процес на анодиране на алуминий

Яков Картамишев преди 2 години Преглеждания:

2 Ецването на алуминий и неговите сплави се извършва както в алкални, така и в киселинни разтвори, но разтварянето на филма Al (OH) 3 става по-добре в основи. След ецване и измиване се извършва неутрализация и избистряне в 15-20% разтвор на азотна киселина при t = 20-25 s, този процес се нарича декапитация. В линията за анодиране имаме една вана за обезмасляване и две вани за ецване. Ваната за ецване E6, където се извършва алкалното ецване, е по-дълго време от последващото алкално ецване в банята E0. Това е последвано от изплакване с топла вода, изплакване в две вани с каскадна система и допълнително напояване на частите с вода, когато суспензията напусне последната вана, като по този начин се осигурява висока степен на чистота на частите и се елиминира прехвърлянето на ецващия разтвор към анодизиращите вани. За да се получи декоративен ефект на огледална или полирана повърхност, след ецване и измиване се извършва процес на полиране. Има два метода за полиране - химически и електрохимичен. Методи за полиране Полиране Химично полиране Електрохимично полиране без hno3 с HNO3 HNO3 Силно лъскави повърхности, огледално полиране без hno3 Матирани гланцови повърхности Получаваме повърхности от просто лъскави до огледално лъскави Химическото полиране се извършва по два начина A) с помощта на азотна киселина, което води до силно лъскави повърхности или огледално полиране. Б) без използването на азотна киселина, получаваме матово-лъскави повърхности. Електрохимичното полиране става без участието на азотна киселина, получаваме повърхности от просто лъскави до огледално лъскави. След процес на полиранеследват и няколко измивни бани за пълно почистване на повърхността от остатъците от работния разтвор. Честно казано, трябва да се отбележи, че получаването на лъскави и огледални повърхности е възможно само ако преди това е извършен процесът E8 (предварително механично шлайфане и полиране на повърхността). Освен технологичния има и икономически аспект на този процес. Факт е, че процесът на химическо или електрохимично полиране е много скъп поради високата консумация на работния разтвор (гр. \ кв. М.), И в комбинация с разходите за предварителна обработка, разходите за обработка на единица площ са много високи. Следователно, като правило, процесът на полиране се използва за части с малка повърхност, като например мебелен обков.

4 Анодиране Структура на анодизирания слой Обработен алуминий Напречно сечение Оксиден слой Бариерен слой алуминий Време на анодиране Дебелина на оксидния слой Под действието на електрически ток водата се окислява до освобождаване на кислород. Кислородните аниони започват движението си към анода (към границата метал/оксид), за да реагират с алуминий, за да образуват оксид. На свой ред алуминиевите катиони започват движението си към катода (към интерфейса оксид/електролит), за да реагират с водата, за да образуват оксид. Новите оксиди са разположени от двете страни на бариерата. Дебелината на филма е пропорционална на плътността на тока (A/cm2). Приложеното напрежение нараства пропорционално на дебелината на оксида и при стайна температура. Порести филми - растат главно в разредена сярна киселина, обикновено 10%, но в производството се използват и фосфорна, хромна, оксалова и смес от неорганични и органични киселини. Общата черта на тезибаните способността да поддържат относително висока концентрация на алуминий в разтвора. Това е важно, тъй като по-голямата част от алуминия, който се окислява, не остава във филма и преминава в разтвор. Например, при анодиране в сярна киселина около 60% от окисления алуминий остава във филма, а останалата част преминава в разтвор. Лесно могат да се получат порести филми с дебелина 100 nm. Това е 100 пъти повече от най-дебелото защитно фолио. Няма нужда от високо напрежение за създаване на дебел порест филм поради уникалната му структура. Оксидът има клетъчна структура, в центъра на всяка клетка има пора. Размерите на клетките и порите зависят от състава на ваната, температурата и напрежението. При изключително висока плътност на тока се образуват фини пори. Диаметърът на клетката е в диапазона от nm, диаметърът на порите обикновено е 1/3 до ½ от диаметъра на клетката. Плътност на клетъчната популация от 10 до повече от 100 на μm2. Съотношението може да достигне дори 1000:1.

5 Чрез промяна на температурата на разтвора в анодизиращата вана можем да получим различна структура на слоя: - намаляване на температурата с 10 ° C води до твърда анодизация - обикновено се получава в сярна киселина при ниска температура. Получават се покрития с големи клетки и малък диаметър на порите. Покритието е много твърдо и издръжливо. - повишаването на температурата води до увеличаване на порите, което е добре за последващото оцветяване на оксидния филм. Финалната обработка се състои от два основни процеса - оцветяване и уплътняване. Довършителни процеси Анодиране Двуетапен процес на боядисване Не Без боядисване Процес на злато боядисване Багрене с органично багрило Не Без боядисване запечатванедруги вещества. Има различни начини за оцветяване на анодизирания слой. Потапянето на анодизираната плоча в разтвора на багрилото води до интензивно оцветяване на плочата от всички страни. За това се използват водни или органични разтвори на багрила. В този случай молекулите на багрилото трябва да са по-малки от размера на порите на анодизирания слой. Средният диаметър на порите на анодизирания слой е 0,075 микрона. Тъй като диаметърът на молекулите на бялото багрило надвишава размера на порите, бялото оцветяване не е възможно. Има три вида оцветяване на анодизирани части: 1. Химично оцветяване 2. Електролитно

6 3. Двуетапен процес на химическо и електрохимично боядисване Продуктът се боядисва след анодизиране и няколко измивания, температурата на ваната зависи от цвета на багрилото и обикновено е 55-65C. Някои бои могат да се използват при стайна температура, но устойчивостта на атмосферни влияния на такива покрития е лоша. Оцветяващият пигмент (метален комплекс с багрила) може да бъде органичен и неорганичен. Тези пигменти проникват само във външната част на порите на анодизирания оксид и следователно оксидните покрития, оцветени с такива багрила, нямат същата дълбочина на цвета като покритията, получени чрез електролитно боядисване, където пигментът се отлага в дъното на порите на анодизирания филм (обикновено калай или никел). Отлагането на метал променя оптичните свойства на покритието, като за постигане на желания цвят се контролира дебелината на нанесения метал. Такива покрития имат отлична висока стабилност в сравнение с обикновеното боядисване. Вече могат да се постигнат много цветове, като синьо, червено, жълто, зелено и черно. Химическото оцветяване е значително подобрено през последните години, но досега не постига същата стабилност, както приизползвайки други методи. Химическото оцветяване трябва да бъде ограничено до вътрешна употреба, т.е. Частите трябва да се използват само на закрито. Електролитното боядисване също е двуетапен процес. Извършва се чрез потапяне на продуктите във вана за оцветяване след анодизиране и измиване. Разликата от химическото оцветяване е прилагането на електрически ток. Багрилото също е различно. Възможно е да се използва както постоянен, така и променлив ток. Електролитът за боядисване обикновено се състои от киселина с добавка на никел, калай, кобалт или меден сулфат. Под въздействието на електрически ток метални частици се поставят на дъното на анодизираните пори, след което порите се уплътняват. pH на разтвора между 1 и 5,5 (в зависимост от металните йони), плътност на тока между 0,1 и 0,5A/dm2 и напрежение между 5 и 20 V. Температура между 15 и 35C. Получават се светлокафяви, кафяви, розови, червено-кафяви и черни покрития. Такива покрития се използват добре на улицата. Процесът на запечатване е затварянето на анодизираните пори. Както при всеки процес, уплътняването изисква предварителна подготовка, състояща се от няколко измивания. Разграничете горещо и студено запечатване. В процеса на уплътняване порите се затварят и багрилото се изолира от външната среда и става недостъпно за агресивните компоненти на околната среда. Правилно анодизираният и втвърден оксиден слой също е много устойчив на абразия. Превръщането е придружено от увеличаване на обема и се образуват своеобразни мостове, които затварят порите. Този процес се обяснява с факта, че алуминиевият оксид адсорбира гореща вода и обемът се увеличава. Ако температурата е твърде ниска, тогава се образуват меки и по-малко издръжливи покрития. Много е важно водата във ваната за тюлени да е много чиста.

7 Студен процесуплътнения NiF2 NiF2 Оксиден слой пори NiF2 Бариерен слой алуминий Увеличен анодизиран слой Процесът на студено запечатване се извършва при по-ниска температура от преобразуването при горещо запечатване, което се извършва при 95 C. Високата цена на електроенергията накара много компании да търсят начини за намаляване на тези разходи. Системите за студено уплътнение съдържат флуорид и силициеви съставки в присъствието на никелови соли и често водно-алкохолни смеси. Водно-алкохолните разтворители намаляват разтворимостта на солите и допринасят за отлагането в порите на анодизирания филм. Порите са запушени с никелови соли, флуориди или силикати. Типичните разтвори за студено запечатване съдържат никел и флуорид. Температура на студено запечатване около 30°C, време мин/микрон. На практика за постигане на високо качество се използват и двата процеса, последователно първо студено, а след това горещо пресоване. Тук процесът на анодиране приключва, получаваме покритие с отлични оптични и технологични свойства. Анодизираните продукти могат да служат десетилетия, без да променят своите декоративни свойства. Защитните свойства на анодните филми са такива, че могат да предпазят частите от най-агресивните влияния. Тези забележителни свойства отдавна са оценени от производителите на автомобили, строителите, военните, производителите на самолети. Достатъчно е да се каже, че в развитите страни делът на анодизираните строителни профили значително надвишава дела на боядисаните (у нас, за съжаление, е точно обратното). В тази статия прегледахме само накратко основните етапи на този процес, в бъдеще планираме да говорим по-подробно за характеристиките на всеки от етапите на анодиране, възможни грешки и начини за подобряване на качеството на крайния продукт.