Зачем анодируют алюминиевый сплав и что происходит в процессе? Анодирование не только повышает коррозионную стойкость и эстетическую привлекательность алюминия, но и увеличивает твердость его поверхности. В этой статье мы расскажем вам о научных основах анодирования алюминиевых сплавов, о различных методах обработки поверхности и о том, как они влияют на долговечность и внешний вид конечного продукта. Погрузитесь в нее, чтобы узнать о точных методах и преимуществах этого важнейшего промышленного процесса.
Низкая плотность; хорошая пластичность; легко упрочняется; хорошая проводимость; коррозионная стойкость; возможность переработки; возможность сварки; легкая обработка поверхности.
1) Коррозионные свойства:
(1) Кислотная коррозия: Алюминий по-разному ведет себя при коррозии в различных кислотах. В целом, в окислительных концентрированных кислотах образуется пассивирующая пленка, которая обладает превосходной коррозионной стойкостью, в то время как в разбавленных кислотах наблюдаются явления "точечной" коррозии. Локализованная коррозия;
(2) Щелочная коррозия: В щелочных растворах щелочь реагирует с оксидом алюминия, образуя алюминат натрия и воду, которая далее реагирует с алюминием, образуя алюминат натрия и водород. Общая коррозия;
(3) Нейтральная коррозия: В нейтральных солевых растворах алюминий может быть либо пассивным, либо корродировать под действием определенных катионов или анионов. Питтинговая коррозия.
2) Формы коррозии:
Питтинговая коррозия, гальваническая коррозия, щелевая коррозия, межкристаллитная коррозияКоррозия, нитевидная коррозия, коррозия отшелушивания и т.д.
Питтинговая коррозия: Наиболее распространенная форма коррозии, степень которой зависит от среды и сплава.
Гальваническая коррозия: Контактная коррозия, коррозия разнородных (биметаллических) металлов. В растворе электролита, когда два металла или сплава находятся в контакте (проводят), коррозия более отрицательного металла ускоряется, в то время как более положительный металл защищен от коррозии.
Щелевая коррозия: Возникает, когда две поверхности соприкасаются друг с другом, образуя щель. В результате растворения кислорода в этой области образуется ячейка концентрации кислорода, что приводит к коррозии внутри щели.
Межкристаллитная коррозия: Связана с неправильной термической обработкой, элементы сплава или интерметаллические соединения осаждаются по границам зерен, которые действуют как аноды по отношению к зернам, образуя коррозионную ячейку.
Филлиформная коррозия: Разновидность подпленочной коррозии, при которой под пленкой образуются червеобразные образования. Эта пленка может быть лакокрасочной пленкой или другими покрытиями и, как правило, не возникает под анодной оксидной пленкой. Филигранная коррозия связана с составом сплава, предварительной обработкой перед нанесением покрытия, а также с факторами окружающей среды, включая влажность, температуру и хлориды.
Коррозия отшелушивания: Также известна как отслаивающаяся коррозия.
Предварительная механическая обработка поверхности (механическая полировка или шлифовка и т.д.), химическая предварительная обработка или химическая обработка (химическое преобразование или химическое покрытие и т.д.), электрохимическая обработка (анодирование или гальваническое покрытие и т.д.), физическая обработка (напыление, стеклование эмали и другие методы физического модифицирования поверхности) и т.д.
Витрификация эмали: Расплавление смеси неорганических веществ в стеклоподобные материалы с различными температурами плавления.
Коррозионная стойкость; твердость и износостойкость; декоративность; адгезия органического покрытия и гальванического слоя; электроизоляция; прозрачность; функциональность.
(1) Для улучшения внешнего вида и качества обработки поверхности.
(2) Для повышения качества продукции.
(3) Для уменьшения воздействия сварки.
(4) Для создания декоративных эффектов.
(5) Для получения чистой поверхности.
(1) Выбор типа и зернистости абразива:
Это зависит от твердости материала заготовки, состояния поверхности и требований к качеству; чем тверже или грубее поверхность, тем тверже и грубее используемый абразив.
(2) Полировка должна выполняться в несколько этапов, а давление заготовки на шлифовальный круг должно быть умеренным.
(3) Перед наклеиванием абразива новый шлифовальный круг следует предварительно зачистить для достижения баланса.
(4) Абразив следует регулярно заменять.
(5) Материалы сплава должны быть выбраны в соответствии с различными потребностями.
(6) Необходимо выбрать подходящую скорость вращения шлифовального круга, обычно она контролируется на уровне 10~14 м/с.
(7) Эффект полировки зависит от таких факторов, как абразив, жесткость шлифовального круга, скорость вращения круга, контактное давление между заготовкой и шлифовальным кругом, практический опыт и квалифицированная техника.
Измельчение: Операция после приклеивания абразива на матерчатый круг. Назначение: для удаление заусенцевЦарапины, пятна коррозии, песочные глазки, поры и другие явные дефекты на поверхности заготовки.
Полировка: Операция после нанесения полировальной пасты на мягкий матерчатый или фетровый круг.
Распространенная проблема: след от "ожога".
Причина:
(1) Неправильный выбор шлифовального круга, абразива и полирующего средства;
(2) Неправильное усилие при полировке;
(3) Длительное время шлифовки;
(4) Перегрев во время шлифовки.
Меры:
(1) Незначительное травление щелочью в разбавленном растворе щелочи;
(2) Травление мягкой кислотой: например, раствором хромовой кислоты с серной кислотой или раствором серной кислоты 10%, используемым после нагрева;
(3) 3wt% Na2CO3 и 2wt% Na3PO4, раствор обрабатывается при температуре 40~50℃ в течение 5 минут, в тяжелых случаях может быть продлен до 10~15 минут.
После вышеуказанной очистки и сушки следует немедленно провести повторную полировку с помощью прецизионного полировального круга или зеркальная полировка колесо.
Профилактика:
Используйте соответствующие шлифовальные и полировальные круги; применяйте соответствующее полирующее средство; время шлифования между заготовкой и полировальным кругом должно быть правильно проконтролировано.
1) Методы обезжиривания:
Кислотное обезжиривание, щелочное обезжиривание и обезжиривание органическими растворителями. Назначение: Удаление масла, жира, пыли и других загрязнений с поверхности алюминия для более равномерной промывки щелочью, что улучшает качество пленки анодного окисления.
2) Принцип
(1) Принцип кислотного обезжиривания: В кислотном обезжиривающем растворе на основе H2SO4, H3PO4 и HNO3 масла и жиры подвергаются гидролизу с образованием глицерина и соответствующих высших жирных кислот, что позволяет достичь цели обезжиривания.
(2) Принцип щелочного обезжиривания: Щелочь вступает в реакцию с маслом, образуя растворимое мыло. Эта реакция омыления удаляет связь между маслом и поверхностью алюминиевого материала, достигая цели обезжиривания.
(3) Принцип обезжиривания органическими растворителями: Используя тот факт, что масла легко растворяются в органических растворителях, можно растворять как омыленные, так и неомыленные масла. Этот метод обладает сильной обезжиривающей способностью, быстр и не вызывает коррозии алюминия, тем самым достигая цели обезжиривания.
1) Цель: для удаления поверхностных загрязнений, полного удаления естественной оксидной пленки на поверхности алюминия, выявления чистой металлической основы и подготовки к последующей основной обработке обработка поверхности процесс.
2) Три основных недостатка щелочной стирки: неровный вид, пятна и разводы.
3) Внешний вид
(1) Грубый внешний вид: общая проблема при производстве пескоструйной обработки алюминиевые материалы при промывке щелочью, часто вызваны структурными дефектами исходного алюминиевого материала (крупные зерна или крупные осадки интерметаллических соединений); улучшение качества внутренней структуры исходного алюминиевого материала может решить проблему в самом источнике.
Причины: A: Исходный размер зерна алюминиевого прутка для экструзии велик. B: Слишком высокая температура нагрева алюминиевого стержня или слишком высокая скорость экструзии. C: Слишком малый тоннаж используемого экструдера. D: Недостаточное закаливание после экструзии. E: Слишком высокая скорость промывки щелочью.
Меры противодействия: Использовать экструдированные алюминиевые стержни с размером зерна, соответствующим национальным стандартам; контролировать температуру выхода экструдированных изделий; усилить закалку после экструзии; разумно контролировать скорость промывки щелочью и т.д.
(2) Пятна: фатальный дефект в обработка поверхности алюминия: прерывают последующие процессы или утилизируются как лом.
Причины:
О: Доля вторичного алюминия, добавляемого при выплавке литейных стержней, слишком высока. Температура плавления Al2O3 достигает 2050°C, при выплавке он не плавится, а только разрушается; эрозия в процессе промывки щелочью приводит к образованию коррозионных пятен, похожих на снежинки. Меры противодействия: Контроль доли вторичного алюминия в пленке анодного окисления, она должна быть менее 10%; рафинирование и удаление шлака из расплава, расплав должен отдыхать около 25 мин перед разливкой, расплав должен быть отфильтрован и т.д.
B: Содержание ионов хлора в воде высокое. Если качество алюминиевого материала низкое, а содержание ионов хлора в используемой воде также высокое, во время промывки щелочью или промывки водой до и после промывки щелочью появятся коррозийные пятна. Меры борьбы: Улучшить качество исходного алюминиевого материала; использовать водопроводную воду, соответствующую национальным стандартам; использовать азотную кислоту или азотную кислоту плюс серную кислоту для удаления накипи; добавление 1~5 г/л HNO3 в никелевый бак для воды также может эффективно подавить коррозионный эффект хлорид-ионов.
C: Атмосферная коррозия. Алюминиевые материалы, помещенные в прибрежную атмосферную среду примерно на 3 дня, рядом с плавильными печами с агрессивной атмосферой, в дождливую погоду и т.д., часто имеют коррозийные следы или пятна на поверхности. Меры противодействия: Сократить время цикла анодного окисления исходного алюминиевого материала; поместить исходный алюминиевый материал с анодным окислением в сухую и хорошо проветриваемую среду; при длительном размещении или в дождливые дни можно провести соответствующую обработку покрытия исходного алюминиевого материала и т.д.
D: Экструзия "горячей точки". Алюминиевый материал вступает в контакт с теплопроводящим графитовым валиком на разгрузочном столе, из-за различных локальных скоростей охлаждения, фаза осаждения (фаза Mg2Si, диапазон температур 400~250℃) образуется в алюминиевом материале, представляя собой интервальные пятна. Меры борьбы: Контролируйте скорость работы экструзионного стола (она должна быть выше скорости экструзии алюминия); используйте другие жаропрочные материалы с плохой теплопроводностью для замены графитовых роликов; заимствуйте силу закаливания пушечного ветра; быстро уменьшите температуру экструзии алюминиевого материала на выходе до уровня ниже 250℃.
(3) Полосы: Дефекты в виде разводов от щелочной промывки, вызванные неправильными условиями и операциями процесса щелочной промывки (слишком высокая скорость щелочной промывки и слишком низкая скорость передачи). Меры противодействия: A: Ускорьте процесс переноса. B: Понизьте температуру ванны для промывки щелочью. C: Уменьшите концентрацию NaOH в ванне. D: Алюминиевый материал слишком плотно упакован, его следует уменьшить.
Цель: Для удаления поверхностной пыли, предотвращения загрязнения последующей ванны анодирования и улучшения качества оксидной пленки.
Методы: Удаление пыли азотной кислоты, удаление пыли серной кислоты,
Обработка поверхности фтористым песком - это процесс кислотной коррозии, в котором используются ионы фтора для создания точечной коррозии на поверхности алюминия с высокой плотностью и равномерностью.
Дефекты и контрмеры:
(1) Поверхность имеет дефекты: Когда в резервуаре слишком много осадков и концентрация фторид-ионов низкая, сила реакции слабая. Осадки откладываются или слишком долго остаются на поверхности, препятствуя нормальной коррозии фторид-ионов.
Меры борьбы: Удалите излишние осадки в резервуаре, уменьшите плотность алюминия, добавьте соответствующее количество бифторида аммония и добавок, увеличьте концентрацию фторид-ионов и увеличьте силу реакции.
(2) Поверхность плохо поддается шлифовке: жидкость в резервуаре загрязнена в результате предшествующего кислотного обезжиривания, что приводит к снижению PH, а концентрация фторид-ионов и добавок недостаточна.
Меры противодействия: Отрегулируйте значение PH с помощью аммиака или фторида аммония, добавьте бифторид аммония и другие добавки.
(3) Зерна песка на поверхности слишком крупные: Слишком высокая концентрация фторид-ионов в резервуаре или недостаточное количество добавок, или слишком длительное время обработки.
Меры противодействия: Примите соответствующие меры по контролю.
(4) Блеск поверхности меняется: Условия процесса в резервуаре не контролируются должным образом, или выбор добавок неподходящий, или проблема с материалом алюминия.
Меры противодействия: Примите соответствующие меры по контролю.
(5) Частичные участки не шлифуются: на локальном участке имеется композитная оксидная пленка.
Меры противодействия: Отрегулируйте технологический процесс, например, полировку, шлифовку, повторную кислотную или щелочную промывку и т.д.
1) Химическая полировка: Благодаря контролю селективного растворения алюминиевой поверхности микроскопические выступы растворяются быстрее, чем углубления, что позволяет получить гладкую и яркую поверхность.
2) Электрохимическая полировкаТакже известна как электрополировка. Принцип действия схож с химической полировкой, основанной на избирательном растворении выступающих частей поверхности для достижения гладкости. Разница заключается в применении внешнего тока, что сокращает время обработки.
3) Общая точка: В обоих случаях используется один и тот же механизм полировки; различие: При электрохимической полировке в процессе применяется ток, а при химической - химические окислители.
По сравнению с механической полировкой, химическая и электрохимическая полировка имеют следующие преимущества:
(1) Простое оборудование, легко контролировать параметры процесса, экономия средств и более яркая поверхность;
(2) Возможность обработки крупных деталей или большого количества мелких деталей, а также заготовок сложной формы;
(3) Чистая поверхность, без остатков пыли от механической полировки, с хорошей коррозионной стойкостью;
(4) Зеркальная отражательная способность химически отполированной поверхности выше, текстура металла лучше, и на поверхности не образуется порошкообразный "иней".
1) Недостатки и меры борьбы с ними при химической полировке (на примере процесса фосфорной кислоты, серной кислоты и азотной кислоты)
(1) Недостаточная яркость: Влияет на состав алюминия, содержание азотной кислоты и т.д.
Меры борьбы: используйте алюминий высокой чистоты, контролируйте концентрацию азотной кислоты и следите за тем, чтобы алюминий был сухим перед полировкой.
(2) Белые отложения: Чрезмерное растворение алюминия, что требует контроля его содержания в ванне.
Меры противодействия: Отрегулируйте количество растворенного алюминия в ванне так, чтобы оно находилось в пределах нормы.
(3) Шероховатая поверхность: Слишком высокое содержание азотной кислоты, слишком интенсивная реакция; или слишком высокое содержание меди.
Меры противодействия: строгий контроль содержания азотной кислоты; улучшение внутреннего качества материала, уменьшение количества добавок и т.д.
(4) Трансферная коррозия: Возникает, когда переход к процессу промывки после химической полировки происходит медленно.
Меры противодействия: быстро перенесите в воду для ополаскивания.
(5) Точечная коррозия: Возникает из-за скопления газа на поверхности, образующего газовые карманы; или из-за низкого содержания азотной кислоты или меди.
Меры борьбы: Правильно загружайте детали, увеличивайте наклон заготовки, усиливайте перемешивание, чтобы обеспечить выход газов. Тщательно очищайте поверхность; контролируйте содержание азотной кислоты и т. д.
2) Недостатки и меры борьбы с ними при электрохимической полировке (на примере процесса фосфорно-серно-хромовой кислоты)
(1) Электрические ожоги: вызваны недостаточной площадью проводящей поверхности, плохим контактом, слишком быстрым увеличением напряжения или чрезмерной плотностью тока. Меры противодействия: обеспечьте хороший контакт между заготовкой и электрическим приспособлением, достаточную площадь контакта, чтобы выдержать большой ток, и избегайте слишком быстрого повышения напряжения.
(2) Темные пятна: вызваны низкой плотностью тока или неравномерным локальным распределением линий электропередач. Меры борьбы: Избегайте перегрузок и старайтесь не допускать мертвых зон, куда не дотягиваются линии электропередач.
(3) Газовые полосы: вызваны выходом газа. Меры борьбы: Располагайте каждую поверхность заготовки под углом во время загрузки, располагайте декоративные поверхности вертикально по отношению к катоду и избегайте скопления газа.
(4) Налипания, похожие на кристаллы льда: образуются из-за высокого содержания алюминия в ванне или высокого содержания фосфорной кислоты, создающей осадок фосфата алюминия. Меры борьбы: Уменьшить количество растворенного алюминия в ванне или снизить содержание фосфорной кислоты.
(1) Тип барьера: Также известная как экранный тип или блокирующий слой оксидной пленки, она плотно прилегает к поверхности металла, плотная, без пор, тонкая, с толщиной, определяемой напряжением окисления, не превышающей 0,1 мкм, в основном используется для электролитических конденсаторов.
(2) Пористый тип: Состоит из двух слоев оксидной пленки, нижний слой - блокирующий, с плотной, без пор тонкой структурой оксидного слоя, идентичной барьерной пленке, толщина которой зависит от напряжения; основная часть - пористая структура слоя, толщина которой зависит от количества проходящего электричества.
(Блокирующий слой: Относится к оксидному слою со свойствами барьерной пленки и правилами формирования, которые отделяют пористый слой пористой оксидной пленки от металлического алюминия).
Состав пористой анодной оксидной пленки: блокирующий слой и пористый слой; структура и правила формирования блокирующего слоя эквивалентны оксидной пленке барьерного типа; правила формирования, структура и состав пористого слоя полностью отличаются от блокирующего слоя.
1) Толщина блокирующего слоя: Она зависит от внешнего напряжения окисления и не связана с временем окисления. Скорость образования пленки или отношение пленок δb/Va; скорость образования пленки барьерной оксидной пленки больше скорости образования пленки блокирующего слоя пористой оксидной пленки.
Толщина пористого слоя: общая толщина = пористый слой + блокирующий слой; общая толщина прямо пропорциональна произведению плотности тока и времени окисления (т.е. количеству пропущенного электричества).
2) Состав блокирующего слоя: плотный, без пор аморфный оксид.
Состав пористого слоя: аморфный Al2O3, но не чистый.
3) Структура блокирующего слоя: двухслойная структура. Внешний слой: содержит анионы раствора; внутренний слой: состоит в основном из чистого оксида алюминия.
Структура пористого слоя: внешний слой: содержит γ-Al2O3 и α-AlOOH; внутренний слой: аморфный Al2O3, при проникновении воды в оксидную пленку постепенно превращается в боэмит α-AlOOH.
Влияние параметров в сернокислом алюминии процесс анодирования
(1) Влияние концентрации серной кислоты:
Он влияет на толщину барьерного слоя окислительной пленки, проводимость электролита, растворяющее действие на окислительную пленку, коррозионную стойкость окислительной пленки и качество последующей герметизации пор.
Высокая концентрация оказывает значительное растворяющее действие на окислительную пленку, что приводит к образованию тонкого барьерного слоя и снижению напряжения, необходимого для поддержания определенной плотности тока; обратное действие приводит к образованию толстой пленки и высокому напряжению.
Высокая концентрация серной кислоты требует низкого напряжения для поддержания определенного тока, но это оказывает значительное влияние на окислительную пленку. При увеличении концентрации и температуры серной кислоты требуемое напряжение уменьшается.
Однако более высокая концентрация серной кислоты увеличивает эрозию кислотой окислительной пленки. С увеличением концентрации серной кислоты эффективность снижается: т. е. для получения окислительной пленки определенной толщины требуется больше электроэнергии. С увеличением концентрации серной кислоты снижается коррозионная стойкость и износостойкость пленки.
(2) Влияние температуры ванны:
1) При повышении температуры ванны в определенном диапазоне тип получаемой оксидированной пленки уменьшается, пленка становится мягче, но светлее;
2) При высокой температуре ванны диаметр пор и конусность внешнего слоя окислительной пленки увеличиваются, что затрудняет герметизацию, а также приводит к "застыванию" герметика.
3) Оксидированная пленка, полученная при более высокой температуре ванны, легко окрашивается, но трудно поддерживать постоянство глубины цвета, и температура окисления общей окрашенной пленки составляет 20~25℃;
4) Окислительная пленка, полученная при снижении температуры ванны, обладает высокой твердостью и хорошей износостойкостью, но для поддержания той же плотности тока при обслуживании требуется более высокое напряжение, и для обычной пленки используется 18~22℃.
Для пленок толщиной более 15 мкм при повышении температуры ванны качество пленки и коэффициент потерь металла значительно снижаются, а твердость внешнего слоя пленки уменьшается.
Температура существенно влияет на качество оксидационной пленки: при температурах выше 15℃ образуются некристаллические мягкие пленки. Более низкие температуры способствуют образованию плотных оксидных пленок. При повышении температуры твердость пленки уменьшается.
Чтобы получить пленку с высокой твердостью и хорошей износостойкостью, необходимо использовать низкотемпературное анодирование. За исключением сплава 3004, как правило, сплавы имеют наилучшую коррозионную стойкость при температуре 20℃. Коррозионная стойкость снижается с повышением температуры и падает до минимума при 40℃.
(3) Влияние напряжения окисления:
Напряжение определяет размер пор в окислительной пленке: низкое напряжение - малый размер пор, больше пор - большой размер пор, меньше пор.
(В определенном диапазоне высокое напряжение способствует образованию плотных, равномерных окислительных пленок. При постоянном напряжении плотность тока уменьшается по мере увеличения времени окисления.
Чем выше напряжение, необходимое для поддержания определенного тока, тем больше тепла выделяется в процессе окисления, что не способствует стабильности характеристик оксидной пленки. При постоянном токе чем ниже температура, тем выше напряжение).
(4) Влияние тока окисления:
Ток окисления напрямую влияет на эффективность производства: при высоком токе эффективность производства высока.
(При высоком токе требуется конденсатор большой емкости, что приводит к значительным колебаниям толщины пленки и легко вызывает "прожоги" на заготовке. При низком токе время окисления длится долго, что снижает коррозионную стойкость и износостойкость пленки. Оптимальный ток составляет 1,2~1,8 А/дм2.
Чем выше концентрация серной кислоты, тем лучше проводимость раствора в ванне и тем больше плотность тока при одном и том же напряжении. При увеличении содержания алюминия сопротивление раствора увеличивается, а его проводимость уменьшается).
(5) Влияние перемешивания раствора в ванне:
Для того чтобы температура и концентрация раствора в ванне анодного окисления были равномерными, особенно при использовании большого тока, на границе раздела пленка-ванна образуется большое количество тепла, и перемешивание снижает температуру границы раздела.
(6) Влияние времени окисления:
При окислении постоянным током увеличение толщины окислительной пленки прямо пропорционально времени в течение определенного периода. (В зависимости от концентрации электролита, температуры раствора в ванне, плотности тока, толщины окислительной пленки, требований к производительности и т. д.)
1) Процесс получения серной кислоты: Низкая себестоимость; высокая прозрачность пленки; хорошая коррозионная и износостойкость; легкое электролитическое и химическое окрашивание.
2) Процесс с использованием хромовой кислоты: Толщина оксидной пленки средняя, с шероховатой поверхностью; пленка мягкая; износостойкость меньше, чем у сульфатной пленки, но она обладает хорошей эластичностью.
3) Процесс производства щавелевой кислоты: Оксидная пленка имеет низкую пористость, лучшую коррозионную стойкость, износостойкость и электроизоляцию, чем пленка из серной кислоты, но ее стоимость выше.
4) Процесс с использованием фосфорной кислоты: Оксидная пленка более тонкая, с крупными порами.
1) ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК: Низкая эффективность тока; плохая коррозионная стойкость оксидной пленки, низкая твердость.
2) DC: Высокая себестоимость; высокая прозрачность пленки; хорошая коррозионная и износостойкость; легкое электролитическое и химическое окрашивание.
В основном влияет на износостойкость, коррозионную стойкость, яркость и электролитопроводность оксидной пленки
(1) Ионы алюминия:
Концентрация 1~10 г/л благоприятна, но более 10 г/л вызывает последствия. Ток уменьшается по мере увеличения концентрации ионов алюминия; окрашивание становится более трудным; при высоком содержании алюминия нерастворимые соли алюминия откладываются на поверхности алюминиевой заготовки, стенки бака и теплообменника, влияя на внешний вид изделия и эффективность теплообмена.
(2) Катионы Fe, MN, Cu, Ni и т.д.:
Fe: Вредная примесь, в основном поступает из серной кислоты и алюминия. Когда содержание Fe превышает 25~50 мкг/г, оксидная пленка сталкивается со многими проблемами, такими как снижение яркости и мягкость пленки.
Mn: Эффект аналогичен Fe, но не столь значителен.
Cu и Ni: В основном поступают из легированного алюминия, их влияние схоже, когда содержание превышает 100 мкг/г, коррозионная стойкость оксидной пленки снижается.
(3) Анионы, такие как фосфат, нитрат, хлорид и т.д.:
Фосфат: Вызывается недостаточной промывкой после химической полировки; при низком содержании (уровень ppm) эффект незначителен. Основная опасность при высоком содержании заключается в том, что фосфат адсорбируется оксидной пленкой и высвобождается во время запечатывания водой, что вредит качеству запечатывания, если его содержание превышает 5 мкг/г.
Нитрат: В основном возникает из-за недостаточной промывки после предыдущего процесса и коммерческой серной кислоты в ванне. Если содержание превышает 30 мкг/г, это негативно сказывается на яркости, а слишком высокое содержание увеличивает растворяющую способность ванны, что не способствует образованию пленки.
Хлорид: В основном поступает из используемой воды, содержание хлоридов в водопроводной воде высокое. Когда содержание Cl- и F- превышает 50 мкг/г, на оксидной пленке образуются очаги коррозии.
Приготовление твердой анодной оксидной пленки не имеет принципиальных отличий от обычного анодирования с точки зрения принципов, оборудования и процессов. Конкретные технические мероприятия несколько отличаются. Разница заключается в снижении скорости растворения оксидной пленки в процессе оксидирования.
Твердая анодная оксидная пленка имеет большую толщину, более высокую твердость, лучшую износостойкость, меньшую пористость, более высокое напряжение диэлектрического пробоя, но гладкость поверхности несколько хуже.
(При высоком напряжении, низкой концентрации и длительном времени обработки пленка будет толстой, твердой, износостойкой, с высоким напряжением диэлектрического пробоя, низкой пористостью, большим размером пор и плохой гладкостью поверхности).
(1) Низкая температура ванны: менее 5°C, чем ниже температура, тем тверже пленка. Температура ванны для обычного сернокислотного анодирования составляет около 20°C.
(2) Низкая концентрация ванны: обычно менее 15% для серной кислоты; концентрация ванны для обычного анодирования составляет около 20%.
(3) Добавление органических кислот в сернокислотную ванну: щавелевой, винной, лимонной и др.
(4) Высокий применяемый ток/напряжение: 2~5A/дм2, 25~100В. При обычном анодировании используется 1,0~1,5 А/дм2, ниже 18 В.
(5) Метод работы с постепенным увеличением напряжения: пошаговое нагнетание давления.
(6) Использование импульсного источника питания или источника питания специальной формы волны: для сплава с высоким содержанием меди или высоким содержанием Si литой алюминий сплав.
1) Процесс электролитического окрашивания солью Sn:
В основном это электролитическое окрашивание с использованием одной соли Sn и смешанных солей Sn-Ni, при этом основной окрашивающей солью является SnSO4. Цвет достигается за счет восстановления ионов Sn2+ в микропорах анодированной пленки.
Преимущества: Соль Sn обладает хорошей устойчивостью к примесям, сильной способностью электролитического распределения красящего раствора и простым промышленным управлением. При окрашивании солью Sn на переменном токе не возникает никаких трудностей. Недостатки: Sn2+ обладает плохой стабильностью, и трудно контролировать цветовые различия и оттенки.
2) Процесс электролитического окрашивания солью Ni:
Аналогичен процессу электролитического окрашивания солью Sn, но включает в себя осаждение Ni для окрашивания. Преимущества: Окрашивание солью Ni происходит быстро, а раствор ванны обладает хорошей стабильностью. Недостатки: Чувствительность к примесям в растворе.
1) Окраска переменного тока.
Преимущества: Преодолевает риск отслаивания оксидной пленки при электролитическом окрашивании на постоянном токе. Недостатки: При окрашивании переменным током напряжение на аноде влияет на скорость реакции окрашивания на катоде, вызывая снижение плотности анодного тока и плотности катодного тока, что замедляет скорость окрашивания.
2) Раскраска постоянного тока.
Преимущества: Быстрая скорость окрашивания, высокий коэффициент использования электроэнергии. Недостатки: Существует риск отслаивания оксидной пленки при электролитическом окрашивании на постоянном токе.
(1) Анодированная пленка алюминия, полученная в растворе серной кислоты, бесцветная и пористая;
(2) Оксидная пленка должна иметь определенную толщину, которая должна быть более 7 мм;
(3) Оксидная пленка должна обладать определенной пористостью и адсорбцией;
(4) Оксидный слой должен быть полным и равномерным, без дефектов, таких как царапины, песочные глазки или точечная коррозия;
(5) Сама оксидная пленка должна иметь соответствующий цвет и не иметь различий в металлографической структуре, таких как неравномерный размер зерна или сильная сегрегация.
(1) Органическое крашение основано на теории адсорбции материала, включая физическую адсорбцию и химическую адсорбцию.
Физическая адсорбция: Молекулы или ионы адсорбируются под действием электростатических сил. Состав оксидной пленки - аморфный оксид алюминия, плотный барьерный слой у алюминиевой подложки находится внутри, а пористая структура, растущая наружу в форме колокола, - сверху, демонстрируя отличные показатели физической адсорбции. Когда молекулы красителя попадают в поры пленки, они адсорбируются на стенках пор.
Химическая адсорбция: Адсорбция под действием химических сил. В это время молекулы органического красителя вступают в химическую реакцию с оксидом алюминия и существуют в порах пленки за счет химической связи.
Этот тип адсорбции включает в себя следующее: оксидная пленка образует ковалентную связь с сульфоновой группой на молекуле красителя; оксидная пленка образует водородную связь с фенольной группой на молекуле красителя; оксидная пленка образует комплекс с молекулой красителя.
(2) Механизм неорганического крашения: Во время окрашивания оксидированная заготовка сначала погружается в раствор неорганической соли в определенном порядке, а затем последовательно погружается в другой раствор неорганической соли, в результате чего неорганические вещества вступают в химическую реакцию в порах пленки и образуют нерастворимое в воде цветное соединение. Оно заполняет поры оксидной пленки и запечатывает их, придавая тем самым цвет слою пленки.
Технологический процесс: Предварительная обработка - Анодирование - Очистка - Нейтрализация аммиака или другая обработка - Очистка - Окрашивание - Очистка - Обработка герметиком - Сушка.
Стандарты:
1) Концентрация для легкого окрашивания: Светлые цвета обычно контролируются на уровне 0,1~1 г/л, в то время как для темных цветов требуется 2~5 г/л, а для черного - более 10 г/л;
2) Температура раствора красителя: Обычно контролируется на 50 ~ 70 ℃;
3) Значение PH раствора красителя: Диапазон PH составляет 5~6;
4) Время окрашивания: Обычно между 5 ~ 15 мин.
(1) Влияние сульфата натрия: Сульфат натрия замедляет скорость окрашивания, этот эффект усиливается с увеличением количества серных групп в ионах красителя, особенно в металлокомплексных красителях.
(2) Влияние хлорида натрия: Основная причина питтинга (белых пятен). Питтинг подавляется катодным током.
(3) Влияние поверхностно-активных веществ: Неионные ПАВ не влияют на окрашивание, но катионные ПАВ, такие как в черном MLW, замедляют окрашивание, поэтому ионные ПАВ не подходят для добавления в обезжириватель, так как некоторые анионы не способствуют окрашиванию.
(4) Влияние ионов трехвалентного алюминия: Небольшое количество Al3+ не оказывает влияния на многие растворы красителей, если только оно не достигает 500~1000 г/г, что может вызвать изменение цвета, например, синий цвет становится красным и т.д.
(5) Влияние ионов тяжелых металлов.
(6) Влияние анионов.
(7) Влияние бактерий на процесс крашения: Бактерии размножаются в растворе красителя, что приводит к его заплесневению. Первоначально на поверхности раствора красителя появляются мелкие пузырьки. Когда раствор красителя остается без работы, некоторые нерастворимые цветные частицы собираются вокруг пузырьков, вызывая ненормальное окрашивание.
Если плесень видна невооруженным глазом, ее следует удалить и добавить соответствующий бактерицид, например, дихлорфенол G4, в концентрации 0,05~0,10 г/л, растворить в растворе этанола и добавить в резервуар.
Иногда необходимо слить раствор красителя. В это время используйте бактерицид или раствор хлорной кислоты для очистки стенок резервуара, а затем измените конфигурацию.
(8) Влияние нерастворимых примесей на процесс крашения: В раствор красителя иногда неизбежно попадают масляные пятна, загрязняющие заготовку и вызывающие цветение красителя.
В это время следует использовать бумагу для впитывания и удаления масла или добавить небольшое количество неионогенного поверхностно-активного вещества для диспергирования капель масла, чтобы они не собирались на поверхности раствора красителя.
Работают обычно при комнатной температуре, обычно в два этапа: сначала погружают в первый раствор на 5~10 минут, затем промывают и погружают во второй раствор еще на 5~10 минут для достижения желаемого цвета.
Общие стандарты процесса неорганического крашения.
| Цвета | Компоненты решения: | Концентрация/(г/л) | Производство цветных солей |
| Голубой | ① [K4Fe(CN)6.3H2O] ② [FeCl3] или [Fe2(SO4)2] | 30~50 40~50 | Ферровольфрамовый феррицианид (берлинская лазурь) |
| Черный | ① [CoAc2] ② [KMnO4] | 50~100 15~25 | Оксид кобальта |
| Желтый | ① [PbAc2.3H2O] ② [K2Cr2O7] | 100~200 50~100 | Хромат свинца |
| Белый | ① [PbAc2.3H2O] ② [Na2SO4] | 10~50 10~50 | Сульфат свинца |
| Коричневый | ① [K3Fe(CN)6] ② [CuSO4.5H2O] | 10~50 10~100 | Ферроцианид меди |
| Золото | [NH4Fe(C2O4)2](Ph=4.8~5.3, 35~50oC, 2мин) | 10 (мелкий) 25 (Глубина) |
1) Цвет не применяется.
Решение:
a) Изменить пигмент
b) Отрегулируйте PH
c) Увеличить толщину пленки
г) Красить вовремя
e) Выберите правильный пигмент.
2) Некоторые участки не принимают цвет или цвет светлый.
Решение:
a) Усилить защитные меры
б) Увеличить концентрацию пигмента
c) Увеличение толщины пленки
d) Зажмите заготовку, отрегулируйте положение
д) Смените раствор красителя
f) Улучшить растворение пигмента.
3) После окрашивания поверхность становится белой и туманной.
Решение:
a) Удалить водяной пар
b) Отрегулируйте концентрацию раствора для затухания
c) Сократить время затухания.
4) Цвет расцветает после окрашивания.
Решение:
a) Регулировка PH и усиление очистки
б) Улучшить растворение пигмента
c) Пониженная температура раствора красителя.
5) После окрашивания остаются пятна.
Решение:
a) Промойте поверхность образца водой
b) Отфильтруйте раствор красителя
c) После оксидирования поместите заготовку в резервуар с водой
d) Усилить защиту.
6) Цвет легко выцветает после окрашивания.
Решение:
a) Увеличить PH
б) Повысить температуру красильной ванны, увеличить время окрашивания, отрегулировать PH герметизирующей ванны, увеличить время герметизации.
7) Окрашенная поверхность легко стирается.
Решение:
a) Переокисление
b) Повышение температуры раствора красителя
c) Повысить температуру окисления.
8) Слишком темный цвет после окрашивания.
Решение:
a) Разбавьте раствор красителя
б) Снизить температуру
в) Сократить время.
1. Уплотнение
Химический или физический процесс, выполняемый на оксидированной пленке после анодирования алюминия для уменьшения ее пористости и адсорбционной способности.
Основные принципы герметизации включают:
(1) реакция гидратации; (2) неорганический наполнитель; (3) органический наполнитель.
2. Техника термического уплотнения
Метод термической герметизации осуществляется за счет реакции гидратации оксида алюминия, в результате которой аморфный оксид алюминия превращается в гидратированный оксид алюминия, известный как боэмит, или Al2O3-H2O(AlOOH).
Суть механизма термической герметизации заключается в реакции гидратации, которую часто называют "гидратационно-термической герметизацией".
3. Роль реакции гидратации
Это вызывает расширение объема 30%, увеличение объема заполняет и уплотняет микропоры оксидированной пленки, тем самым повышая ее устойчивость к загрязнению и коррозии, одновременно снижая проводимость (увеличивая импеданс) и увеличивая диэлектрическую проницаемость.
4. Влияние примесей в воде
1) Эффективность герметизации существенно зависит от качества воды и контроля PH;
2) Общие примеси включают SiO2 и H2SiO3; 3) Меры борьбы: ионный обмен.
5. Сравнение параметров герметизации в кипящей воде и в холодном состоянии
1) Температура запечатывания кипящей водой: обычно выше 95 градусов. Холодная герметизация проводится при комнатной температуре.
2) Значение PH при герметизации кипящей воды: оптимальный диапазон - 5,5~6,5. Диапазон холодного уплотнения также составляет 5,5~6,5, при промышленном контроле лучше всего 6.
3) Время запечатывания кипящей водой: зависит от толщины пленки, размера пор и требований к качеству запечатывания. Холодная герметизация обычно составляет 10~15 минут.
1) Внешний вид и разница в цвете:
Методы контроля: Визуальный и инструментальный контроль.
Плюсы и минусы: Визуальный контроль прост, но на него легко влияют форма и размер образца, а также интенсивность света. Инструментальное определение решает недостатки визуального контроля и подходит для измерения цвета отраженного света.
2) Толщина оксидной пленки:
Методы измерения:
a) Микроскопический метод измерения толщины поперечного сечения: Толщина пленки более 5 мм, вертикальный.
б) Метод измерения с помощью спектрального лучевого микроскопа: Толщина пленки более 5 мм, показатель преломления оксидной пленки 1,59~1,62.
в) Метод потери массы: Толщина пленки менее 5 мм, метод растворения, поверхностная плотность, плотность оксидной пленки (окисление серной кислотой) до и после герметизации составляет 2,6 и 2,4 г/см3.
г) Метод вихревых токов: Не подходит для тонких пленок.
3) Качество уплотнения:
a) Тест по отпечаткам пальцев.
b) Качество окрашенных участков после кислотной обработки, не подходит для содержания Cu выше 2% и Si выше 4%.
в) Эксперимент с фосфохромной кислотой.
4) Устойчивость к коррозии:
a) Испытание на коррозию в соляном тумане.
b) Испытание на коррозию во влажной атмосфере SO2.
c) Коррозионный тест Мачу.
d) Испытание на коррозию под воздействием влажного тепла.
e) Испытание на коррозию падающей щелочью.
5) Химическая стабильность:
a) Испытание на кислотостойкость.
b) Испытание на устойчивость к щелочи.
c) Испытание на прочность раствора.
6) Устойчивость к погодным условиям:
a) Испытание на естественное воздействие.
b) Испытание на искусственное ускоренное выветривание.
7) Твердость:
a) Твердость при вдавливании.
б) Твердость карандаша.
c) Микротвердость.
8) Устойчивость к истиранию:
a) Стойкость к истиранию, определяемая пескоструйным тестером.
b) Стойкость к истиранию, определяемая тестером износа колес.
c) Стойкость к истиранию, определяемая тестером падающего песка.
9) Адгезия:
a) Эксперимент с разрезанием сетки.
б) Инструментальный эксперимент: Метод царапин.
10) Механические свойства:
a) Устойчивость к ударам.
b) Сопротивление изгибу.
c) Усталостные характеристики.
г) Прочность сцепления.
д) Устойчивость к деформационному разрушению.
f) Тепловая трещина сопротивление.
11) Электрическая изоляция: Метод напряжения пробоя.
12) Рефлексивное исполнение.
13) Другие:
a) Эффективность полимеризации покрытия.
b) Устойчивость к кипящей воде.
c) Обрабатываемость.
Состав сплава, толщина пленки, условия отверждения высокополимерных покрытий, условия анодирования, условия герметизации и т.д.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
KO