzione di acido solforico 10% utilizzata dopo il riscaldamento;
(3) 3wt% Na2CO3 e 2wt% Na3PO4, la soluzione viene trattata a una temperatura di 40~50℃ per 5min, nei casi gravi può essere estesa a 10~15min.
Dopo il trattamento di pulizia e asciugatura di cui sopra, è necessario procedere a una rilucidatura immediata con una mola per lucidatura di precisione o con una spazzola per lucidatura. lucidatura a specchio ruota.
Prevenzione:
Utilizzare mole e mole di lucidatura adeguate; utilizzare l'agente lucidante appropriato; il tempo di rettifica tra il pezzo e la mola di lucidatura deve essere adeguatamente controllato.
1) Metodi di sgrassaggio:
Sgrassatura acida, sgrassatura alcalina e sgrassatura con solventi organici. Scopo: rimuovere olio, grasso, polvere e altri contaminanti dalla superficie dell'alluminio per consentire un lavaggio alcalino più uniforme, migliorando così la qualità del film di ossidazione anodica.
2) Principio
(1) Principio dello sgrassaggio acido: In una soluzione sgrassante acida a base di H2SO4, H3PO4 e HNO3, gli oli e i grassi subiscono un'idrolisi per produrre glicerina e i corrispondenti acidi grassi superiori, raggiungendo l'obiettivo dello sgrassaggio.
(2) Principio dello sgrassaggio alcalino: L'alcali reagisce con l'olio formando sapone solubile. Questa reazione di saponificazione rimuove il legame tra l'olio e la superficie del materiale in alluminio, raggiungendo l'obiettivo dello sgrassaggio.
(3) Principio dello sgrassaggio con solventi organici: Sfruttando il fatto che gli oli sono facilmente solubili nei solventi organici, è possibile sciogliere sia gli oli saponificati che quelli non saponificati. Questo metodo ha una forte capacità di sgrassare, è veloce e non corrosivo per l'alluminio, raggiungendo così l'obiettivo di sgrassare.
1) Scopo: per rimuovere i contaminanti superficiali, eliminare completamente la pellicola di ossido naturale sulla superficie dell'alluminio, rivelare la base metallica pura e prepararsi per la successiva lavorazione principale. trattamento della superficie processo.
2) I tre principali difetti del lavaggio con alcali: aspetto ruvido, macchie e striature.
3) Aspetto
(1) Aspetto ruvido: un problema comune nella produzione di prodotti sabbiati. materiali in alluminio con il lavaggio con alcali, spesso causati da difetti strutturali del materiale di alluminio originale (grani grandi o precipitati di composti intermetallici di grandi dimensioni); il miglioramento della qualità della struttura interna del materiale di alluminio originale può risolvere il problema alla fonte.
Cause: A: La granulometria originale della barra di alluminio per l'estrusione è grande. B: La temperatura di riscaldamento della barra di alluminio è troppo alta o la velocità di estrusione è troppo elevata. C: Il tonnellaggio dell'estrusore utilizzato è troppo basso. D: Insufficiente spegnimento dopo l'estrusione. E: La velocità di lavaggio degli alcali è troppo elevata.
Contromisure: Utilizzare barre di alluminio estruso con una granulometria conforme agli standard nazionali; controllare la temperatura di uscita dei prodotti estrusi; rafforzare lo spegnimento dopo l'estrusione; controllare ragionevolmente la velocità di lavaggio degli alcali, ecc.
(2) Macchie: un difetto fatale in trattamento superficiale dell'alluminiointerrompere i processi successivi o smaltirli come scarti.
Cause:
R: La percentuale di alluminio riciclato aggiunto durante la fusione delle barre di colata è troppo alta. L'Al2O3 ha un punto di fusione di 2050°C, non si scioglie durante la fusione, ma si frantuma; l'erosione durante il processo di lavaggio con alcali porta a macchie corrosive simili a fiocchi di neve. Contromisure: Controllo della percentuale di alluminio riciclato nel film di ossidazione anodica, che deve essere inferiore a 10%; raffinazione e rimozione delle scorie della fusione, la fusione deve riposare per circa 25 minuti prima della colata e la fusione deve essere filtrata, ecc.
B: Il contenuto di ioni cloro nell'acqua è elevato. Se la qualità del materiale di alluminio è scarsa e il contenuto di ioni cloro nell'acqua utilizzata è elevato, durante il lavaggio con alcali o il lavaggio dell'acqua prima e dopo il lavaggio con alcali, si evidenzieranno macchie corrosive. Contromisure: Migliorare la qualità del materiale originale in alluminio; utilizzare acqua di rubinetto conforme agli standard nazionali; utilizzare acido nitrico o acido nitrico più acido solforico per la decalcificazione; l'aggiunta di 1~5 g/L di HNO3 al nichel del serbatoio dell'acqua può anche sopprimere efficacemente l'effetto corrosivo degli ioni cloruro.
C: corrosione atmosferica. I materiali in alluminio posti in ambienti atmosferici costieri per circa 3 giorni, vicino a forni di fusione in atmosfera corrosiva, con tempo piovoso, ecc. spesso presentano segni o macchie corrosive sulla superficie. Contromisure: Ridurre il tempo di ciclo del materiale di alluminio originale in ossidazione anodica; collocare il materiale di alluminio originale con ossidazione anodica in un ambiente asciutto e ben ventilato; per il posizionamento a lungo termine o nei giorni di pioggia, è possibile eseguire un trattamento di copertura appropriato sul materiale di alluminio originale, ecc.
D: "punto caldo" dell'estrusione. Il materiale di alluminio entra in contatto con il rullo di grafite termicamente conduttivo sul tavolo di scarico; a causa delle diverse velocità di raffreddamento locali, la fase di precipitazione (fase Mg2Si, intervallo di temperatura 400~250℃) si forma nel materiale di alluminio, presentando punti di intervallo. Contromisure: Controllare la velocità di funzionamento del tavolo di scarico dell'estrusione (dovrebbe essere superiore alla velocità di estrusione dell'alluminio); utilizzare altri materiali resistenti al calore con scarsa conducibilità termica per sostituire i rulli di grafite; prendere in prestito la forza di spegnimento del vento della pistola; ridurre rapidamente il materiale di alluminio in uscita dall'estrusione a meno di 250℃.
(3) Striature: Difetti di striature da lavaggio alcalino causati da condizioni e operazioni di lavaggio alcalino non corrette (velocità di lavaggio alcalino troppo elevata e velocità di trasferimento troppo bassa). Contromisure: A: Accelerare il trasferimento. B: Abbassare la temperatura del bagno di lavaggio alcalino. C: Ridurre la concentrazione di NaOH nel bagno. D: Il materiale di alluminio è troppo denso e deve essere ridotto in modo appropriato.
Scopo: Per rimuovere la polvere superficiale, prevenire la contaminazione del successivo bagno di anodizzazione e migliorare la qualità del film di ossido.
Metodi: Rimozione delle polveri di acido nitrico, rimozione delle polveri di acido solforico,
Il trattamento superficiale con sabbia al fluoro è un processo di corrosione acida che utilizza ioni di fluoro per produrre una corrosione puntiforme altamente uniforme e ad alta densità sulla superficie dell'alluminio.
Difetti e contromisure:
(1) La superficie presenta imperfezioni: Quando nel serbatoio sono presenti troppi precipitati e la concentrazione di ioni fluoruro è bassa, la forza di reazione è debole. I precipitati si depositano o rimangono troppo a lungo sulla superficie, ostacolando la normale corrosione degli ioni fluoruro.
Contromisure: Eliminare i precipitati eccessivi nel serbatoio, ridurre la densità dell'alluminio, aggiungere una quantità adeguata di bifluoruro di ammonio e additivi, aumentare la concentrazione di ioni fluoruro e aumentare la forza di reazione.
(2) La superficie non è facile da levigare: il liquido del serbatoio è contaminato dal precedente sgrassaggio acido, con conseguente abbassamento del PH, e la concentrazione di ioni fluoruro e additivi è insufficiente.
Contromisura: Regolare il valore del PH con ammoniaca o fluoruro di ammonio, aggiungere bifluoruro di ammonio e additivi, ecc.
(3) I grani di sabbia sulla superficie sono troppo grossi: La concentrazione di ioni fluoruro nel serbatoio è troppo alta o gli additivi sono insufficienti, oppure il tempo di trattamento è troppo lungo.
Contromisura: adottare misure di controllo adeguate.
(4) La brillantezza della superficie varia: Le condizioni di processo del serbatoio non sono adeguatamente controllate, la scelta degli additivi è inadeguata o c'è un problema con il materiale dell'alluminio.
Contromisura: adottare misure di controllo adeguate.
(5) Le aree parziali non si sabbiano: nell'area locale è presente una pellicola di ossido composito.
Contromisura: Regolare il flusso di processo, come la lucidatura, la smerigliatura, il lavaggio con acido o alcali, ecc.
1) Lucidatura chimica: Controllando la dissoluzione selettiva della superficie dell'alluminio, le sporgenze microscopiche si dissolvono più velocemente degli incavi, ottenendo una superficie liscia e brillante.
2) Lucidatura elettrochimica, nota anche come elettrolucidatura. Il principio è simile a quello della lucidatura chimica e si basa sulla dissoluzione selettiva delle parti sporgenti della superficie per ottenere la levigatezza. La differenza è l'applicazione di una corrente esterna, che accorcia i tempi di lavorazione.
3) Punto comune: Entrambi utilizzano lo stesso meccanismo di lucidatura; differenza: La lucidatura elettrochimica applica una corrente durante il processo, mentre la lucidatura chimica utilizza ossidanti chimici.
Rispetto alla lucidatura meccanica, la lucidatura chimica ed elettrochimica presenta i seguenti vantaggi:
(1) Apparecchiatura semplice, facile controllo dei parametri di processo, risparmio di costi e superficie più luminosa;
(2) In grado di lavorare componenti di grandi dimensioni o grandi quantità di piccoli componenti, nonché pezzi di forma complessa;
(3) Superficie più pulita, nessun residuo di polvere di lucidatura meccanica, con buona resistenza alla corrosione;
(4) La riflettività a specchio della superficie lucidata chimicamente è maggiore, la struttura del metallo è migliore e non si forma la "brina" in polvere sulla superficie.
1) Difetti e contromisure della lucidatura chimica (prendendo come esempio il processo acido fosforico-acido solforico-acido nitrico)
(1) Luminosità insufficiente: Influenzata dalla composizione dell'alluminio, il contenuto di acido nitrico, ecc.
Contromisure: utilizzare alluminio di elevata purezza, controllare la concentrazione di acido nitrico e assicurarsi che l'alluminio sia asciutto prima della lucidatura.
(2) Depositi bianchi: Eccessiva dissoluzione dell'alluminio, che richiede il controllo del suo contenuto nel bagno.
Contromisura: Regolare la quantità di alluminio disciolto nel bagno in modo che rientri nell'intervallo normale.
(3) Superficie ruvida: Contenuto troppo elevato di acido nitrico, reazione troppo intensa; oppure contenuto troppo elevato di Cu.
Contromisure: controllo rigoroso del contenuto di acido nitrico; miglioramento della qualità interna del materiale, riduzione della quantità di additivi, ecc.
(4) Corrosione da trasferimento: Si verifica quando il passaggio al processo di risciacquo dopo la lucidatura chimica è lento.
Contromisura: trasferire prontamente in acqua per il risciacquo.
(5) Corrosione per vaiolatura: Si verifica a causa dell'accumulo di gas sulla superficie, formando sacche di gas; oppure a causa del basso contenuto di acido nitrico o di Cu.
Contromisure: Caricare correttamente i pezzi, aumentare l'inclinazione del pezzo, migliorare l'agitazione per consentire la fuoriuscita del gas. Pulire accuratamente la superficie; controllare il contenuto di acido nitrico, ecc.
2) Difetti e contromisure della lucidatura elettrochimica (prendendo come esempio il processo con acido fosforico-solforico-cromico)
(1) Ustioni elettriche: causate da una superficie conduttiva insufficiente, da un contatto inadeguato, da un aumento troppo rapido della tensione o da una densità di corrente eccessiva. Contromisura: garantire un buon contatto tra il pezzo e l'attrezzatura elettrica, un'area di contatto sufficiente a sopportare una corrente elevata ed evitare un aumento troppo rapido della tensione.
(2) Macchie scure: causate da una bassa densità di corrente o da una distribuzione locale non uniforme delle linee elettriche. Contromisure: Evitare il sovraccarico e prevenire le zone morte in cui le linee elettriche non riescono ad arrivare.
(3) Strisce di gas: causate dalla fuoriuscita di gas. Contromisure: Posizionare ogni superficie del pezzo in un angolo durante il caricamento, posizionare le superfici decorative verticalmente verso il catodo ed evitare l'accumulo di gas.
(4) Aderenze simili a cristalli di ghiaccio: si formano a causa dell'elevato contenuto di alluminio nel bagno o dell'elevato contenuto di acido fosforico che crea un precipitato di fosfato di alluminio. Contromisure: Ridurre la quantità di alluminio disciolto nel bagno o diminuire il contenuto di acido fosforico.
(1) Tipo di barriera: Conosciuto anche come film di ossido di tipo shield o blocking layer, è strettamente adiacente alla superficie metallica, denso, senza pori, sottile, con uno spessore determinato dalla tensione di ossidazione, non superiore a 0,1μm, utilizzato principalmente per i condensatori elettrolitici.
(2) Tipo poroso: Composto da due strati di pellicola di ossido, lo strato inferiore è uno strato di blocco, con una struttura di ossido sottile, denso e privo di pori, identica alla pellicola di barriera, il cui spessore dipende dalla tensione; la parte principale è una struttura a strati porosi, il cui spessore dipende dalla quantità di elettricità attraversata.
(Strato di blocco: Si riferisce allo strato di ossido con proprietà di film barriera e regole di formazione che separano lo strato poroso del film di ossido poroso dal metallo di alluminio).
Composizione del film di ossido anodico poroso: strato di blocco e strato poroso; la struttura e le regole di formazione dello strato di blocco sono equivalenti a quelle del film di ossido di tipo barriera; le regole di generazione, la struttura e la composizione dello strato poroso sono completamente diverse dallo strato di blocco.
1) Spessore dello strato bloccante: Dipende dalla tensione di ossidazione applicata esternamente e non è correlato al tempo di ossidazione. La velocità di formazione del film o il rapporto δb/Va; la velocità di formazione del film di ossido barriera è maggiore della velocità di formazione del film dello strato bloccante del film di ossido poroso.
Spessore dello strato poroso: spessore totale = strato poroso + strato bloccante; lo spessore totale è direttamente proporzionale al prodotto della densità di corrente e del tempo di ossidazione (cioè la quantità di elettricità attraversata).
2) Composizione dello strato bloccante: ossido amorfo denso e privo di pori.
Composizione dello strato poroso: Al2O3 amorfo, ma non puro.
3) Struttura dello strato bloccante: Struttura a doppio strato. Strato esterno: contiene anioni in soluzione; strato interno: composto principalmente da ossido di alluminio puro.
Struttura dello strato poroso: strato esterno: contiene γ-Al2O3 e α-AlOOH; strato interno: Al2O3 amorfo, l'infiltrazione di acqua nel film di ossido si trasforma gradualmente in boehmite α-AlOOH.
Impatto dei parametri nell'acido solforico di alluminio processo di anodizzazione
(1) L'influenza della concentrazione di acido solforico:
Influisce sullo spessore dello strato barriera del film di ossidazione, sulla conducibilità dell'elettrolita, sull'effetto di dissoluzione del film di ossidazione, sulla resistenza alla corrosione del film di ossidazione e sulla qualità della successiva sigillatura dei pori.
Una concentrazione elevata ha un effetto dissolvente significativo sul film di ossidazione, con il risultato di uno strato barriera sottile e una diminuzione della tensione necessaria per mantenere una certa densità di corrente; il contrario determina un film spesso e una tensione elevata.
Un'alta concentrazione di acido solforico richiede una bassa tensione per mantenere una certa corrente, ma ha un impatto significativo sul film di ossidazione. All'aumentare della concentrazione e della temperatura dell'acido solforico, la tensione richiesta diminuisce.
Tuttavia, una maggiore concentrazione di acido solforico aumenta l'erosione del film di ossidazione da parte dell'acido. Con l'aumento della concentrazione di acido solforico, l'efficienza diminuisce: si consuma cioè più elettricità per ottenere un film di ossidazione di un certo spessore. Con l'aumento della concentrazione di acido solforico, la resistenza alla corrosione e all'usura del film diminuisce.
(2) L'influenza della temperatura del bagno:
1) Quando la temperatura del bagno aumenta entro un certo intervallo, il tipo di film di ossidazione ottenuto diminuisce, il film diventa più morbido ma più luminoso;
2) Quando la temperatura del bagno è elevata, il diametro dei pori e la conicità dello strato esterno del film di ossidazione tendono ad aumentare, rendendo più difficile la sigillatura, che è anche soggetta a "frosting".
3) Il film di ossidazione ottenuto a temperature di bagno più elevate è facile da tingere, ma è difficile mantenere la consistenza della profondità del colore, e la temperatura di ossidazione del film tinto in generale è di 20~25℃;
4) Il film di ossidazione ottenuto abbassando la temperatura del bagno ha un'elevata durezza e una buona resistenza all'usura, ma il mantenimento della stessa densità di corrente durante la manutenzione richiede una tensione maggiore e il film comune utilizza 18~22℃.
Per i film di spessore superiore a 15μm, quando la temperatura del bagno aumenta, la qualità del film e il rapporto di perdita di metallo diminuiscono significativamente e la durezza dello strato esterno del film è inferiore.
La temperatura influisce in modo significativo sulla qualità del film di ossidazione: temperature superiori a 15℃ producono tutti film morbidi non cristallini. Le temperature più basse aiutano a produrre film di ossidazione densi. All'aumentare della temperatura, la durezza del film diminuisce.
Per ottenere un film con elevata durezza e buona resistenza all'usura, è necessario utilizzare l'anodizzazione a bassa temperatura. Ad eccezione della lega 3004, in genere le leghe presentano la migliore resistenza alla corrosione a 20℃. La resistenza alla corrosione diminuisce con l'aumentare della temperatura e scende al minimo a 40℃.
(3) Influenza della tensione di ossidazione:
La tensione determina la dimensione dei pori nel film di ossidazione: bassa tensione - pori piccoli, più pori - pori grandi, meno pori.
(Entro un certo intervallo, l'alta tensione favorisce la formazione di film di ossidazione densi e uniformi. A tensione costante, la densità di corrente diminuisce all'aumentare del tempo di ossidazione.
Più alta è la tensione necessaria per mantenere una certa corrente, più calore viene rilasciato durante il processo di ossidazione, il che non favorisce la stabilità delle prestazioni del film di ossido. Quando la corrente è costante, più bassa è la temperatura, più alta è la tensione).
(4) Influenza della corrente di ossidazione:
La corrente di ossidazione influisce direttamente sull'efficienza di produzione: l'efficienza di produzione ad alta corrente è elevata.
(Una corrente elevata richiede un condensatore di grande capacità, con conseguenti fluttuazioni significative dello spessore del film e la possibilità di provocare facilmente "bruciature" sul pezzo. A bassa corrente, il tempo di ossidazione è lungo e riduce la resistenza alla corrosione e all'usura del film. La corrente ottimale è di 1,2~1,8A/dm2.
Maggiore è la concentrazione di acido solforico, migliore è la conducibilità della soluzione del bagno e maggiore è la densità di corrente a parità di tensione. All'aumentare del contenuto di alluminio, la resistenza della soluzione di bagno aumenta e la sua conduttività diminuisce).
(5) L'influenza dell'agitazione della soluzione del bagno:
Per rendere uniformi la temperatura e la concentrazione della soluzione del bagno di ossidazione anodica, soprattutto quando si utilizza una corrente maggiore, si genera una grande quantità di calore all'interfaccia film-soluzione del bagno e l'agitazione riduce la temperatura dell'interfaccia.
(6) L'influenza del tempo di ossidazione:
In condizioni di ossidazione a corrente costante, l'aumento dello spessore del film di ossidazione è direttamente proporzionale al tempo entro un certo periodo. (In base alla concentrazione dell'elettrolita, alla temperatura della soluzione del bagno, alla densità di corrente, allo spessore del film di ossidazione e ai requisiti di prestazione, ecc.)
1) Processo all'acido solforico: Basso costo di produzione; elevata trasparenza del film; buona resistenza alla corrosione e all'usura; facile colorazione elettrolitica e chimica.
2) Processo all'acido cromico: Lo spessore del film di ossido è medio, con una superficie ruvida; il film è morbido; ha una resistenza all'usura inferiore rispetto al film di solfato, ma ha una buona elasticità.
3) Processo dell'acido ossalico: Il film di ossido ha una bassa porosità, una migliore resistenza alla corrosione, all'usura e all'isolamento elettrico rispetto al film di acido solforico, ma ha un costo più elevato.
4) Processo all'acido fosforico: Il film di ossido è più sottile, con pori più grandi.
1) CA: Bassa efficienza di corrente; scarsa resistenza alla corrosione del film di ossido, bassa durezza.
2) DC: Alto costo di produzione; elevata trasparenza del film; buona resistenza alla corrosione e all'usura; facile colorazione elettrolitica e chimica.
Influenza principalmente la resistenza all'usura, la resistenza alla corrosione, la luminosità e la conducibilità elettrolitica del film di ossido.
(1) Ioni di alluminio:
Una concentrazione di 1~10g/L è vantaggiosa, ma più di 10g/L causerà un impatto. La corrente diminuisce all'aumentare della concentrazione di ioni di alluminio; la colorazione diventa più difficile; quando il contenuto di alluminio è elevato, i sali di alluminio insolubili si depositano sulla superficie del pezzo di alluminio, sulla parete del serbatoio e sullo scambiatore di calore, compromettendo l'aspetto del prodotto e l'efficienza dello scambio termico.
(2) Cationi Fe, MN, Cu e Ni, ecc:
Fe: impurità nociva, proveniente principalmente dall'acido solforico e dall'alluminio. Quando il contenuto di Fe supera i 25~50μg/g, il film di ossido incontra molti problemi, come la diminuzione della luminosità e il film morbido.
Mn: L'effetto è simile a quello del Fe, ma non è altrettanto significativo.
Cu e Ni: Provengono principalmente da leghe di alluminio; i loro effetti sono simili, quando il contenuto supera i 100μg/g, la resistenza alla corrosione del film di ossido diminuisce.
(3) Anioni come fosfato, nitrato, cloruro, ecc:
Fosfato: Causato da un lavaggio insufficiente dopo la lucidatura chimica; l'effetto non è significativo quando il contenuto è basso (livello ppm). Il rischio principale quando il contenuto è elevato è che il fosfato venga adsorbito dalla pellicola di ossido e rilasciato durante la sigillatura ad acqua, con conseguente danno alla qualità della sigillatura quando supera i 5μg/g.
Nitrato: Deriva principalmente da un lavaggio insufficiente dopo il processo precedente e dall'acido solforico commerciale nel bagno. Quando il contenuto supera i 30μg/g, è dannoso per la luminosità e un contenuto troppo elevato aumenta la capacità di dissoluzione del bagno, il che non favorisce la formazione della pellicola.
Cloruro: Deriva principalmente dall'acqua utilizzata; il contenuto di cloruro nell'acqua di rubinetto è elevato. Quando Cl- e F- superano i 50μg/g, la pellicola di ossido produce punti di corrosione.
La preparazione di una pellicola di ossido anodico duro non presenta differenze fondamentali rispetto all'anodizzazione ordinaria in termini di principi, attrezzature e processi. Le misure tecniche specifiche sono leggermente diverse. La differenza sta nel ridurre il tasso di dissoluzione del film di ossido durante il processo di ossidazione.
Il film di ossido anodico duro ha uno spessore maggiore, una maggiore durezza, una migliore resistenza all'usura, una minore porosità, una maggiore tensione di ripartizione dielettrica, ma la levigatezza della superficie è leggermente peggiore.
(Quando la tensione applicata è alta, la concentrazione è bassa e il tempo di trattamento è lungo, il film sarà spesso, duro, resistente all'usura, con un'alta tensione di ripartizione dielettrica, bassa porosità, grandi dimensioni dei pori e scarsa levigatezza superficiale).
(1) Bassa temperatura del bagno: meno di 5°C, più bassa è la temperatura, più duro è il film. La temperatura del bagno per l'anodizzazione ordinaria con acido solforico è di circa 20°C.
(2) Bassa concentrazione del bagno: generalmente inferiore a 15% per l'acido solforico; la concentrazione del bagno per l'anodizzazione ordinaria è di circa 20%.
(3) Aggiunta di acidi organici al bagno di acido solforico: acido ossalico, acido tartarico, acido citrico, ecc.
(4) Alta corrente/tensione applicata: 2~5A/dm2, 25~100V. L'anodizzazione ordinaria utilizza 1,0~1,5 A/dm2, sotto i 18V.
(5) Metodo di funzionamento con aumento graduale della tensione: pressurizzazione graduale.
(6) Utilizzo di un'alimentazione a impulsi o di un'alimentazione a forma d'onda speciale: per leghe ad alto Cu o ad alto Si alluminio fuso lega.
1) Processo di colorazione elettrolitica con sale di Sn:
Si tratta principalmente di colorazione elettrolitica a singolo sale di Sn e mista Sn-Ni, con SnSO4 come sale colorante primario. Il colore si ottiene attraverso la riduzione degli ioni Sn2+ nei micropori del film anodizzato.
Vantaggi: Il sale di Sn ha una buona resistenza alle impurità, una forte capacità di distribuzione della soluzione colorante elettrolitica e un semplice controllo industriale. Non ci sono difficoltà intrinseche alla colorazione del sale di Sn in corrente alternata. Svantaggi: Sn2+ ha una scarsa stabilità ed è difficile controllare le differenze di colore e le tonalità.
2) Processo di colorazione elettrolitica con sali di Ni:
Simile al processo di colorazione elettrolitica con sali di Sn, prevede la deposizione di Ni per la colorazione. Vantaggi: La colorazione con sali di Ni è rapida e la soluzione del bagno ha una buona stabilità. Svantaggi: È sensibile alle impurità presenti nella soluzione del bagno.
1) Colorazione CA.
Vantaggi: Supera il rischio di distacco del film di ossido nella colorazione elettrolitica in corrente continua. Svantaggi: Nella colorazione in corrente alternata, la tensione anodica influisce sulla velocità della reazione di colorazione al catodo, causando una diminuzione della densità di corrente anodica e della densità di corrente catodica, rallentando così la velocità di colorazione.
2) Colorazione DC.
Vantaggi: Velocità di colorazione, alto tasso di utilizzo dell'energia elettrica. Svantaggi: Nella colorazione elettrolitica in corrente continua esiste il rischio di distacco della pellicola di ossido.
(1) Il film anodizzato di alluminio ottenuto in soluzione di acido solforico è incolore e poroso;
(2) Il film di ossido deve avere un certo spessore, superiore a 7um;
(3) Il film di ossido deve avere una certa porosità e adsorbimento;
(4) Lo strato di ossido deve essere completo e uniforme, senza difetti come graffi, occhi di sabbia o corrosione a punti;
(5) La pellicola di ossido deve avere un colore appropriato e non presentare differenze di struttura metallografica, come una granulometria non uniforme o una grave segregazione.
(1) La tintura organica si basa sulla teoria dell'adsorbimento dei materiali, che comprende l'adsorbimento fisico e l'adsorbimento chimico.
Adsorbimento fisico: Le molecole o gli ioni sono adsorbiti dalla forza elettrostatica. La composizione del film di ossido è ossido di alluminio amorfo, lo strato barriera denso vicino al substrato di alluminio si trova all'interno e la struttura porosa che cresce verso l'esterno a forma di campana si trova in cima, mostrando eccellenti prestazioni di adsorbimento fisico. Quando le molecole di colorante entrano nei pori del film, vengono adsorbite sulle pareti dei pori.
Adsorbimento chimico: Adsorbimento per forza chimica. A questo punto, le molecole di colorante organico reagiscono chimicamente con l'ossido di alluminio e si trovano all'interno dei pori della pellicola grazie al legame chimico.
Questo tipo di adsorbimento comprende: il film di ossido forma un legame covalente con il gruppo solfonico della molecola di colorante; il film di ossido forma un legame idrogeno con il gruppo fenolico della molecola di colorante; il film di ossido forma un complesso con la molecola di colorante.
(2) Meccanismo di tintura inorganica: Durante la tintura, il pezzo ossidato viene prima immerso in una soluzione di sali inorganici in un certo ordine, e poi successivamente immerso in un'altra soluzione di sali inorganici, facendo sì che questi inorganici subiscano una reazione chimica nei pori della pellicola per formare un composto colorato insolubile in acqua. Questo riempie i pori della pellicola di ossido e li sigilla, dando così colore allo strato di pellicola.
Flusso di processo: Pretrattamento - Anodizzazione - Pulizia - Neutralizzazione dell'ammoniaca o altri trattamenti - Pulizia - Tintura - Pulizia - Trattamento di sigillatura - Essiccazione.
Standard:
1) La concentrazione per facilitare la tintura: I colori chiari sono generalmente controllati a 0,1~1g/L, mentre i colori scuri richiedono 2~5 g/L e il nero oltre 10 g/L;
2) Temperatura della soluzione colorante: Generalmente controllata a 50~70℃;
3) Valore PH della soluzione colorante: Il PH è compreso tra 5 e 6;
4) Tempo di tintura: Di solito tra 5~15min.
(1) Effetto del solfato di sodio: Il solfato di sodio rallenta la velocità di tintura; questo effetto aumenta con l'aumento dei gruppi di zolfo negli ioni del colorante, soprattutto nei coloranti complessi metallici.
(2) Effetto del cloruro di sodio: La causa principale del pitting (macchie bianche). Il pitting viene soppresso dalla corrente catodica.
(3) Effetto dei tensioattivi: I tensioattivi non ionici non hanno alcun effetto sulla tintura, ma i tensioattivi cationici, come quelli contenuti nella MLW nera, rallentano la tintura; pertanto i tensioattivi ionici non sono adatti ad essere aggiunti allo sgrassatore, poiché alcuni anioni non favoriscono la tintura.
(4) Effetto degli ioni di alluminio trivalente: Una piccola quantità di Al3+ non ha alcun effetto su molte soluzioni di coloranti, a meno che non raggiunga 500~1000ug/g, il che può causare cambiamenti di colore, come il blu che diventa rosso, ecc.
(5) Effetto degli ioni di metalli pesanti.
(6) Effetto degli anioni.
(7) Effetto dell'azione batterica sulla tintura: I batteri proliferano nella soluzione colorante, facendola ammuffire. Inizialmente, sulla superficie della soluzione colorante compaiono piccole bolle. Quando la soluzione colorante viene lasciata ferma senza essere lavorata, alcune particelle colorate insolubili si raccolgono intorno alle bolle, causando una tintura anomala.
Se visibile a occhio nudo, la sostanza ammuffita in sospensione sulla superficie deve essere rimossa e deve essere aggiunto un battericida appropriato, come il diclorofenolo G4, a 0,05~0,10 g/L, sciolto in una soluzione di etanolo e aggiunto alla vasca.
A volte è necessario scaricare la soluzione colorante. A questo punto, utilizzare un battericida o una soluzione di acido ipocloroso per pulire la parete del serbatoio, quindi riconfigurare.
(8) Effetto delle impurità insolubili sulla tintura: La soluzione colorante a volte trasporta inevitabilmente macchie d'olio, contaminando il pezzo e causando la fioritura della tintura.
A questo punto è necessario utilizzare carta assorbente per assorbire e rimuovere l'olio, oppure aggiungere una piccola quantità di tensioattivo non ionico per disperdere le gocce d'olio in modo che non si accumulino sulla superficie della soluzione colorante.
Generalmente si opera a temperatura ambiente, di solito in due fasi: prima si immerge nella prima soluzione per 5~10 minuti, poi si risciacqua e si immerge nella seconda soluzione per altri 5~10 minuti per ottenere il colore desiderato.
Standard dei comuni processi di tintura inorganica.
| Colori | Componenti della soluzione: | Concentrazione/(g/L) | Produzione di sali colorati |
| Blu | ① [K4Fe(CN)6.3H2O] ② [FeCl3] o [Fe2(SO4)2] | 30~50 40~50 | Ferricianuro ferroso (blu di Prussia) |
| Nero | ① [CoAc2] ② [KMnO4] | 50~100 15~25 | Ossido di cobalto |
| Giallo | ① [PbAc2.3H2O] ② [K2Cr2O7] | 100~200 50~100 | Cromato di piombo |
| Bianco | ① [PbAc2.3H2O] ② [Na2SO4] | 10~50 10~50 | Solfato di piombo |
| Marrone | ① [K3Fe(CN)6] ② [CuSO4.5H2O] | 10~50 10~100 | Ferrocianuro di rame |
| Oro | [NH4Fe(C2O4)2] (Ph=4.8~5.3, 35~50oC, 2min) | 10 (Basso) 25 (Profondo) |
1) Il colore non è applicabile.
Soluzione:
a) Cambiare il pigmento
b) Regolare il PH
c) Aumentare lo spessore del film
d) Tintura nel tempo
e) Scegliere il pigmento giusto.
2) Alcune aree non prendono colore o il colore è chiaro.
Soluzione:
a) Rafforzare le misure di protezione
b) Aumentare la concentrazione di pigmenti
c) Aumentare lo spessore del film
d) Bloccare il pezzo, regolare la posizione
e) Cambiare la soluzione colorante
f) Migliorare la dissoluzione dei pigmenti.
3) La superficie appare bianca e appannata dopo la tintura.
Soluzione:
a) Rimuovere il vapore acqueo
b) Regolare la concentrazione della soluzione di dissolvenza
c) Accorciare il tempo di dissolvenza.
4) Il colore fiorisce dopo la tintura.
Soluzione:
a) Regolare il PH e migliorare la pulizia
b) Migliorare la dissoluzione dei pigmenti
c) Abbassare la temperatura della soluzione colorante.
5) Ci sono macchie dopo la tintura.
Soluzione:
a) Sciacquare la superficie del campione con acqua.
b) Filtrare la soluzione colorante
c) Posizionare il pezzo in una vasca d'acqua dopo l'ossidazione.
d) Migliorare la protezione.
6) Il colore svanisce facilmente dopo la tintura.
Soluzione:
a) Aumentare il PH
b) Aumentare la temperatura del bagno di tintura, prolungare il tempo di tintura, regolare il PH del bagno di saldatura, prolungare il tempo di saldatura.
7) La superficie tinta può essere facilmente cancellata.
Soluzione:
a) Riossidare
b) Aumentare la temperatura della soluzione colorante
c) Aumentare la temperatura di ossidazione.
8) Il colore è troppo scuro dopo la tintura.
Soluzione:
a) Diluire la soluzione di colorante
b) Abbassare la temperatura
c) Accorciare i tempi.
1. Sigillatura
Processo chimico o fisico eseguito sulla pellicola ossidata dopo l'anodizzazione dell'alluminio per ridurne la porosità e la capacità di assorbimento.
I principi principali della sigillatura comprendono:
(1) reazione di idratazione; (2) riempimento inorganico; (3) riempimento organico.
2. Tecnica di termosaldatura
La tecnica della sigillatura termica avviene attraverso la reazione di idratazione dell'ossido di alluminio, che trasforma l'ossido di alluminio amorfo in un ossido di alluminio idratato noto come boehmite, o Al2O3-H2O(AlOOH).
L'essenza del meccanismo di sigillatura termica è la reazione di idratazione, spesso definita "idratazione-sigillatura termica".
3. Il ruolo della reazione di idratazione
Provoca un'espansione di volume del 30%; l'aumento di volume riempie e sigilla i micropori del film ossidato, migliorando così la sua resistenza all'inquinamento e alla corrosione, mentre diminuisce la conduttività (aumentando l'impedenza) e aumenta la costante dielettrica.
4. L'influenza delle impurità nell'acqua
1) L'efficienza della sigillatura dipende in modo significativo dalla qualità dell'acqua e dal controllo del PH;
2) Le impurità comuni includono SiO2 e H2SiO3; 3) Contromisure: scambio ionico.
5. Confronto tra i parametri di tenuta in acqua bollente e i parametri di tenuta a freddo
1) La temperatura di sigillatura dell'acqua bollente: generalmente superiore a 95 gradi. La sigillatura a freddo avviene a temperatura ambiente.
2) Il valore del PH della sigillatura dell'acqua bollente: l'intervallo ottimale è 5,5~6,5. Anche l'intervallo di sigillatura a freddo è 5,5~6,5, con un controllo industriale ottimale a 6.
3) Il tempo di sigillatura con acqua bollente: dipende dallo spessore del film, dalla dimensione dei pori e dai requisiti del test di qualità della sigillatura. La sigillatura a freddo è generalmente stabilita in 10~15 minuti.
1) Aspetto e differenza di colore:
Metodi di ispezione: Rilevamento visivo e strumentale.
Pro e contro: L'ispezione visiva è semplice, ma è facilmente influenzata dalla forma e dalle dimensioni del campione e dall'intensità della luce. Il rilevamento strumentale risolve le carenze dell'ispezione visiva ed è adatto a misurare il colore della luce riflessa.
2) Spessore del film di ossido:
Metodi di misurazione:
a) Metodo di misurazione microscopica dello spessore trasversale: Spessore del film superiore a 5um, verticale.
b) Metodo di misurazione al microscopio a fascio spettrale: Spessore del film superiore a 5um, indice di rifrazione del film di ossido 1,59~1,62.
c) Metodo della perdita di massa: Spessore del film inferiore a 5um, metodo di dissoluzione, densità superficiale, densità del film di ossido (ossidazione con acido solforico liquido) prima e dopo la sigillatura sono 2,6 e 2,4g/cm.3.
d) Metodo a correnti parassite: Non adatto ai film sottili.
3) Qualità della tenuta:
a) Test delle impronte digitali.
b) Qualità dei punti di tintura dopo il trattamento con acido, non adatto a contenuti con Cu superiore a 2% e Si superiore a 4%.
c) Esperimento con l'acido fosfocromico.
4) Resistenza alla corrosione:
a) Prova di corrosione in nebbia salina.
b) Prova di corrosione in atmosfera umida con SO2.
c) Test di corrosione di Machu.
d) Test di corrosione da calore umido.
e) Prova di corrosione da alcali in caduta.
5) Stabilità chimica:
a) Test di resistenza agli acidi.
b) Test di resistenza agli alcali.
c) Prova di resistenza alla malta.
6) Resistenza agli agenti atmosferici:
a) Test di esposizione naturale.
b) Test di invecchiamento accelerato artificiale.
7) Durezza:
a) Durezza di indentazione.
b) Durezza della matita.
c) Microdurezza.
8) Resistenza all'abrasione:
a) Resistenza all'abrasione rilevata da un tester per sabbiatura.
b) Resistenza all'abrasione rilevata da un tester di usura delle ruote.
c) Resistenza all'abrasione rilevata da un tester per la caduta di sabbia.
9) Adesione:
a) Esperimento di taglio della griglia.
b) Esperimento strumentale: Metodo del graffio.
10) Proprietà meccaniche:
a) Resistenza agli urti.
b) Resistenza alla flessione.
c) Prestazioni a fatica.
d) Forza di legame.
e) Resistenza alla frattura per deformazione.
f) Crepa da calore resistenza.
11) Isolamento elettrico: Metodo della tensione di rottura.
12) Prestazione riflessiva.
13) Altri:
a) Prestazioni di polimerizzazione del rivestimento.
b) Resistenza all'acqua bollente.
c) Lavorabilità.
Composizione della lega, spessore del film, condizioni di polimerizzazione dei rivestimenti ad alto contenuto di polimeri, condizioni di anodizzazione e condizioni di sigillatura, ecc.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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