알루미늄 합금 열 전도성 및 팽창률
알루미늄 합금이 엔지니어링에 필수적인 이유는 무엇일까요? 알루미늄의 열전도율과 팽창률은 전자제품부터 항공우주에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. 이 문서에서는 구체적인 특성을 살펴봅니다...
알루미늄 합금을 양극산화 처리하는 이유는 무엇이며, 그 과정에서 어떤 일이 일어나나요? 아노다이징은 알루미늄의 내식성과 미적 매력을 향상시킬 뿐만 아니라 표면 경도를 증가시킵니다. 이 글에서는 알루미늄 합금 아노다이징의 과학적 원리와 다양한 표면 처리 방법, 그리고 최종 제품의 내구성과 외관에 미치는 영향에 대해 설명합니다. 이 필수 산업 공정의 정확한 기술과 이점에 대해 자세히 알아보세요.
저밀도, 우수한 가소성, 강화 용이, 우수한 전도성, 내식성, 재활용 가능, 용접 가능, 손쉬운 표면 처리.
1) 부식 속성:
(1) 산성 부식: 알루미늄은 다양한 산에서 서로 다른 부식 거동을 보입니다. 일반적으로 산화 농축 산에서는 부동 태화 막이 형성되어 내식성이 우수한 반면 묽은 산에서는 "피팅"부식 현상이 있습니다. 국부적 부식;
(2) 알칼리성 부식: 알칼리성 용액에서 알칼리는 알루미늄 산화물과 반응하여 알루미늄산나트륨과 물을 형성하고, 이는 다시 알루미늄과 반응하여 알루미늄산나트륨과 수소를 형성합니다. 일반적인 부식;
(3) 중성 부식: 중성 염 용액에서 알루미늄은 특정 양이온이나 음이온의 영향으로 인해 수동적이거나 부식될 수 있습니다. 피팅 부식.
2) 부식의 형태:
피팅 부식, 갈바닉 부식, 틈새 부식, 입계 부식, 사상 부식 및 각질 제거 부식 등입니다.
피팅 부식: 가장 일반적인 형태의 부식으로, 그 정도는 매체 및 합금과 관련이 있습니다.
갈바닉 부식: 접촉 부식, 이종(바이메탈) 금속 부식. 전해질 용액에서 두 금속 또는 합금이 접촉(전도)하면 더 음의 금속은 부식이 가속화되고 더 양의 금속은 부식으로부터 보호됩니다.
틈새 부식: 두 표면이 서로 접촉하여 틈새를 형성할 때 발생합니다. 이 영역에 산소가 용해되어 산소 농도 셀이 형성되어 틈새 내에서 부식이 발생합니다.
입계 부식: 부적절한 열처리와 관련된 문제입니다, 합금 원소 또는 금속 간 화합물이 입자 경계를 따라 침전되어 입자에 대한 양극으로 작용하여 부식 셀을 형성합니다.
필라멘트 부식: 필름 아래에 벌레처럼 발생하는 언더필름 부식의 일종입니다. 이 필름은 페인트 필름 또는 기타 코팅일 수 있으며 일반적으로 양극 산화막 아래에서는 발생하지 않습니다. 필라멘트 부식은 합금 구성, 코팅 전 전처리, 습도, 온도, 염화물 등의 환경적 요인과 관련이 있습니다.
각질 제거 부식: 박리 부식이라고도 합니다.
표면 기계적 전처리(기계적 연마 또는 샌딩 등), 화학 전처리 또는 화학 처리(화학 변환 또는 화학 도금 등), 전기 화학 처리(아노다이징 또는 전기 도금 등), 물리적 처리(스프레이, 에나멜 유리화 및 기타 물리적 표면 수정 기술) 등 다양한 방법으로 처리됩니다.
에나멜 유리화: 무기 물질의 혼합물을 녹여서 녹는점이 다른 유리와 같은 물질로 만드는 것.
내식성, 경도 및 내마모성, 장식성, 유기 코팅 및 전기도금 층의 접착력, 전기 절연성, 투명성, 기능성.
(1) 양호한 외관 상태와 표면 마감 품질을 향상시킵니다.
(2) 제품 등급을 향상시키기 위해.
(3) 용접의 영향을 줄이기 위해.
(4) 장식 효과를 만들려면.
(5) 깨끗한 표면을 얻기 위해.
(1) 연마재 유형 및 입도 선택:
이는 공작물 재료의 경도, 표면 상태 및 품질 요구 사항을 기반으로 하며, 표면이 더 단단하거나 거칠수록 사용되는 연마재는 더 단단하고 거칠어집니다.
(2) 연마는 여러 단계로 수행해야 하며, 연삭 휠을 향한 공작물의 압력은 적당해야 합니다.
(3) 연마재를 부착하기 전에 새 그라인딩 휠을 미리 긁어 균형을 맞춰야 합니다.
(4) 연마재는 정기적으로 교체해야 합니다.
(5) 합금 재료는 다양한 요구에 따라 선택해야 합니다.
(6) 적절한 연삭 휠 속도를 선택해야 하며, 일반적으로 10~14m/s로 제어해야 합니다.
(7) 연마 효과는 연마재, 연삭 휠의 강성, 휠의 회전 속도, 공작물과 연삭 휠 사이의 접촉 압력, 실무 경험 및 숙련 된 기술과 같은 요인에 따라 달라집니다.
연삭: 천 휠이 연마제로 접착된 후의 작업입니다. 목적: 목적 버 제거, 긁힘, 부식 지점, 모래 눈, 모공 및 기타 공작물 표면의 명백한 결함.
연마: 부드러운 천 휠이나 펠트 휠에 연마 페이스트를 바른 후 작업합니다.
일반적인 문제: "Scorch" 표시.
원인:
(1) 연마 휠, 연마제 및 연마제의 부적절한 선택;
(2) 연마에 부적절한 힘이 사용된 경우;
(3) 연삭 시간 연장;
(4) 연삭 중 과열.
조치:
(1) 묽은 알칼리 용액에 약알칼리 에칭;
(2) 약산 에칭: 크롬산-황산 용액 또는 가열 후 사용되는 10% 황산 용액과 같은 약산 에칭;
(3) 3wt% Na2CO3 및 2wt% Na3PO4, 용액을 40~50℃의 온도에서 5분간 처리하고, 심한 경우 10~15분까지 연장할 수 있습니다.
위의 세척 및 건조 처리 후에는 정밀 연마 휠을 사용하여 즉시 재연마하거나 거울 연마 휠.
예방:
적절한 연삭 휠과 연마 휠을 사용하고, 적절한 연마제를 사용하며, 공작물과 연마 휠 사이의 연마 시간을 적절히 조절해야 합니다.
1) 탈지 방법:
산성 탈지, 알칼리성 탈지 및 유기 용제 탈지. 목적: 알루미늄 표면에서 오일, 그리스, 먼지 및 기타 오염 물질을 제거하여 보다 균일한 알칼리 세척이 가능하도록 하여 양극 산화막의 품질을 개선합니다.
2) 원칙
(1) 산성 탈지의 원리: H2SO4, H3PO4 및 HNO3를 기본으로 하는 산성 탈지 용액에서 오일과 지방은 가수분해를 거쳐 글리세린과 그에 상응하는 고지방산을 생성하여 탈지 목표를 달성합니다.
(2) 알칼리성 탈지의 원리: 알칼리는 오일과 반응하여 수용성 비누를 형성합니다. 이 비누화 반응은 오일과 알루미늄 소재 표면 사이의 결합을 제거하여 탈지 목표를 달성합니다.
(3) 유기 용제 탈지의 원리: 오일이 유기 용매에 쉽게 용해된다는 사실을 이용하여 비누화 오일과 비누화되지 않은 오일을 모두 용해할 수 있습니다. 이 방법은 탈지력이 강하고 빠르며 알루미늄에 부식되지 않아 탈지 목표를 달성할 수 있습니다.
1) 목적: 표면 오염 물질을 제거하고 알루미늄 표면의 천연 산화막을 완전히 제거하고 순수한 금속베이스를 드러내고 후속 주를 준비합니다. 표면 처리 프로세스.
2) 알칼리 세척의 세 가지 주요 결함: 거친 외관, 반점 및 줄무늬.
3) 외관
(1) 거친 외관: 샌드 블라스팅 생산 시 일반적인 문제 알루미늄 소재 원래 알루미늄 소재의 구조적 결함(큰 입자 또는 큰 금속 간 화합물 침전물)으로 인해 발생하는 알칼리 세척의 경우, 원래 알루미늄 소재의 내부 구조 품질을 개선하면 문제를 원천적으로 해결할 수 있습니다.
원인: A: 압출용 알루미늄 막대의 원래 입자 크기가 큽니다. B: 알루미늄 막대의 가열 온도가 너무 높거나 압출 속도가 너무 빠릅니다. C: 사용된 압출기의 톤수가 너무 작습니다. D: 압출 후 담금질이 불충분합니다. E: 알칼리 세척 속도가 너무 빠릅니다.
대책: 국가 표준을 충족하는 입자 크기의 압출 알루미늄 막대를 사용하고, 압출 제품의 출구 온도를 제어하고, 압출 후 담금질을 강화하고, 알칼리 세척 속도를 합리적으로 제어하는 등의 조치를 취합니다.
(2) 반점: 치명적인 결함인 알루미늄 표면 처리: 후속 프로세스를 중단하거나 스크랩으로 폐기합니다.
원인:
A: 주조봉을 녹일 때 첨가되는 재활용 알루미늄의 비율이 너무 높습니다. Al2O3는 녹는점이 2050°C에 달하며 제련 중에 녹지 않고 부서지기만 하며, 알칼리 세척 과정에서 침식되어 눈송이 모양의 부식성 반점이 생깁니다. 대책: 양극 산화막에서 재활용 알루미늄의 비율을 제어하고 10% 미만이어야 하며 용융물의 정제 및 슬래그 제거, 용융물은 주조하기 전에 약 25분 동안 휴식을 취하고 용융물을 여과해야 하는 등의 작업을 수행해야 합니다.
B: 물의 염소 이온 함량이 높습니다. 알루미늄 소재의 재질 품질이 좋지 않고 사용한 물의 염소 이온 함량도 높으면 알칼리 세척 또는 알칼리 세척 전후의 물 세척 중에 부식성 반점이 드러납니다. 대책: 원래 알루미늄 소재의 품질을 개선하고, 국가 표준을 충족하는 수돗물을 사용하고, 질산 또는 질산과 황산을 사용하여 석회질을 제거하고, 물 탱크 니켈에 1~5g/L HNO3를 추가하면 염화물 이온의 부식 효과를 효과적으로 억제할 수 있습니다.
C: 대기 부식. 부식성 대기 제련로 옆, 우천 등 해안 대기 환경에 약 3일간 노출된 알루미늄 소재는 표면에 부식 자국이나 얼룩이 생기는 경우가 많습니다. 대책: 원래 알루미늄 재료의 양극 산화로주기 시간을 단축하고, 양극 산화가있는 원래 알루미늄 재료를 건조하고 통풍이 잘되는 환경에 배치하고, 장기 배치 또는 비오는 날에는 원래 알루미늄 재료 등에 적절한 덮개 처리를 수행 할 수 있습니다.
D: 압출 "핫 스팟". 알루미늄 소재가 배출 테이블의 열 전도성 흑연 롤러와 접촉하면 국부 냉각 속도가 다르기 때문에 알루미늄 소재에 침전상(Mg2Si 상, 온도 범위 400~250℃)이 형성되어 간격 스팟이 나타납니다. 대책: 압출 배출 테이블의 작동 속도를 제어하고(알루미늄의 압출 속도보다 커야 함), 열전도율이 낮은 다른 내열 재료를 사용하여 흑연 롤러를 대체하고, 건 바람의 담금질 강도를 빌리고, 압출 출구 알루미늄 재료를 250℃ 이하로 빠르게 줄입니다.
(3) 줄무늬: 부적절한 알칼리 세척 공정 조건 및 작동으로 인한 알칼리 세척 줄무늬의 결함(알칼리 세척 속도가 너무 빠르고 이송 속도가 너무 느림). 대책: A: 전송 속도를 높입니다. B: 알칼리 세척조의 온도를 낮춥니다. C: 수조의 NaOH 농도를 낮춥니다. D: 알루미늄 소재가 너무 조밀하게 포장되어 있으므로 적절히 줄여야 합니다.
목적: 표면 먼지를 제거하고 후속 양극산화조의 오염을 방지하며 산화막의 품질을 개선합니다.
방법: 질산 먼지 제거, 황산 먼지 제거,
불소 모래 표면 처리는 불소 이온을 사용하여 알루미늄 표면에 매우 균일하고 고밀도 점 부식을 생성하는 산 부식 공정입니다.
결함 및 대응책
(1) 표면에 흠집이 있습니다: 탱크에 침전물이 너무 많고 불소 이온의 농도가 낮으면 반응 강도가 약합니다. 침전물이 표면에 침전되거나 너무 오래 머물러 불소 이온의 정상적인 부식을 방해합니다.
대책: 탱크의 과도한 침전물을 제거하고, 알루미늄의 밀도를 낮추고, 적절한 양의 이불화 암모늄과 첨가제를 추가하고, 불소 이온의 농도를 높이고, 반응 강도를 높입니다.
(2) 표면이 샌딩하기 쉽지 않음 : 탱크 액체가 앞의 산 탈지에 의해 오염되어 PH가 감소하고 불소 이온 및 첨가제의 농도가 불충분합니다.
대책: 암모니아 또는 불화 암모늄으로 PH 값을 조정하고 이불화 암모늄 및 첨가제 등을 추가합니다.
(3) 표면의 모래 입자가 너무 거칠다: 탱크의 불소 이온 농도가 너무 높거나 첨가제가 불충분하거나 처리 시간이 너무 깁니다.
대응 조치: 적절한 통제 조치를 취하세요.
(4) 표면 광택이 다양합니다: 탱크 공정 조건이 제대로 제어되지 않거나 첨가제 선택이 부적절하거나 알루미늄 재질에 문제가 있는 경우입니다.
대응 조치: 적절한 통제 조치를 취하세요.
(5) 일부 영역에 모래가 없는 경우: 해당 영역에 복합 산화막이 있습니다.
대책: 연마, 버핑, 재산 세척 또는 알칼리 세척 등과 같은 공정 흐름을 조정합니다.
1) 화학적 연마: 알루미늄 표면의 선택적 용해를 제어하여 미세한 돌출부가 오목한 부분보다 빠르게 용해되어 매끄럽고 밝은 표면을 구현합니다.
2) 전기 화학 연마전기 연마라고도 합니다. 원리는 화학적 연마와 유사하며 표면의 튀어나온 부분을 선택적으로 용해하여 매끄러움을 얻는 방식입니다. 차이점은 외부 전류를 적용하여 처리 시간을 단축한다는 것입니다.
3) 공통점: 둘 다 동일한 연마 메커니즘을 사용하지만 차이점이 있습니다: 차이점: 전기 화학적 연마는 공정 중에 전류를 가하는 반면, 화학적 연마는 화학 산화제를 사용합니다.
기계적 연마와 비교하여 화학적 및 전기화학적 연마는 다음과 같은 장점이 있습니다:
(1) 장비가 간단하고 공정 매개변수 제어가 쉬우며 비용이 절감되고 표면이 더 밝아집니다;
(2) 복잡한 모양의 공작물뿐만 아니라 대형 부품 또는 대량의 소형 부품을 가공할 수 있습니다;
(3) 표면이 깨끗하고 기계적 연마 먼지가 잔류하지 않으며 내식성이 우수합니다;
(4) 화학적으로 연마된 표면의 거울 반사율이 높고, 금속 질감이 더 좋으며, 표면에 가루 같은 "서리"가 형성되지 않습니다.
1) 화학 연마의 결함 및 대책(인산-황산-질산 공정을 예로 들어)
(1) 밝기가 충분하지 않습니다: 영향을 받는 경우 알루미늄의 구성질산 등의 함량을 측정합니다.
대책: 고순도 알루미늄을 사용하고 질산 농도를 조절하며 연마하기 전에 알루미늄이 건조한 상태인지 확인하세요.
(2) 백색 침전물: 알루미늄이 과도하게 용해되어 수조 내 알루미늄 함량을 조절해야 하는 경우입니다.
대책: 수조에 용해된 알루미늄의 양을 정상 범위 내로 조절하세요.
(3) 표면이 거친 경우: 질산 함량이 너무 높거나 반응이 지나치게 강하거나 Cu 함량이 너무 높습니다.
대책: 질산 함량을 엄격하게 관리하고, 재료의 내부 품질을 개선하고, 첨가제의 양을 줄이는 등의 조치를 취합니다.
(4) 전이 부식: 화학적 연마 후 헹굼 공정으로의 전환이 느릴 때 발생합니다.
해결 방법: 즉시 물로 옮겨 헹굽니다.
(5) 피팅 부식: 표면에 가스가 축적되어 가스 포켓을 형성하거나 질산 또는 Cu 함량이 낮기 때문에 발생합니다.
대책: 부품을 올바르게 적재하고, 공작물의 기울기를 높이고, 가스가 빠져나갈 수 있도록 교반을 강화합니다. 표면을 깨끗이 청소하고 질산 함량 등을 조절합니다.
2) 전기화학적 연마의 결함 및 대책(인황-황산-크롬산 공정을 예로 들어)
(1) 전기 화상: 불충분한 전도성 표면적, 접촉 불량, 지나치게 빠른 전압 증가 또는 과도한 전류 밀도로 인해 발생합니다. 대책: 작업물과 전기 설비 사이의 접촉면이 양호하고 고전류를 수용할 수 있는 충분한 접촉 면적을 확보하고 지나치게 빠른 전압 증가를 피하세요.
(2) 다크 스팟: 전류 밀도가 낮거나 전력선의 국부적 분포가 고르지 않아서 발생합니다. 대책: 과부하를 피하고 전력선이 닿지 않는 사각지대가 발생하지 않도록 하세요.
(3) 가스 줄무늬: 가스 누출로 인해 발생합니다. 대책: 적재 시 공작물의 모든 표면을 비스듬히 배치하고 장식용 표면을 음극을 향해 수직으로 배치하여 가스가 축적되지 않도록 하세요.
(4) 얼음 결정과 같은 부착물: 수조 내 알루미늄 함량이 높거나 인산 함량이 높아 인산 알루미늄 침전물을 생성하여 형성됩니다. 대책: 수조에 용해된 알루미늄의 양을 줄이거나 인산 함량을 낮춥니다.
(1) 차단 유형: 실드형 또는 차단층 산화막이라고도 하며, 금속 표면에 밀접하게 인접하고 밀도가 높고 기공이 없으며 얇고 산화 전압에 의해 두께가 결정되며 주로 전해 커패시터에 사용되는 0.1μm를 초과하지 않는 두께입니다.
(2) 다공성 유형: 두 층의 산화막으로 구성된 하단층은 차단층으로, 장벽막과 동일한 조밀하고 기공이 없는 얇은 산화막 구조로 두께는 전압에 따라 달라지며, 주요 부분은 다공성 층 구조로 두께는 통과하는 전기의 양에 따라 달라집니다.
(차단층: 다공성 산화막의 다공성 층을 알루미늄 금속으로부터 분리하는 장벽막 특성과 형성 규칙을 가진 산화물 층을 말합니다).
다공성 양극 산화막 조성 : 차단 층 및 다공성 층; 차단 층의 구조 및 형성 규칙은 장벽 형 산화막과 동일하며 다공성 층의 생성 규칙, 구조 및 구성은 차단 층과 완전히 다릅니다.
1) 차단 레이어의 두께: 외부에서 인가된 산화 전압에 따라 달라지며 산화 시간과 관련이 없습니다. 막 형성 속도 또는 막 비율 δb/Va; 장벽 산화막의 막 형성 속도는 다공성 산화막의 차단 층의 막 형성 속도보다 큽니다.
다공성 층의 두께: 총 두께 = 다공성 층 + 차단 층; 총 두께는 전류 밀도와 산화 시간(즉, 통과하는 전기의 양)의 곱에 정비례합니다.
2) 차단 레이어의 구성: 조밀하고 기공이 없는 비정질 산화물입니다.
다공성 층의 구성: 무정형 Al2O3이지만 순수하지 않습니다.
3) 차단 레이어의 구조: 이중층 구조. 외부 레이어: 용액 음이온 포함; 내부 레이어: 주로 순수 알루미늄 산화물로 구성됩니다.
다공성 층의 구조: 외층: γ-Al2O3 및 α-AlOOH 함유; 내층: 비정질 Al2O3, 산화물 막으로의 수분 침투는 점차 보마이트 α-AlOOH로 변합니다.
알루미늄 황산의 매개 변수가 미치는 영향 아노다이징 공정
(1) 황산 농도의 영향:
산화막 장벽층의 두께, 전해질의 전도도, 산화막의 용해 효과, 산화막의 내식성 및 후속 기공 밀봉 품질에 영향을 미칩니다.
농도가 높으면 산화막에 상당한 용해 효과가 있어 장벽층이 얇아지고 특정 전류 밀도를 유지하는 데 필요한 전압이 감소하며, 그 반대의 경우 필름이 두꺼워지고 전압이 높아집니다.
고농도의 황산은 일정 전류를 유지하기 위해 낮은 전압이 필요하지만 산화막에 상당한 영향을 미칩니다. 황산의 농도와 온도가 증가하면 필요한 전압이 감소합니다.
그러나 황산 농도가 높을수록 황산에 의한 산화막 침식이 증가합니다. 황산의 농도가 증가하면 효율이 감소합니다. 즉, 특정 두께의 산화막을 얻기 위해 더 많은 전기가 소비됩니다. 황산의 농도가 증가하면 필름의 내식성과 내마모성이 감소합니다.
(2) 목욕 온도의 영향:
1) 수조 온도가 일정 범위 내에서 증가하면 얻어진 산화막의 유형이 감소하고 필름이 부드러워 지지만 더 밝아집니다;
2) 수조 온도가 높으면 산화막 외층의 기공 직경과 테이퍼가 증가하는 경향이있어 밀봉이 더 어려워지고 밀봉 "프로스팅"이 발생하기 쉽습니다.
3) 높은 수조 온도에서 얻은 산화 필름은 염색이 쉽지만 색 농도의 일관성을 유지하기가 어렵고 일반적인 염색 필름의 산화 온도는 20 ~ 25 ℃입니다;
4) 수조 온도를 낮추어 얻은 산화막은 경도가 높고 내마모성이 좋지만 유지 보수시 동일한 전류 밀도를 유지하려면 더 높은 전압이 필요하며 일반적인 필름은 18 ~ 22 ℃를 사용합니다.
15μm보다 두꺼운 필름의 경우 수조 온도가 상승하면 필름 품질과 금속 손실률이 크게 감소하고 필름 외부 층의 경도가 낮아집니다.
온도는 산화막의 품질에 큰 영향을 미치며, 15℃ 이상의 온도에서는 모두 비결정성 연질 필름이 생성됩니다. 온도가 낮을수록 조밀한 산화막을 생성하는 데 도움이 됩니다. 온도가 상승하면 필름의 경도가 감소합니다.
경도가 높고 내마모성이 우수한 필름을 얻으려면 저온 아노다이징을 사용해야 합니다. 3004 합금을 제외하고 일반적으로 합금은 20℃에서 내식성이 가장 우수합니다. 온도가 상승함에 따라 내식성이 감소하고 40℃에서 가장 낮게 떨어집니다.
(3) 산화 전압의 영향:
전압에 따라 산화막의 기공 크기가 결정됩니다: 낮은 전압 - 작은 기공 크기, 더 많은 기공 - 큰 기공 크기, 더 적은 기공 크기.
(특정 범위 내에서 고전압은 조밀하고 균일한 산화막을 형성하는 데 도움이 됩니다. 일정한 전압에서는 산화 시간이 증가함에 따라 전류 밀도가 감소합니다.
특정 전류를 유지하는 데 필요한 전압이 높을수록 산화 과정에서 더 많은 열이 방출되어 산화막 성능의 안정성에 도움이 되지 않습니다. 전류가 일정하면 온도가 낮을수록 전압이 높아집니다.)
(4) 산화 전류의 영향:
산화 전류는 생산 효율에 직접적인 영향을 미치며, 전류가 높을수록 생산 효율이 높습니다.
(고전류에서는 큰 커패시턴스 커패시터가 필요하므로 필름 두께가 크게 변동하고 공작물에 쉽게 '화상'을 입힐 수 있습니다. 저전류에서는 산화 시간이 길어 필름의 내식성과 내마모성이 떨어집니다. 최적의 전류는 1.2~1.8A/dm2입니다.
황산 농도가 높을수록 수조 용액의 전도도가 좋아지고 동일한 전압에서 전류 밀도가 높아집니다. 알루미늄 함량이 증가하면 수조 용액의 저항이 증가하고 전도도가 감소합니다.)
(5) 수조 용액 교반의 영향:
양극 산화조 용액의 온도와 농도를 균일하게 만들기 위해, 특히 더 큰 전류를 사용할 때 필름-조 용액 계면에서 많은 양의 열이 발생하고 교반하면 계면 온도가 낮아집니다.
(6) 산화 시간의 영향:
정전류 산화에서 산화막 두께의 증가는 일정 기간 내에 시간에 정비례합니다. (전해질 농도, 수조 용액 온도, 전류 밀도, 산화막 두께, 성능 요구 사항 등에 따라 달라질 수 있습니다.)
1) 황산 처리: 낮은 생산 비용, 높은 필름 투명도, 우수한 내식성 및 내마모성, 손쉬운 전해 및 화학 착색.
2) 크롬산 프로세스: 산화막 두께는 평균이며 표면이 거칠고 필름이 부드러우며 황산염 필름보다 내마모성이 떨어지지만 탄성이 좋습니다.
3) 옥살산 프로세스: 산화막은 황산막보다 다공성이 낮고 내식성, 내마모성, 전기 절연성이 우수하지만 비용이 더 높습니다.
4) 인산 처리: 산화막은 더 얇고 기공이 더 큽니다.
1) AC: 낮은 전류 효율, 산화막의 내식성 저하, 낮은 경도.
2) DC: 높은 생산 비용, 높은 필름 투명도, 우수한 내식성 및 내마모성, 간편한 전해 및 화학 착색.
주로 산화막의 내마모성, 내식성, 밝기 및 전해질 전도도에 영향을 미칩니다.
(1) 알루미늄 이온:
1~10g/L의 농도는 유익하지만 10g/L 이상이면 영향을 미칩니다. 알루미늄 이온의 농도가 높아지면 전류가 감소하고 착색이 어려워지며 알루미늄 함량이 높으면 알루미늄 공작물, 탱크 벽 및 열교환기 표면에 불용성 알루미늄 염이 침착되어 제품의 외관과 열교환 효율에 영향을 미칩니다.
(2) 양이온 Fe, MN, Cu, Ni 등:
Fe: 유해한 불순물로 주로 황산과 알루미늄에서 발생합니다. Fe 함량이 25~50μg/g을 초과하면 산화막은 밝기 감소, 연질 필름 등 많은 문제에 직면하게 됩니다.
Mn: 효과는 Fe와 비슷하지만 그다지 크지는 않습니다.
Cu와 Ni: 주로 합금 알루미늄에서 나오며, 그 효과는 비슷하며 함량이 100μg/g을 초과하면 산화막의 내식성이 감소합니다.
(3) 인산염, 질산염, 염화물 등과 같은 음이온:
인산염: 화학 연마 후 세척이 불충분하여 발생하며, 함량이 낮을 경우(ppm 수준) 영향이 크지 않습니다. 함량이 높을 때의 주요 위험은 인산염이 산화막에 흡착되어 물 밀봉 중에 방출되어 5μg/g을 초과하면 밀봉 품질에 해를 끼친다는 것입니다.
질산염: 주로 이전 공정 후 불충분한 세척과 수조의 상업용 황산에서 비롯됩니다. 함량이 30μg/g을 초과하면 밝기에 해롭고 너무 높으면 수조의 용해 능력이 증가하여 필름 형성에 도움이되지 않습니다.
염화물: 주로 사용되는 물에서 발생하며 수돗물의 염화물 함량이 높습니다. Cl- 및 F-가 50μg/g을 초과하면 산화막이 부식 지점을 생성합니다.
경질 양극 산화막의 제조는 원리, 장비 및 공정 측면에서 일반 양극산화와 근본적인 차이가 없습니다. 구체적인 기술적 조치는 약간 다릅니다. 차이점은 산화 과정에서 산화막의 용해 속도를 줄이는 데 있습니다.
경질 양극 산화막은 두께가 더 두껍고 경도가 높으며 내마모성이 우수하고 다공성이 낮으며 유전체 항복 전압이 높지만 표면 평활도는 약간 떨어집니다.
(인가 전압이 높고 농도가 낮으며 처리 시간이 길면 필름이 두껍고 단단하며 내마모성이 있고 유전체 파괴 전압이 높고 다공성이 낮으며 기공 크기가 크고 표면 평활도가 떨어집니다.)
(1) 낮은 수조 온도: 5°C 미만, 온도가 낮을수록 필름이 더 단단해집니다. 일반 황산 아노다이징의 수조 온도는 약 20°C입니다.
(2) 낮은 수조 농도: 일반적으로 황산의 경우 15% 미만, 일반 아노다이징의 수조 농도는 약 20%입니다.
(3) 황산 욕조에 유기산 첨가: 옥살산, 주석산, 구연산 등
(4) 높은 인가 전류/전압: 2~5A/dm2, 25~100V. 일반 아노다이징은 1.0~1.5A/dm2, 18V 이하를 사용합니다.
(5) 점진적 전압 증가 작동 방식: 단계별 가압.
(6) 펄스 전원 공급 장치 또는 특수 파형 전원 공급 장치 사용 : 고 Cu 합금 또는 고 Si 용 주조 알루미늄 합금.
1) Sn 염 전해 착색 공정:
여기에는 주로 단일 Sn 염과 Sn-Ni 혼합 전해 착색이 포함되며, SnSO4가 주요 착색 염입니다. 색상은 양극산화 필름의 미세 기공에서 Sn2+ 이온의 환원을 통해 이루어집니다.
장점: Sn 염은 불순물 저항성이 우수하고 전해 착색 용액 분배 능력이 강하며 산업 제어가 간단합니다. 교류 Sn 염 착색에는 본질적인 어려움이 없습니다. 단점: Sn2+는 안정성이 떨어지고 색상 차이와 색조를 제어하기 어렵습니다.
2) 니염 전해 착색 공정:
Sn 염 전해 착색 공정과 유사하게, 착색을 위한 Ni의 증착이 포함됩니다. 장점: Ni 염 착색이 빠르고 수조 용액의 안정성이 우수합니다. 단점: 수조 용액의 불순물에 민감합니다.
1) AC 컬러링.
장점: DC 전해 착색에서 산화막이 벗겨질 위험을 극복합니다. 단점: 교류 착색에서는 양극 전압이 음극 착색 반응 속도에 영향을 미쳐 양극 전류 밀도와 음극 전류 밀도가 감소하여 착색 속도가 느려집니다.
2) DC 컬러링.
장점: 빠른 착색 속도, 높은 전기 에너지 사용률. 단점: DC 전해 착색 시 산화막이 벗겨질 위험이 있습니다.
(1) 황산 용액에서 얻은 알루미늄의 양극 산화막은 무색이며 다공성입니다;
(2) 산화막은 일정한 두께를 가져야 하며, 두께는 7um 이상이어야 합니다;
(3) 산화막은 일정한 다공성과 흡착력을 가져야 합니다;
(4) 산화물 층은 스크래치, 모래 눈 또는 반점 부식과 같은 결함 없이 완전하고 균일해야 합니다;
(5) 산화막 자체는 적절한 색상을 가져야 하며 입자 크기가 고르지 않거나 심한 분리와 같은 금속학적 구조의 차이가 없어야 합니다.
(1) 유기 염색은 물리적 흡착과 화학적 흡착을 포함한 물질 흡착 이론을 기반으로 합니다.
물리적 흡착: 정전기력에 의해 분자나 이온이 흡착됩니다. 산화막의 구성은 비정질 알루미늄 산화물로, 안쪽에는 알루미늄 기판 근처의 조밀한 장벽층이 있고, 위쪽에는 종 모양으로 바깥쪽으로 자라는 다공성 구조가 있어 우수한 물리적 흡착 성능을 보입니다. 염료 분자가 필름 기공에 들어가면 기공 벽에 흡착됩니다.
화학적 흡착: 화학적 힘에 의한 흡착. 이때 유기 염료 분자는 알루미늄 산화물과 화학적으로 반응하여 화학 결합으로 인해 필름 기공 내에 존재합니다.
이러한 유형의 흡착에는 산화막이 염료 분자의 술폰기와 공유 결합을 형성하는 경우, 산화막이 염료 분자의 페놀기와 수소 결합을 형성하는 경우, 산화막이 염료 분자와 복합체를 형성하는 경우 등이 있습니다.
(2) 무기 염색 메커니즘: 염색하는 동안 산화 된 공작물을 먼저 특정 순서로 무기 염 용액에 담근 다음 다른 무기 염 용액에 연속적으로 담그면 이러한 무기물이 필름 기공에서 화학 반응을 일으켜 불용성 유색 화합물을 형성합니다. 이렇게 하면 산화막 기공을 채우고 밀봉하여 필름 레이어에 색상을 부여합니다.
공정 흐름: 전처리 - 양극산화 - 세척 - 암모니아 중화 또는 기타 처리 - 세척 - 염색 - 청소 - 밀봉 처리 - 건조.
표준:
1) 염색하기 쉬운 농도: 밝은 색상은 일반적으로 0.1~1g/L로 조절하고 어두운 색상은 2~5g/L, 검은색은 10g/L 이상이 필요합니다;
2) 염료 용액의 온도: 일반적으로 50~70℃에서 제어합니다;
3) 염료 용액의 PH 값: PH 범위는 5~6입니다;
4) 염색 시간: 보통 5~15분 정도 소요됩니다.
(1) 황산나트륨의 효과: 황산나트륨은 염색 속도를 늦추며, 이 효과는 특히 금속 복합 염료에서 염료 이온의 황기가 증가함에 따라 증가합니다.
(2) 염화나트륨의 영향: 피팅(흰 반점)의 주요 원인. 음극 전류에 의해 피팅이 억제됩니다.
(3) 계면 활성제의 효과: 비이 온성 계면 활성제는 염색에 영향을 미치지 않지만 검은 색 MLW와 같은 양이온 성 계면 활성제는 염색 속도를 늦추므로 일부 음이온은 염색에 도움이되지 않기 때문에 이온 성 계면 활성제는 탈지제에 첨가하기에 적합하지 않습니다.
(4) 3가 알루미늄 이온의 영향: 소량의 Al3+는 500~1000ug/g에 도달하지 않는 한 많은 염료 용액에 영향을 미치지 않아 파란색이 빨간색으로 변하는 등의 색상 변화를 일으킬 수 있습니다.
(5) 중금속 이온의 영향.
(6) 음이온의 영향.
(7) 박테리아 작용이 염색에 미치는 영향: 박테리아가 염료 용액에서 증식하여 염료 용액에 곰팡이가 생깁니다. 처음에는 염료 용액 표면에 작은 기포가 나타납니다. 염료 용액이 작동하지 않고 방치되면 일부 불용성 색 입자가 기포 주위에 모여 비정상적인 염색을 유발합니다.
육안으로 보이는 경우 표면에 부유하는 곰팡이 물질을 제거하고 디클로로페놀 G4와 같은 적절한 살균제를 0.05~0.10g/L로 에탄올 용액에 녹여 탱크에 추가해야 합니다.
때로는 염료 용액을 버려야 하는 경우가 있습니다. 이때 살균제나 차아염소산 용액을 사용하여 탱크 벽을 청소한 다음 다시 구성하세요.
(8) 불용성 불순물이 염색에 미치는 영향: 염료 용액은 때때로 필연적으로 기름 얼룩을 운반하여 공작물을 오염시키고 염색이 꽃을 피우게합니다.
이때 기름을 흡수하는 종이를 사용하여 흡수 및 제거하거나 소량의 비이온성 계면활성제를 첨가하여 기름 방울이 염료 용액 표면에 모이지 않도록 분산시켜야 합니다.
일반적으로 실온에서 두 단계로 작동하며, 먼저 첫 번째 용액에 5~10분간 담근 다음 헹구고 두 번째 용액에 5~10분간 더 담가 원하는 색상을 얻을 수 있습니다.
일반적인 무기 염색 공정 표준.
| 색상 | 솔루션 구성 요소: | 농도/(g/L) | 유색 소금 생산 |
| 파란색 | ① [K4Fe(CN)6.3H2O] ② [FeCl3또는 [Fe2(SO4)2] | 30~50 40~50 | 페리시아나이드(프로이센 블루) |
| 블랙 | ① [CoAc2] ② [KMnO4] | 50~100 15~25 | 코발트 산화물 |
| 노란색 | ① [PbAc2.3H2O] ② [K2Cr2O7] | 100~200 50~100 | 납 크로메이트 |
| 흰색 | ① [PbAc2.3H2O] ② [Na2SO4] | 10~50 10~50 | 황산납 |
| 브라운 | ① [K3Fe(CN)6] ② [CuSO4.5H2O] | 10~50 10~100 | 구리 페로시아나이드 |
| 골드 | [NH4Fe(C2O4)2(Ph=4.8~5.3, 35~50oC, 2분) | 10 (얕은) 25(딥) |
1) 색상은 적용되지 않습니다.
솔루션:
a) 색소 변경
b) PH 조정
c) 필름 두께를 늘립니다.
d) 제때 염색
e) 올바른 안료를 선택합니다.
2) 일부 영역은 색상이 적용되지 않거나 색상이 옅습니다.
솔루션:
a) 보호 조치 강화
b) 색소 농도 증가
c) 필름 두께 증가
d) 공작물 고정, 위치 조정
e) 염료 용액 변경
f) 색소 용해 개선.
3) 염색 후 표면이 하얗고 뿌옇게 보입니다.
솔루션:
a) 수증기 제거
b) 페이딩 용액 농도 조정
c) 페이딩 시간을 단축합니다.
4) 염색 후 색이 피어납니다.
솔루션:
a) PH 조정 및 세척력 향상
b) 색소 용해 개선
c) 염료 용액 온도를 낮춥니다.
5) 염색 후 얼룩이 있습니다.
솔루션:
a) 샘플 표면을 물로 헹굽니다.
b) 염료 용액 필터링
c) 산화 후 공작물을 물 탱크에 넣습니다.
d) 보호 기능 강화.
6) 염색 후 색이 쉽게 바래집니다.
솔루션:
a) PH 증가
b) 염료조 온도를 높이고, 염색 시간을 연장하고, 밀봉조 PH를 조정하고, 밀봉 시간을 연장합니다.
7) 염색된 표면은 쉽게 문질러서 벗겨낼 수 있습니다.
솔루션:
a) 재산화
b) 염료 용액 온도 높이기
c) 산화 온도를 높입니다.
8) 염색 후 색상이 너무 어둡습니다.
솔루션:
a) 염료 용액 희석하기
b) 온도 낮추기
c) 시간을 단축합니다.
1. 씰링
알루미늄 양극산화 처리 후 산화막에 화학적 또는 물리적 공정을 수행하여 다공성 및 흡착 능력을 감소시킵니다.
씰링의 주요 원칙은 다음과 같습니다:
(1) 수화 반응, (2) 무기물 충전, (3) 유기물 충전.
2. 열 밀봉 기술
열 밀봉 기술은 알루미늄 산화물의 수화 반응을 통해 비정질 알루미늄 산화물을 보에마이트 또는 Al2O3-H2O(AlOOH)로 알려진 수화 알루미늄 산화물로 변환하는 방식으로 이루어집니다.
열 밀봉 메커니즘의 핵심은 흔히 "수화-열 밀봉"이라고 하는 수화 반응입니다.
3. 수화 반응의 역할
30%의 부피 팽창을 일으키고, 증가된 부피가 산화막의 미세 기공을 채우고 밀봉하여 오염 방지 및 내식성을 강화하는 동시에 전도성을 감소시키고(임피던스 증가) 유전율을 확대합니다.
4. 물 속 불순물의 영향
1) 밀봉의 효율성은 수질과 PH 제어에 따라 크게 달라집니다;
2) 일반적인 불순물로는 SiO2와 H2SiO3가 있으며, 3) 대책으로는 이온 교환이 있습니다.
5. 끓는 물 밀봉 매개변수와 차가운 물 밀봉 매개변수 비교
1) 끓는 물 밀봉 온도: 일반적으로 95도 이상입니다. 콜드 실링은 실온에서 밀봉합니다.
2) 끓는 물 밀봉의 PH 값 : 최적 범위는 5.5~6.5입니다. 콜드 실링 범위도 5.5~6.5이며, 산업용 제어는 6이 가장 좋습니다.
3) 끓는 물 밀봉 시간 : 필름 두께, 기공 크기 및 밀봉 품질 테스트 요구 사항에 따라 다릅니다. 콜드 실링은 일반적으로 10~15분으로 규정되어 있습니다.
1) 외형 및 색상 차이:
검사 방법: 육안 및 기기 감지.
장단점: 육안 검사는 간단하지만 시료의 모양과 크기, 빛의 강도에 쉽게 영향을 받습니다. 기기 감지는 육안 검사의 단점을 해결하고 반사광의 색상을 측정하는 데 적합합니다.
2) 산화막 두께:
측정 방법:
a) 단면 두께 현미경 측정 방법: 필름 두께 5um 이상, 수직.
b) 스펙트럼 빔 현미경 측정 방법: 필름 두께 5um 이상, 산화막 굴절률 1.59~1.62.
c) 질량 손실 방법: 필름 두께 5um 미만, 용해 방법, 표면 밀도, 밀봉 전후의 산화막 밀도 (황산 액체 산화)는 2.6 및 2.4g / cm입니다.3.
d) 와전류 방식: 박막에는 적합하지 않습니다.
3) 밀봉 품질:
a) 지문 테스트.
b) 산 처리 후 염색된 스팟의 품질, Cu가 2%보다 높고 Si가 4%보다 높은 함량에는 적합하지 않습니다.
c) 포스포크롬산 실험.
4) 내식성:
a) 염수 분무 부식 테스트.
b) SO2 습한 대기 부식 테스트.
c) 마추 부식 테스트.
d) 습열 부식 테스트.
e) 낙하 알칼리 부식 테스트.
5) 화학적 안정성:
a) 내산성 테스트.
b) 내알칼리성 테스트.
c) 모르타르 저항 테스트.
6) 내후성:
a) 자연 노출 테스트.
b) 인공 가속 풍화 테스트.
7) 경도:
a) 들여쓰기 경도.
b) 연필 경도.
c) 미세 경도.
8) 내마모성:
a) 샌드블라스팅 테스터로 감지한 내마모성.
b) 휠 마모 테스터로 감지한 내마모성.
c) 낙하 모래 테스터로 감지한 내마모성.
9) 접착력:
a) 그리드 컷 실험.
b) 기기 실험: 스크래치 방법.
10) 기계적 특성:
a) 내충격성.
b) 굽힘 저항.
c) 피로 성능.
d) 결합 강도.
e) 변형 골절에 대한 내성.
f) 열 균열 저항.
11) 전기 절연: 항복 전압 방법.
12) 반사적 성능.
13) 기타:
a) 코팅 중합 성능.
b) 끓는 물에 대한 저항.
c) 기계 가공성.
합금 조성, 필름 두께, 고분자 코팅의 경화 조건, 아노다이징 조건 및 밀봉 조건 등.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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