Анодирование алюминия гост: ГОСТ 9.031-74 Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Покрытия анодно-окисные полуфабрикатов из алюминия и его сплавов. Общие требования и методы контроля (с Изменениями N 1, 2), ГОСТ от 17 июля 1974 года №9.031-74

alexxlab | 28.07.2019 | 0 | Разное

Содержание

Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия анодно-окисные полуфабрикатов из алюминия и его сплавов. Общие требования и методы контроля

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ЕДИНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ И СТАРЕНИЯ

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

ГОСТ 9.031-74

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва

УДК 669.716.9(083.74)    Группа    Т94

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Единая система защиты от коррозии и старения

ПОКРЫТИЯ АНОДНО-ОКИСНЫЕ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Общие требования и методы контроля    ГОСТ

Unified system of corrosion and ageing protection.    9.031—74*

Anode-oxide coatings for semifinished products made of aluminium and its alloys. General requirements and methods of control

ОКСТУ 0009

Дата введения    01.07.75

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на защитные и защитно-декоративные анодно-окисные покрытия, наносимые на поверхность полуфабрикатов из алюминия и деформируемых алюминиевых сплавов и изделий из них в случаях, когда исходная поверхность сохраняется или частично обрабатывается для улучшения внешнего вида (далее — полуфабрикатов), и устанавливает общие требования к поверхности основного металла, покрытиям и методы контроля.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1.    Требования к поверхности основного металла перед нанесением покрытия должны соответствовать требованиям ГОСТ 9.301—86 и нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

1.2.    Постоянной защите и защитно-декоративной отделке подвергают полуфабрикаты из алюминия марок АД0, АД1 и алюминиевых сплавов марок АМц, АМгОД АМг2, АМг4, АД31, АД35, 1915, 1935 по ГОСТ 4784-74.

1.3.    Временной защите подвергают полуфабрикаты из алюминия и алюминиевых сплавов всех марок по ГОСТ 4784-74 или по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

1.1 —1.3. (Измененная редакция, Изм. № 2).

Издание официальное ★

1.4.    Анодно-окисные покрытия наносят на полуфабрикаты, параметр шероховатости поверхности которых должен быть:

Перепечатка воспрещена © Издательство стандартов, 1989

для защитных покрытий Rz не более 40 мкм;

для защитно-декоративных покрытий Ra не более 1,6 мкм по ГОСТ 2789-73.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.5.    Минимальная толщина анодно-окисных покрытий должна соответствовать указанной в таблице. Для временной защиты полуфабрикатов толщина анодно-окисного покрытия должна быть не менее 3 мкм.

Качество анодно-окисных покрытий должно соответствовать ГОСТ 9.301-86.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

1.6.    В зависимости от требований технической документации наносят бесцветные или цветные покрытия.

1.7.    Бесцветные аноднокжисные покрытия наносят на сплавы но пп. 1.2, 1.3.

Цветные — на сплавы по п. 1.2.

1.8.    Цветные покрытия получают:

по способу Аноцвет 350 (непосредственно при анодном окислении в электролитах с органическими кислотами) получают само-окрашенные покрытия серо-золотистого и бронзовых цветов для алюминия марок АДО, АД1 и для сплавов марок АМгО,5, АМг2, АД31, 1915, 1935 и черного цвета для сплавов АМц, АМг4, АД35;

по способу Аноцвет 351 (обработкой бесцветных анодно-окне-ных покрытий в растворах солей металлов при переменном токе)— определенного цвета в зависимости от применяемой соли, а также от марки алюминиевого сплава;

по способу адсорбционного окрашивания (обработкой бесцветных анодно-окисных покрытий в растворах красителей) — определенного цвета в зависимости от выбранного красителя.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

1.9.    Выбор способа получения цветных покрытий определяется условиями эксплуатации:

при эксплуатации на открытом воздухе применяют покрытия, полученные методами Аноцвет 350 и Аноцвет 351;

при эксплуатации в закрытых помещения применяют цветные покрытия, полученные любым из указанных способов по п. 1.8.

1.10.    1.10.1, 1.10.2, (Исключены, Изм. № 2).

1.11.    В зависимости от требований технической документации на анодно-окисныс покрытия наносят лакокрасочные покрытия.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

1.12.    (Исключен, Изм. № 2).

Минимальная толщина анодно-окисных покрытий полуфабрикатов из алюминия

и его сплавов для исполнения У (УХЛ), мкм

Обозначение покрытия по ГОСТ 9.306-85

Назначение покрытия

Категории размещения изделий (деталей) по ГОСТ 15150-69

1-3

4

(относитель яая влажность не более 75%)

Тип атмосферы по ГОСТ 9.039-74

1 2; 4 3; 6 | 5; 7

Ан.Окс.нв

Защитное, защитно-декоративное

#

15

20

25

_

6

Аноцвет.нв1*

15

20

25

30

15

Аи.Окс.эл.Наименование цвета.ив

15

20

25

_

6

Ан.Окс.эл.Наименование цвета/лкп. нв2)

9

15

20

20

6

Ан.Оке.На именование цвета.мв

203>

203>

253)

154>

Ан.Окс.нв/лкп

35>/20*>

35>/Э0Ь>

36)/40б>

35>/606>

35>/156>

1)    Цвет покрытия серо—золотистый и бронзовый на сплавах марок АМгО,5; АМг2; АД31; 1915; 1935 н алюминии марок АДО; АД1; черный —на сплавах марок АМц; АМг4; АД35.

2)    Применяют бесцветные акриловые лаки типа АС—176, толщиной не менее 15 мкм.

3)    Применяют неорганические красители черный и золотой.

4)    Применяют покрытия всех цветов.

5)    Для изделий, получаемых штамповкой из анодированной и лакированной ленты, допускается уменьшение толщины покрытия до 0,05 мкм.

6> В числителе толщина аиодно—окисной пленки, в знаменателе рекомендуемая толщина лакокрасочного покрытия.

2. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ АНОДНО-ОКИСНЫХ ПОКРЫТИИ

2.1.    При оценке качества анодно-окисных покрытий контролируют их внешний вид, толщину, степень наполнения и защитные свойства.

2.2.    Требования к контролю качества анодно-окисных покрытий — по ГОСТ 9.301-86.

2.3.    Контроль толщины покрытий, предназначенных для временной защиты, допускается не проводить, а обеспечивать правильностью выполнения технологического процесса.

3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

3.1.    Контроль внешнего вида — по ГОСТ 9.302-88.

3.2.    Толщину анодно-окисных покрытий контролируют вихретоковым, гравиметрическим и металлографическим методами по ГОСТ 9.302-88.

Допускается измерять толщину бесцветных покрытий методом светового сечения (приложение 1).

3.. Степень наполнения анодно-окисного покрытия контролируют методом капли (приложение 2) или методом потери массы покрытия при обработке в кислых растворах (приложение 3).

3.4.    Защитные свойства анодно-окисных покрытий определяют по приложению 4.

Разд. 2, 3. (Измененная редакция, Изм. № 2).

ГОСТ 9.031-74 С. 5

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ АНОДНО-ОКИСНОЙ ПЛЕНКИ МЕТОДОМ СВЕТОВОГО СЕЧЕНИЯ

1.    Метод основан на определении толщины покрытия путем измерения расстояния между изображениями световых потоков (световой щели), отраженных от поверхности покрытия и поверхности основного металла под покрытием.

2.    Определение толщины покрытия проводят на образцах или непосредственно на полуфабрикатах, поверхность которых обработана перед нанесением покрытия; параметр шероховатости поверхности Ra должен быть не более 1,6 мкм по ГОСТ 2789-73.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3.    Для измерения применяют: МИС 11 по ГОСТ 8074-82 ПСС-2.

4.    Проверяемый объект устанавливают на столике микроскопа так, чтобы контролируемая поверхность была параллельна плоскости столика.

5.    Расстояние между оправкой объектива и поверхностью объекта должно быть 10—15 мм.

6.    Объектив выбирают в зависимости от измеряемого диапазона толщины покрытия по таблице.

Шифр объектива

Увеличение

Измеряемый диапазон толщины покрытия, мкм

Коэффициент пропорциональности К

ОС-39

5,9

1

:

со

1

О

1.78

ОС-40

10,6

3,2-8,5

0,98

ОС-41

18,0

1.8-5,0

0.57

ОС-42

34,0

0,8—2,5

0,30

7.    Прибор настраивают таким образом, чтобы резко изображенный участок поверхности попал в середину поля зрения наблюдательного микроскопа. Изображение щели приводят в центр зрения и фиксируют его на контролируемую поверхность.

8.    Винтовой окулярный микрометр устанавливают так, чтобы одна из нитей его перекрестия была ориентирована параллельно самой нижней линии светового пучка, передвигают нить перекрестия до совмещения:

а)    со следующей световой границей раздела на изображении щели, если она не разделяется вдоль сплошной черной полосой на две части;

б)    с верхней границей черной полосы, если таковая имеется.

9.    Отсчитывают число делений по барабану окулярного микрометра в результате перемещения перекрестия.

10.    Толщину пленки (Л) в микрометрах рассчитывают по формуле

Л=/С-л,

где К— коэффициент пропорциональности, зависящий от увеличения; п — число делений окулярного микрометра.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Обязательное

КОНТРОЛЬ СТЕПЕНИ НАПОЛНЕНИЯ АНОДНО-ОКИСНЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ КАПЛИ

1.    Сущность метода заключается в определении степени наполнения анодно-окионого покрытия путем визуального контроля наличия на поверхности покрытия масляных или окрашенных пятен, возникающих за счет адсорбции масла или красителя в порах покрытия.

2.    Отбор образцов

Определение степени наполнения проводят на образцах или непосредственно на полуфабрикатах не позднее чем через 4 ч после наполнения.

3.    Аппаратура, реактивы и растворы

Капельница по ГОСТ 25336-32;

секундомер по ГОСТ 5072-79;

краситель зеленый 2Ж по ГОСТ 10945-74;

краситель фиолетовый по ГОСТ 22693-77;

масло марок MCI4. МС20 по ГОСТ 21743-76.

4.    Проведение испытаний

Каплю раствора красителя с массовой концентрацией 1—2 г/дм3 или каплю масла наносят на поверхность и через 5—10 мин реагент (раствор красителя или масло) удаляют фильтровальной бумагой.

5.    Обработка результатов испытаний

На контролируемой поверхности не должно наблюдаться наличие масляных пятен..Окрашивание должно отсутствовать или быть едва заметным.

ГОСТ 9.031-74 С. 7

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Обязательное

КОНТРОЛЬ СТЕПЕНИ НАПОЛНЕНИЯ АНОДНО-ОКИСНЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ ПОТЕРИ МАССЫ ПРИ ОБРАБОТКЕ В КИСЛЫХ РАСТВОРАХ

1.    Сущность метода заключается в определении потери массы покрытия при обработке в кислых растворах: иена полненные покрытия быстро растворяются, а качественно наполненные слои окиси алюминия выдерживают обработку в кислых растворах без .разрушения покрытия вследствие образования моногидрата окиси алюминия.

2.    Отбор образцов

Площадь поверхности образцов или изделий должна быть нс менее 30 см2. Общую площадь анодированного образца определяют без учета площади торцов, которая не должна превышать 5% поверхности образца. Непокрытые части поверхности образцов защищают кислотостойким лаком, например ЛК-20.

На поверхности образца в углу наносят маркировку с указанием порядкового номера и номера партии.

3.    Аппаратура, реактивы и растворы

Термометр ртутный 0–100°С с ценой деления 1°С по ГОСТ 27544-87;

эксикатор типа Э—250 по ГОСТ 25336-82;

весы лабораторные но ГОСТ 24104-88;

секундомер по ГОСТ 5072-79;

электроплитка по ГОСТ 14919-83;

преобразователь измерительный для измерения pH по ГОСТ 27987-88; бумага фильтровальная по ГОСТ 12′)26—76; ацетон по ГОСТ 260*3—79; вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72; вода питьевая по ГОСТ 2871-82; кислота азотная по ГОСТ 44G1—77, ч.д.а.; кислота серная по ГОСТ 420-1-77, ч.д.а.; кислота уксусная по ГОСТ 61-75, ч.д.а.; натрий ссрнистокислый безводный по ГОСТ 195-77, ч.д.а.; натрий уксуснокислый по ГОСТ 199-78, х.ч.; лак акриловый АК-20 по нормативно-технической документации. Уксуснокислый раствор: в 100 см3 уксусной кислоты растворяют 0,5 г уксуснокислого натрия, раствор доводят дистиллированной водой до 1 дм3. pH до 2,3—2,5 доводят уксусной кислотой.

Раствор сульфита натрия: 10 г безводного сульфита натрия растворяют в 1 дм3 дистиллированной воды, добавляют раствор ледяной уксусной кислоты (20—40 см3/дм3) до pH 3,6—3.8. Затем добавляют раствор серной кислоты (10—15 см3/дм3) до pH 2,5.

4.    Подготовка к испытаниям

Поверхность образцов тщательно обезжиривают ацетоном, за исключением случаев, когда испытания прозодят непосредственно после нанесения покрытия.

Образец помещают в эксикатор на 20 мин, после чего его взвешивают с точностью до 1 мг и определяют массу Mi.

5.    Проведение испытаний

Испытания проводят с использованием кипящего уксуснокислого раствора или с использованием подкисленного раствора ссрниетокислого натрия (сульфита натрия). Растворы обновляют после каждого испытания. Поверхность образцов не должна превышать 3 дм2 на 1 дм3 растзора.

Исходный образец с массой А1.! после взвешивания погружают на 15 мин в кипящий уксуснокислый раствор, после этого образец промывают оначала

С. 8 ГОСТ 9.031-74

проточной, а затем дистиллированной водой, сушат теплым воздухом, охлаждают и помещают на 20 мин в эксикатор, затем вновь взвешивают и определяют массу М2. Разность между Mi и М2 есть потеря массы образца Р, мг.

Испытания с использованием раствора подкисленного сульфита натрия проводят в два этапа. Сначала исходный образец с массой Mi погружают на 10 мин в 50%-й раствор азотной кислоты с температурой (25±3)°С, промывают в проточной и дистиллированной воде, высушивают, взвешивают и определяют массу Мз. Потеря массы (Mi—Мз) более 10 мг/дм* указывает на некачественное покрытие, и дальнейшее испытание этих образцов не проводится.

Второй этап испытаний образцов с качественным покрытием проводят путем погружения в раствор подкисленного сульфита натрия.

Образец погружают в указанный раствор на 20 мин при температуре 00—92°С. Затем образец промывают проточной и дистиллированной водой, высушивают теплым воздухом, охлаждают и помещают на 20 мин в эксикатор. Определяют массу образца М4. Потерей массы образца Р, мг, в данном случае является разница между Мз и М4.

6. Обработка результатов испытаний

Удельную потерю массы (р), выраженную в миллиграммах на квадратный дециметр, вычисляют по формуле

Р

Р~ S *

где Р — потеря массы образца, мг;

S — площадь поверхности образца, дм2.

Уплотнение покрытия считается удовлетворительным, если в результате испытания потеря массы образца не превышает 20 мг/дм2.

Примечание. Некоторые покрытия, окрашенные органическими красителями, могут давать значительные потери массы. В этом случае допустимые нормы устанавливают по согласованию заинтересованных сторон или изготовителя и потребителя.

ГОСТ 9.031-74 С. 9

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Обязательное

КОНТРОЛЬ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ АНОДНО-ОКИСНЫХ ПОКРЫТИЙ

1.    Сущность метода заключается в периодическом погружении образцов в испытательный раствор или воздействии соляного тумана того же раствора в камере (ГОСТ 9.308-85).

2.    Отбор образцов

Для испытаний применяют плоские образцы размером 60X00 мм. Число образцов должно быть не менее трех от каждой партии.

Допускается применять образцы других форм и размеров, при этом площадь поверхности (без учета площади торцевых сторон) должна составлять не менее 20 см2. Непокрытые части поверхности образцов защищают кислотостойким лаком, например, АК-20.

3.    Аппаратура, реактивы и растворы

Преобразователь измерительный для измерения pH по ГОСТ 27987-89; термометр ртутный стеклянный 0—100°С с ценой деления 1°С по ГОСТ 27544-87;

колбы и стаканы стеклянные лабораторные по ГОСТ 25336-82,    ГОСТ

23932—79;

бензин авиационный по ГОСТ 1012-72; вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72;

натрий хлористый но ГОСТ 4233-77, раствор с массовой долей 5%; медь двухлорная 2-водная по ГОСТ 4167-74; кислота уксусная по ГОСТ 6968-76;

кислота азотная по ГОСТ 4461-77, раствор с массовой долей 30%; спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87; лак акриловый АК-20 по нормативно-технической документации; вата медицинская гигроскопическая по ГОСТ 5556-81.

Испытательный раствор: в коническую колбу вместимостью 1000 см3 помещают 1000 см3 раствора хлористого натрия с массовой долей 5%, добавляют’ 0,3 г хлорной меди, перемешивают и доводят уксусной кислотой до pH 3,3—3,5.

Для приготовления раствора используют дистиллированную воду, pH раствора корректируют не реже одного раза за 8 ч. Повторное использование раствора не допускается.

4.    Подготовка к испытаниям

Па поверхности образца в углу наносят маркировку с указанием порядкового номера и номера партии. Перед испытанием поверхность образцов протирают ватным тампоном, смоченным бензином, затем этиловым спиртом.

5.    Проведение испытаний

5.1.    Испытание проводят при периодическом погружении образцов в испытательный раствор при температуре от 20 до 25°С.

Объем раствора: 10 см3 на 1 см2 поверхности.

Образцы погружают в раствор вертикально и испытывают по циклу: 10 мин в растворе, 50 мин на воздухе.

5.2.    При воздействии соляного тумана скорость подачи раствора в камеру должна быть от 1 до 2 см3 в час на 1 см2 поверхности образца, при температуре от 48 до 51°С.

Образцы располагают в камере под углом 15° к вертикал*.

5.3.    Продолжительность испытаний устанавливают в зависимости от толщины анодно-окисного покрытия:

Анодирование алюминия. Технология и реактивы анодирования

В статье приведены основные принципы процесса анодирования алюминия, теоретические основы процесса. Рассмотрены основные растворы, использующиеся для анодного оксидирования, приведены характеристики анодной пленки в зависимости от используемых реактивов и параметров технологического процесса. Рассмотрены составы для получения цветных анодных пленок.

 Содержание:

1. Принципы процесса анодирования алюминия.

2. Применение анодирования.

3. Выбор электролита анодирования.

4. Анодирование в сернокислом электролите.

4.1 Концентрация серной кислоты и температура электролита.

4.2 Напряжение и плотность тока.

4.3 Длительность процесса.

4.4 Рабочий процесс.

5. Анодирование в хромовой кислоте.

6. Анодирование в щавелевой кислоте.

7. Другие растворы анодирования.

8. Снятие анодных покрытий.

Принципы процесса анодирования

Процесс электрохимического оксидирования алюминия и его сплавов в растворах серной, хромовой, щавелевой кислот и их смесей получил название анодирование алюминия. Несмотря на кажущуюся простоту процесс анодирования имеет множество вариантов, которые оказывают непосредственное влияние на характеристики и качество оксидной пленки. На внешний вид и структуру покрытия влияет и состав алюминиевого сплава, а корректировка электролита позволяет в широких пределах менять свойства покрытия. Качество и наличие примесей в составе электролита также может иметь решающее значение.

Анодирование значительно отличается от процессов нанесения гальванического покрытия на металлы (электрохимического осаждения) при которых защитный или декоративный слой металла наносится на поверхность металлического изделия, так как является процессом преобразования основного металла, в результате которого меняется внешний вид и характеристики поверхности.

Применение анодирования

Применение анодирования — это тема отдельной статьи, в любой отрасли где в той или иной мере используются изделия из алюминия или его сплавов и требуется изменение каких-либо качеств металла анодирование является оптимальным и зачатую единственным решением.

Приведем перечень основных областей применения анодирования:

  1. Тонкие окисные пленки используются в качестве основы для нанесения органических и неорганических покрытий (краски или лака).
  2. Цветное анодирование. Применение различных окрашивающих электролитов позволяет получить широкую гамму оттенков и цветов поверхности алюминиевого изделия. В качестве добавок используются соли никеля, кобальта или олова. Получаемые оттенки от светло-бронзового до черного.
  3. Повышение износостойкости. Оксидные покрытия на алюминии значительно тверже основного металла. Твердое анодирование широко применяется для деталей, работающих на истирание при небольшой нагрузке, а также для повышения коррозионной стойкости изделий.
  4. Электрическая изоляция. Оксидная пленка по сравнению с органическими изоляционными материалами обладает не только высокими изоляционными свойствами, но и обладает значительно большей теплостойкостью.
  5. Получение уплотненной поверхности с высокими антифрикционными свойствами. (смазочное покрытие).

Выбор электролита анодирования

Как указывалось выше, на свойства оксидной пленки, полученной методом анодирования оказывает влияние множество факторов – тип алюминиевого сплава, способ предварительной обработки поверхности детали, режим анодирования и тип финишных операций. Определяющее значение имеет и состав электролита. В основном используются кислотные электролиты (щелочные могут быть применены в отдельных случаях при специальных видах анодирования). Основной кислотой является серная, на ее основе готовится подавляющее большинство электролитов анодирования. Для получения специальных видов покрытий используются другие кислоты.

Анодирование в сернокислом электролите

Анодирование в серной кислоте позволяет получить полупрозрачные, бесцветные покрытия толщиной около 35 мк. Если процессу анодирования предшествует процесс глянцевания поверхности деталей, покрытия получают высокие декоративные качества (блестящее анодирование). В серной кислоте получают также пластичные анодные пленки, которые не разрушаются при формовке изделий.

Концентрация серной кислоты и температура электролита

Концентрация серной кислоты для анодирования в промышленных условиях принимается в диапазоне 8-35% (по массе). В концентрированном растворе анодная пленка получается мягкой и пористой, эластичность пленки высокая. Классической является концентрация 15% (по массе). Температуру в процессе анодирования задают в пределах от 180С до 250С. В большинстве случаев принимается температура в 200С. С применением серной кислоты получают также твердые анодные пленки, в этом случае процесс анодирования проводится при низких значениях температур (от -5 до +5 0С).

Контроль температуры в процессе анодирования является обязательным, от температуры зависит плотность тока и скорость растворения пленки, что в свою очередь оказывает прямое влияние на качество и характеристики покрытия. Для того, чтобы избежать локального перегрева раствора электролита используют специальные перемешивающие устройства.

Напряжение и плотность тока

При анодировании в серной кислоте используется стандартный выпрямитель с выходным напряжением до 24 вольта. При стандартном режиме сила тока составляет 16 вольт при плотности тока 1,5 а/дм2. Для получения коррозионностойких пленок большой толщины напряжение силу тока поднимают до 18 вольт, а при обработке сплавов алюминия с кремнием до 22 вольт. В отдельных случаях, например, при анодировании рулонного материала или проволоки используется переменный ток. Использование пониженной плотности тока позволяет получать тонкие, прозрачные окисные пленки, превосходящие по прозрачности пленки аналогичной толщины, полученные при стандартных значениях плотности тока.

Длительность процесса

Продолжительность процесса анодирования зависит от требуемых значений толщины пленки, а также используемой плотности тока. Для чистого алюминия это соотношение можно предложить в виде:

Толщина пленки, мк. = (Плотность тока, а/дм2 Х Время, мин.)/3

Соотношение является приблизительным, т. к. на продолжительность процесса может зависеть от типа сплава и режима обработки.

Рабочий процесс

Технологический процесс анодирования отличается от процессов нанесения гальванических покрытий прежде всего тем, что рассеивающая способность электролитов анодирования значительно выше, чем у электролитов, использующихся при процессах хромирования, меднения, цинкования или никелирования металла. Эффективная рассеивающая способность при активном перемешивании позволяет получать равномерные по толщине пленки на всей поверхности изделий, включая внутренние поверхности отверстий и пазов.

В остальном технологический процесс анодирования аналогичен процессам электрохимического нанесения покрытий – изделия погружают в предварительно нагретый электролит на подвесах или зажимах, детали не соприкасаются друг с другом, расстояние до катода должно быть не менее 15 см. (для габаритных изделий значения выше). Затем включается перемешивание раствора и подается ток. В обычных условиях площадь катода должна быть равна площади анода, сечение катода должно быть достаточным для обеспечения требуемой плотности тока.

По окончании процесса прекращают подачу тока и незамедлительно извлекают изделия из гальванической ванны. Изделия промывают в проточной воде и сушат.

Анодирование в хромовой кислоте

Хромовая кислота используется, если требуется провести анодирование ответственных алюминиевых деталей и узлов с тонкими стенками или с высокой точностью обработки. Растворение алюминия в хромовой кислоте ниже, чем в серной, снижение усталостной прочности металла ниже  – пленка получается тонкой, непрозрачного серого цвета. Максимальная толщина окисной пленки достигает 10 мк., стандартная толщина от 2,5 до 5 мк.

Концентрация хромового ангидрида CrO3 принимается в пределах от 2 до 15% (по массе). Температуру режима в большинстве случаев задают в пределах 25-400С, активное перемешивание раствора электролита не требуется. При анодировании в 10% растворе хромовой кислоты температуру процесса поднимают до 540С при напряжении 30 вольт для обеспечения плотности тока равной 1,2 а/дм2. Для сплавов, содержащих в своем составе медь или цинк напряжение задается в пределах 15-20 вольт при той же плотности тока. При анодировании в электролите низкой концентрации 3-5% (по массе) применяется специальный режим подачи напряжения и процесс проходит циклами. Данный режим используется для обнаружения дефектов поверхности изделия или при формировании подслоя под покраску.

Анодирование в щавелевой кислоте

В растворе щавелевой кислоты получают пленки желтого оттенка, обладающие высокой износостойкостью. Этот метод один из первых открытых способов получения цветного покрытия. Износостойкость покрытия при истирании в два раза выше, чем при анодировании в серной кислоте. В процессе анодирования в щавелевой кислоте наряду с постоянным током с напряжением 30-60 вольт, используют режимы с переменным током. Для получения равномерного желтого или бронзового оттенка раствор интенсивно перемешивают. В остальном данный процесс не отличается от анодирования в серной кислоте. В качестве катодов могут быть использованы различные металлы – железо, свинец, нержавеющая сталь.

Другие растворы анодирования

В некоторых случаях используются электролиты, в которых оксидная пленка алюминия не растворяется – так называемые электролиты барьерного типа. С использованием растворов анодирования содержащих борную кислоту, виннокислый аммоний, борат аммония получают покрытия на деталях, использующихся в электроприборах (электролитических конденсаторах). Например, при обработке в растворе с боратом аммония получают пленки, имеющие пробивное напряжение 550 вольт. Также, данные виды электролитов используются при анодировании алюминия, осажденного в вакууме.

Алюминиевые детали, обработка которых подразумевает нанесение гальванического покрытия после анодирования обрабатывают в растворе, содержащем 25-30% фосфорной кислоты. Получаемые пленки имеют толщину до 6 мк., что связано с высокой растворимостью алюминия в фосфорной кислоте. Процесс проводят при цеховой температуре, плотности тока 10-20 а/мм2 и напряжении 30-60 вольт в течение 10-15 минут.

Твердые пленки золотистого, коричневого или черного цветов получают при использовании раствора, содержащего 40-100 г/л сульфосалициловой кислоты и 30-60 г/л серной кислоты при температуре 300С, плотности тока 2,5-3,5 а/дм2 и напряжении до 80 вольт.

Снятие анодных покрытий

Удалить некачественное анодное покрытие можно только со всей поверхности изделия, частичное восстановление пленки в большинстве случаев невозможно. Покрытие, как правило снимают в растворах, содержащих едкие щелочи. Процесс проходит под строгим контролем основных режимов, т. к. такие растворы обладают высокой степенью воздействия на основной металл. Классическим и менее всего воздействующим на поверхность алюминия признают раствор, содержащий 35 мл/л фосфорной кислоты и 20 г/мл хромовой кислоты. Обработка проходит в течение 1-10 мин, в зависимости от толщины пленки при температуре 95-1000С. для снятия твердых анодных покрытий используют указанный раствор с повышенной два раза концентрацией, при этом поверхность алюминиевых сплавов, содержащих медь может окрашиваться в серый или черный цвет.

Повторная обработка изделий после удаления анодной пленки возможна после оценки состояния поверхности изделия, если чистота поверхности достаточна для нанесения покрытия и полирование не требуется, можно приступать к процессу незамедлительно.

Следует отметить, что при обработке деталей для которых необходимо точное соблюдение первоначальных размеров потребуется повторное анодирование с нанесением пленки большей толщины, чем была первоначально. Это связано с тем, что при снятии и повторном нанесении покрытия потери могут составлять от половина до двух третей первоначальной толщины пленки.

 

 

 

Анодирование алюминия

 

Термины и понятия

Сначала о терминологии

Для краткости будем применять вместо «гостовских» эквивалентных наименований «анодное окисление» и «анодное оксидирование» более короткий, но с тем же смыслом, термин «анодирование», а вместо «гостовского» «анодно-окисное покрытие» – более простое и популярное «анодное покрытие». 

Что такое анодирование

Анодирование – это метод повышения коррозионной стойкости металлического изделия путем формирования слоя оксида на его поверхности. Изделие, которое обрабатывается, является в этом электролитическом процессе анодом. Анодирование повышает стойкость поверхности изделия к  коррозии и износу, а также обеспечивает более высокую адгезию для красок и клеящих веществ, чем просто «голый» алюминий.

Анодные покрытия могут также применяться как декоративные покрытия или в виде пористого покрытия, которое может впитывать различные красители, или в виде прозрачных покрытий, которые дают интерференционные эффекты при отражении света. Такие интерференционные покрытия применяют, например, на велосипедах или одежде велосипедистов, чтобы их можно было хорошо видеть ночью.

Как происходит анодирование

Процесс создания этого защитного оксидного покрытия происходит электролитически. Металлическое изделие, на котором нужно получить анодное покрытие (обычно алюминий) погружают в ванну с электролитическим раствором. В этой же ванне установлены катоды, обычно вдоль бортов ванны. Когда электрический ток проходит через раствор кислоты на катоде выделяется водород, а на аноде – кислород. Это приводит к тому, что на аноде – алюминиевом изделии – начинает расти оксидная пленка.

В зависимости от назначения анодного покрытия и применяемого процесса анодирования можно получать анодное покрытие с различными характеристиками. Анодное покрытие, которое  может вырастать на алюминиевом изделии,   способно иметь толщину в 100 раз больше, чем оксидное покрытие, которое образуется на алюминии естественным путем.

Поскольку металлическое изделие является «анодом» в этом электролитическом процессе, то весь этот процесс называют «анодированием».

 Анодирование металлов

Хотя на различных металлах, включая титан, гафний, цинк и магний, также могут формироваться анодное покрытие, обычно под анодированием подразумевают анодирование алюминия и его сплавов.

Зачем анодировать алюминий?

Популярность алюминия во многом связана с его хорошей естественной коррозионной стойкостью. Она достигается из-за высокого химического сродства алюминия к кислороду, то есть их большого взаимного стремления вступать друг с другом в реакцию с образованием оксида алюминия. Эта очень тонкая оксидная пленка мгновенно покрывает любую свежую поверхность алюминия сразу после ее контакта с воздухом. Однако в некоторых случаях необходимо иметь более высокую степень защиты (коррозионной или химической), модифицировать внешний вид поверхности (цвет, текстуру и т.п.) или создать заданные физические свойства поверхности (повышенная твердость, износостойкость или адгезия). В таких случаях прибегают к анодированию алюминия и алюминиевых сплавов.

anodirovanie-aljuminija-sxemaРисунок 1 – Схема процесса анодирования

Виды анодирования

Организация QUALANOD подразделяет анодирование алюминия на четыре основных типа с различными требованиями к их характеристикам и свойствам:

  • архитектурное (строительное) анодирование
  • декоративное анодирование
  • промышленное анодирование
  • твердое анодирование.

Анодные покрытия подразделяется на классы по их толщине:

  • минимально допустимая средняя толщина и
  • минимально допустимая локальная толщина.

Например, класс АА20 означает, что средняя толщина покрытия должна быть не менее 20 микрометров. Минимальная локальная толщина покрытия обычно должна быть не менее 80 % от минимальной средней толщины. Для класса АА20 это составляет 16 мкм.

Архитектурное анодирование

Это анодирование для производства архитектурной отделки изделий, которые постоянно находятся в наружных условиях и в стационарном состоянии. Самыми важными характеристиками анодированного изделия считается  внешний вид и длительный срок службы.

Для анодированного алюминия степень защиты от точечной (питтинговой) коррозии алюминия возрастает с увеличением толщины анодного  покрытия. Следовательно, срок службы архитектурного или строительного элементы в значительной степени от толщины анодного покрытия. Однако для получения более толстого анодного покрытия требуется значительно большие затраты электрической энергии. Поэтому так называемое «переанодирование» не рекомендуется.

Архитектурное анодирование имеет следующие классы:

  • АА10
  • АА15
  • АА20
  • АА25

Выбор толщины анодного покрытия для наружных алюминиевых конструкций зависит от агрессивности атмосферы и обычно устанавливается в национальных нормах. Кроме того, применение некоторых красящих составов требует класса толщины 20 мкм или выше. Это нужно для достижения хорошего заполнения пор красителем и повышенной стойкости окрашенного покрытия к солнечному свету.

Декоративное

Этот тип анодирования алюминия предназначен для производства декоративной отделки изделий. Главным критерием качества является однородный или эстетически привлекательный внешний вид.

Декоративное анодирование имеет следующие стандартные классы толщины:

  • АА03
  • АА05
  • АА10
  • АА15

Промышленное и твердое

Промышленное анодирование алюминия применяют для производства функциональной отделки поверхности изделий, когда внешний вид является второстепенной характеристикой. Целью твердого анодирования является получение покрытие с высокой износостойкостью или высокой микротвердостью.

Очень часто, например, в автомобилестроении или медицинском оборудовании, внешний вид изделия не имеет значения, но наиболее важной характеристикой является стойкость к износу и/или способность подвергаться эффективной чистке и иметь высокие гигиенические требования. В таких случаях именно эти свойства анодированного алюминия являются главными.

Если главным свойством является высокая износостойкость, применяют особый вид анодирования – твердое анодирование. Оно производится при пониженных, часто отрицательных, температурах электролита

Толщина промышленного и твердого анодного покрытия обычно составляет от 15 до 150 мкм. Резьбы и шлицы могут иметь покрытие до 25 мкм. Для получения высокой электрической изоляции часто требуется толщина анодного покрытия от 15 до 80 мкм. Покрытия толщиной 150 мкм применяют для ремонта деталей.

Технология

Электрохимия

Анодирование алюминия относится к электрохимическим процессам формирования стабильных оксидных покрытий (пленок) на поверхности металлов. Анодирование алюминия и алюминиевых сплавов может происходить с участием разнообразных электролитов с применением источников прямого или переменного тока или их комбинаций. При этом алюминиевое изделие (далее для определенности – профиль) всегда является анодом, то есть его подключают к положительному полюсу источника тока, а другой подходящий металл или сплав – катодом и его подключают к отрицательному полюсу (рисунок 1).

Анодные покрытия различают по типам электролитов, которые применяют при их получении. Покрытия бывают  пористыми, например, в фосфорном и сернокислом электролитах, а также так называемыми «барьерными» – совсем без пор. Барьерные анодные покрытия обладают высоким электрическим сопротивлением и их применяют, например, при изготовлении электрических конденсаторов.

Сернокислое анодирование

Обычным, наиболее популярным и широко применяемым для алюминиевых профилей в строительных конструкциях является сернокислое анодирование алюминия. Этот вид анодирования отличается высокой технологичностью и позволяет получать покрытия в широком интервале толщин. Сернокислое анодное покрытие применяют как без дополнительного окрашивания – его называют бесцветным, так и с последующим окрашиванием по одному из нескольких известных способов – его называют цветным анодированием. Заключительной операцией обычно всегда является операция наполнения (или уплотнения) пор.

Анодирование или окраска алюминия

Сернокислое анодное покрытие образуется в результате «реакции» алюминия с ионами раствора серной кислоты. Оно занимает больший объем, чем исходный  алюминий и поэтому в результате анодирования происходит увеличение толщины изделия. При сернокислом анодировании это увеличение составляет приблизительно одну треть от общей толщины покрытия. В этом заключается коренное отличие анодного покрытия от, например, порошкового (рисунок 2):

  • анодное покрытие формируется из поверхностного слоя алюминия,
  • порошковое покрытие – на поверхности алюминия.  

izmenenie-tolshchiny-pri-anodirovaniiРисунок 2 – Изменение толщины изделия при анодировании и
порошковом окрашивании 

Способы анодирования алюминия

Конкретный способ анодирования зависит от вида изделия. Например, небольшие изделия или детали, могут анодировать «насыпью» в барабанах или корзинах. Профили длиной до 7 м, иногда до 10 м, анодируют на специальных навесках. Эти навески обычно представляют собой несколько токопроводящих стержней, рамок или каркасов, к которым прочно и достаточно жестко крепятся профили (см. рисунок 1). Прочное крепление профилей необходимо как для того, чтобы они, не свалились с навесок и прошли все циклы «окунания» и «полоскания» в ваннах, в том числе при интенсивном перемешивании растворов и промывочных вод (барботировании)/ Кроме того, что еще важнее, прочное крепление изделий к навескам должно обеспечивать постоянный и надежный электрический контакт профилей с положительным полюсом источника тока непосредственно в процессе анодирования.

Подготовка поверхности алюминия

Типичная линия анодирования алюминиевых профилей показана на рисунке 3.

На линию анодирования алюминиевые профили подают или прямо после прессования, или после предварительной механической подготовки поверхности (обработки стальными щетками, обработки дробью, полирования, шлифования и т.п.).

  • Первой операцией процесса анодирования является навешивание профилей на навески. Навеска с алюминиевыми профилями обычно сначала проходит  щелочное обезжиривание, а затем щелочное травление для удаления с поверхности профилей различных загрязнений: масел, твердых частиц и оксидной пленки.
  • После щелочного травления проводят обработку навески в ванне осветления (desmutting), чаще всего – сернокислой (80-100 г/л), для удаления с поверхности темных продуктов щелочного травления.
  • Обработка в ваннах с рабочими растворами сопровождается тщательной промывкой изделий в воде, последняя промывка перед анодированием – в деминерализованной. После этого изделие, в принципе, готово к анодированию.

izmenenie-tolshchiny-pri-anodirovanii
Рисунок 3 – Типичная линия ванн для анодирования алюминиевых профилей [1]

Матовое анодирование

При особых требованиях к анодированной поверхности проводят дополнительную обработку поверхности профилей: матовое травление, а также химическое или электрохимическое осветление. Матовое травление обычно проводят в щелочных ваннах специального химического состава. При этом поверхностный слой алюминия заданной толщины удаляется вместе с различными поверхностными дефектами, а поверхность становится матовой (рисунок 4).

 izmenenie-tolshchiny-pri-anodirovanii
Рисунок 4- Матовая и блестящая поверхность анодированного алюминия [3]

Матовая поверхность максимально рассеивает свет и делает «невидимыми» оставшиеся дефекты поверхности. Если готовая продукция должна иметь блестящую или зеркальную поверхность, то перед анодированием изделия подвергают химическому или электрохимическому осветлению. При этой процедуре с поверхности изделия удаляется алюминий и образуется очень гладкая поверхность с очень большой отражательной способностью.

Наполнение анодного покрытия

После анодирования профили или отправляют дальше по линии на окрашивание, или сразу направляют на наполнение пор, если это бесцветное анодирование. Операцию наполнения (или уплотнения) после бесцветного анодирования или цветного анодирования проводят затем, чтобы «закрыть», «закупорить» поры анодного покрытия. Эта операция является очень важной для обеспечения длительного сохранения внешнего вида анодированного изделия. После операции наполнения изделия при необходимости подвергают сушке, снимают с навесок и отправляют на приемку и упаковку.

izmenenie-tolshchiny-pri-anodirovaniiРисунок 5 – Гидротермическое наполнение анодного покрытия [2]

Контроль качества

Контроль толщины анодного покрытия

Обычно для приемо-сдаточного контроля качества анодированных алюминиевых профилей достаточно контроля внешнего вида, толщины анодного покрытия и качества наполнения. Толщина покрытия является одним из самых важных параметров и есть много методов ее измерения. Обычно толщину покрытия измеряют прибором, работающим на принципе вихревых токов. В спорных случаях применяют металлографические исследования поперечного сечения изделия.

Контроль наполнения анодного покрытия

Метод капли

Для быстрого контроля качества наполнения часто применяют один из вариантов так называемого «метода капли». В качестве контрольного или арбитражного испытания применяют методы потери массы образцов изделий.

Сущность неразрушающего «метода капли» заключается в оценке степени поглощения красителей анодированной поверхностью после того, как она была обработана соответствующим химическим реагентом. Различные варианты метода капли с предварительной кислотной обработкой поверхности устанавливают  стандарты ISO 2143:2010 (он же – EN ISO 2143:2010 и он же – бывший EN 12373-4) и ГОСТ 9.302-88.

Метод капли по ISO 2143:2010

Стандарт Qualonod [1] считает приемлемым степени (рейтинга) интенсивности пятна не ниже 2 (рисунок 6). Если рейтинг составляет 2, то стандарт требует выполнить испытания на потерю массы или выполнить повторное наполнение.

izmenenie-tolshchiny-pri-anodirovanii
Рисунок 6 – Критерии качества наполнения по методу капли согласно ISO 2143:2010

Метод капли по ГОСТ 9.031-74

Вариант метода капли без предварительной кислотной обработки c двумя вариантами материала капли – красителя или масла – дает ГОСТ 9.031-74.

Метод потери массы

Испытание на потерю массы основано на установленном факте, что не наполненное или недостаточно наполненное анодное покрытие быстро растворяется в кислотной среде, тогда как хорошо наполненное покрытие выдерживает длительное погружение без заметного воздействия на него. Варианты метода изложены в стандартах ISO 3210:2010 (он же – EN ISO 3210:2010 и он же – бывший EN 12373-7), а также ГОСТ 9.302-88 и ГОСТ 9.031-74.

Источники:

  1. Стандарт Qualanod (01.01.2018)
  2. TALAT 5203.
  3. Tom Hauge, Hydro Aluminium, IHAA Symposium, 2014, New York.

Анодирование алюминия: выбор раствора

Электролит

Процесс анодирования обычно происходит в растворе – электролите. В качестве электролита для анодирования алюминия применяют весьма большое количество химических растворов. Большинство электролитов являются кислотными, но известны и щелочные электролиты. Наибольший тоннаж анодирования производится в сернокислых растворах, однако другие кислоты также применяют в промышленном масштабе для получения анодных покрытий со специальными свойствами.

Хромовое анодирование

Хромовая кислота применялась в первом промышленном процессе анодирования в двадцатых годах прошлого столетия. Раствор содержит от 30 до 50 г хромового ангидрида CrOна литр. Напряжение возрастает до 40-50 В, плотность тока – в интервале от 0,1 до 0,5 А/дм2. Температура – около 40 °С. Анодное покрытие имеет небольшую толщину, от 3 до 4 мкм, и обычно матовый серый или коричневатый цвет. Хромовое анодное покрытие широко применяется, например, для обработки деталей самолетов по следующим причинам:

  •  Хорошая основа для последующего окрашивания.
  • В оксид переходит минимальное количество алюминия, поэтому толщина изделия почти не меняется – можно обрабатывать тонкие листовые детали.
  • Потеря усталостной прочности меньше, чем при сернокислом анодировании.
  • При попадании хромовой кислоты, например, в клепаные соединения или соединения нахлестом, угроза коррозии значительно меньше, чем при сернокислом анодировании.

Сернокислое анодирование алюминия

Защитное сернокислое анодирование применяется почти для  всех алюминиевых сплавов, декоративное – только для части сплавов. Так, ГОСТ 9.031-74 предписывает производить декоративное анодное покрытие только на изделиях из алюминия марок АД0 и АД1, сплавов АМц, АМг0,5, АМг2, АМг4, АД31, АД35, 1915 и 1935 по ГОСТ 4784-97.  Анодирование в серной кислоте дает полупрозрачное бесцветное покрытие толщиной до 35 микронов. Внешний вид покрытий сильно зависит от исходного качества поверхности алюминия.

QUALANOD предписывает следующие технологические параметры сернокислого анодирования: содержание серной кислоты – до 200 г/л (150-200 г/л), плотность тока для толщин 20 и 25 мкм – от 1,5 до 2,0 А/дм2, для толщины 15 мкм – от 1,4 до 2,0 А/дм2, а для толщин 5 и 10 мкм – от 1,2 до 2,0 А/дм2. Температура ванны анодирования должна быть не выше 21 °С для толщин 5 и 10 мкм, и не выше 20 °С – для толщин 15, 20 и 25 мкм [2].

Разновидностью сернокислого анодирования является так называемое «твердое анодирование». Его проводят при температуре в интервале от минус 5 °С до плюс 5 °С и действительно получают очень твердое покрытие.

Анодирование алюминия в растворе щавелевой кислоты

При анодировании в растворе щавелевой кислоты получают прозрачные твердые, несколько желтоватые покрытия, которые, особенно в Японии, применяют в строительстве зданий. Концентрация щавелевой кислоты в растворе составляет от 3 до 5 % (по массе), плотность тока – от 1 до 2 А/дм2, напряжение – от 40 до 60 В и температура – 18-20 °С. Анодное покрытие, получаемого в растворе щавелевой кислоты, отличается повышенной износостойкостью – в два раза выше, чем у обычного сернокислого. Этот процесс был первым из интегральных цветных покрытий, получившим признание.

Технические условия QUALANOD включают наряду с чисто сернокислым анодированием анодирование в серной кислоте с добавками щавелевой кислоты: содержание серной кислоты – до 200 г/л и щавелевой – около 7 г/л. Это дает, в частности, возможность держать температуру ванны анодирования при температуре до 24 °С, вместо более жестких 20 °С для покрытий толщиной 20 и 25 мкм для чисто сернокислого анодирования.

Анодирование алюминия в растворе фосфорной кислоте

Анодные покрытия, которые получают в растворе фосфорной кислоты, имеют поры большего размера, чем у обычного сернокислого анодного покрытия. Поэтому эти покрытия применяют в качестве основы при получении покрытий методом электрического осаждения металлов на алюминий, а также при подготовке поверхности алюминия к адгезивному соединению деталей при строительстве самолетов. Этот процесс известен также как процесс Боинга. Его основные параметры: концентрация фосфорной кислоты – 10-12 % (по массе), напряжение – 10-15 В, температура 21-24 °С.

Электролиты для интегрального цветного анодирования

Эти электролиты включают широкий ряд растворов органических кислот, обычно с небольшими добавками серной кислоты. Получаемые оксидные покрытия имеют удвоенную износстойкость по сравнению с обычными сернокислыми  покрытиями. Спектр цветов – от бледного золотистого к бронзе и далее до черного. Эти процессы активно применяются при производстве строительных изделий, таких как окна, входы в магазины и фасады зданий. Интегральные анодные покрытия очень стойкие к обесцвечиванию, что выгодно отличает их от адсорбционных цветных анодных покрытий.

Источники:
1. TALAT 5203
2. QUALANOD Specifications, edition 01.01.2015

Анодированный алюминий – что это, технология холодного и теплого анодирования

Современные приспособления, изготовленные из металла, очень сильно отличаются от тех, что делались 30-50 лет тому назад. Они стали лёгкими, устойчивыми к вредным воздействиям, минимально опасными для жизни. Анодированный алюминий занимает одно из ведущих мест среди металлов, которые применяются для изготовления таких приспособлений.

Анодированный алюминий давно и прочно занял место стали и чугуна там, где кроме прочности и устойчивости к внешним воздействиям требуются другие главные качества – лёгкость и пластичность. Он значительно легче стали, поэтому с успехом заменил её в десятках тысяч единиц продукции, используемых в самых разных областях – промышленности, медицине, туризме, спорте.

С появлением технологии анодирования к замечательным свойствам алюминия добавились результаты химической модификации – высокая коррозионная стойкость и сопротивляемость к механическим воздействиям.

вид анодированного слоя

Что такое анодирование

Процессом анодирования называется электролитическая химическая реакция металла с окислителем. Тонкий слой оксида наносится на металлическую поверхность, которая в процессе реакции исполняет роль анода. За счёт поляризации в электролитической проводящей среде тонкой оксидной плёнкой можно покрывать как чистые металлы, так и различные сплавы. Оксидный слой эффективно защищает от коррозии и выгорания при воздействии прямых солнечных лучей. Наиболее востребованы в промышленности подвергшиеся анодированию сплавы алюминия и магния.

 

 

Конечной целью анодирования является создание на поверхности листа алюминия так называемой АОП – анодной оксидной плёнки. Она выполняет две основные функции:

  1. Защита от внешних воздействий;
  2. Украшение.

Во втором случае в проводящую среду добавляются красители различных цветов со строго определённым химическим составом.

цвета алюминия после анодирования

Первыми внедрили в производство промышленное анодирование алюминия инженеры из Великобритании. Созданный таким способом лёгкий и прочный металл начали применять в авиационной промышленности. Позже появился стандарт анодирования металла, который успешно применяется в современном авиастроении. Он имеет номенклатурную маркировку DEF STAN 03-24/3.

В состав покрытия входят два компонента:

  • органический;
  • анодно-хромовый.

Краска, нанесённая в соответствии со стандартом, очень устойчива к истиранию и другим механическимповреждениям.

Технология анодирования

На сегодняшний день наибольшее распространение получил процесс сернокислого анодирования алюминия. Его суть в следующем:

  1. Деталь и катод, изготовленный из свинца, помещаются для очистки от примесей и масел в ванну с электролитом – серной кислотой h3 SO4. Показатели физических величин: плотность раствора – 1 200-1 300 г/л; плотность тока в процессе анодирования – 10-50 мА/см²; напряжение источника – 50-100 В.; температура электролита – 20-30 °C (при последующем окрашивании – не более 20 °C).
  2. Производится окончательная промывка в растворе каустика.
  3. На поверхности детали из алюминия создаётся тончайший оксидный слой.

Скорость роста анодного слоя на поверхности металла неравномерна и очень невысока. Оптимальное количество окрашенного окисла наносится по достижении плотности тока 1,5-1,6 А/дм². При меньших показателях слой получается практически бесцветным. Большие значения катодной плотности (отношения размера катода к величине обрабатываемой поверхности) вызывают затруднения при обработке массивных деталей – появление прогаров и растравливание. Оптимальная площадь катода – х2 по отношению к размеру обрабатываемой детали.

Также очень важно контролировать зажим и электрический контакт детали с подвеской.

Кроме серной кислоты в качестве электролита при анодировании могут использоваться другие вещества и соединения:

  • щавелевая кислота;
  • органические соединения и смеси;
  • ортофосфорная кислота.
  • хромовый ангидрид.

Технология процесса при этом не изменяется. Конечной целью при выборе электролитической среды является получение слоя с определёнными физическими характеристиками перед повторным окрашиванием.

 

 

Тёплое анодирование

Процесс тёплого анодирования осуществляется при температуре окружающей среды 15-20 °C. У деталей, обработанных таким способом, есть две отрицательные особенности:

  1. Не очень высокий показатель антикоррозионной стойкости. Контактируя с химически агрессивной средой или металлом, анодированный слой подвергается воздействию кислорода.
  2. Невысокая степень защиты от механических воздействий. Острым наконечником вполне реально нанести анодированному слою механическое повреждение.

Процесс тёплого анодирования состоит из шести этапов:

  • очистка поверхности детали от жира.
  • закрепление на подвеске.
  • анодирование до появления оттенка светло-молочного цвета.
  • промывка холодной водой.
  • окрашивание горячим раствором анилиновой краски.
  • выдержка анодированного металла после окраски в течение 30 минут.

Слои плёнки, полученной методом теплого анодирования, получаются исключительно красивыми. Такой алюминий лучше использовать в конструкциях, не подвергающихся резким внешним воздействиям. Кроме того, анодированный слой является отличной основой для повторного окрашивания из-за высочайшего показателя адгезии красителей. Нанесённая краска будет держаться очень долго.

Холодное анодирование

Технология холодного нанесения анодного слоя предусматривает обработку алюминия при температуре от -10 до +10 °C. Качество металла, обработанного таким образом, несравненно выше, чем при тёплом анодировании.

Алюминий получает отличные физические характеристики:

  • высокую прочность.
  • малую скорость растворения слоя.
  • большую толщину плёнки.

При холодном анодировании нужно обязательно осуществить следующие процедуры:

  • обезжиривание обрабатываемой поверхности.
  • помещение детали на подвеску.
  • анодирование до получения плотного оттенка.
  • промывка в воде с любой температурой.
  • закрепление анодного слоя на пару или в горячей дистиллированной воде.

Отличительной особенностью процесса является большое время принудительного охлаждения. После этого слой анодированного алюминия становится абсолютно невосприимчивым к воздействию агрессивных сред. Только титан спустя несколько десятков лет способен незначительно снизить физические характеристики полученного холодным способом анодированного алюминия.

плинтус

 

Покрытие характеризуется исключительной красотой и износостойкостью. У технологии есть только один минус: при повторной окраске можно пользоваться только неорганическими соединениями.

Для чего анодируют алюминий и как его применяют

Главная цель анодирования деталей, изготовленных из алюминия – повышение срока эксплуатации в условиях воздействия различных агрессивных сред.

Учитывая, что чистый алюминий обладает высоким сродством к кислороду, его коррозионная стойкость выше, чем у многих других лёгких металлов конструкционного назначения. Естественное окисление алюминия происходит при первом контакте с воздухом. Процесс же анодной обработки ещё больше увеличивает стремление обеих химических элементов создавать окислы, вступая в реакцию между собой.

Способность анодной плёнки отлично впитывать красители различного химического состава делают обработанный таким способом алюминий отличным декоративным материалом. Он широко применяется для внешней отделки интерьеров зданий и сооружений.

Незаменимы алюминиевые конструкции при создании:

  • рекламных конструкций для культурно-спортивных мероприятий, выставок и шоу.
  • информационных стендов для массовых акций, митингов, собраний.

Прекрасная светоотражающая способность анодированного алюминия сделала его незаменимым материалом при изготовлении дорожных знаков. Благодаря интерференции информация, нанесённая на знак при анодировании прекрасно видна автомобилистам в ночное время суток.

Рамы любительских велосипедов также изготавливаются из анодированных сплавов алюминия. На специальную одежду, которой пользуются велосипедисты в тёмное время суток, наносится тончайшая плёнка оксида алюминия. Благодаря этому силуэт легко разглядеть в темноте на почтительном расстоянии. С той же целью анодированный металл применяется при изготовлении отражающего слоя в прожекторных установках.

Отличные свойства анодированного алюминия позволяют использовать его для изготовления самого широкого круга номенклатуры деталей и узлов, применяемых в самых разных областях. Можно смело сказать: если принято решение изготовить что-то из обработанного таким способом металла, прочность и лёгкость конструкции не будет вызывать никаких сомнений!

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 – 0 голосов

ГОСТы, ОСТы, ТУ на гальванические покрытия

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *