Анодирование — это электрохимический процесс, при котором металлическая поверхность получает анодное оксидное покрытие, состоящее из оксида алюминия. В отличие от других видов защитных покрытий, процесс анодирования означает, что защитный слой полностью интегрирован с алюминиевым основанием, что предотвращает его скалывание или отслаивание. Анодирование используется в различных отраслях, таких как: имплантаты в медицинской индустрии, микроволновые печи и холодильники в электронике, а также лопасти роторов вертолетов в аэрокосмической промышленности, чтобы назвать лишь некоторые. Материалы, подходящие для анодирования, включают: алюминий, магний, цинк и титан.
В этой статье будет обсуждаться анодирование, как оно работает, его применения, совместимость материалов, а также его преимущества и недостатки.
Что такое анодирование?
Анодирование — это электрохимический процесс, используемый для создания защитного оксидного слоя на металлической поверхности. Этот металлический оксид образует защитное покрытие, которое является частью металла, а не отдельным слоем. Это создает защитный барьер, который является прочным и устойчивым к сколам. Металлы, которые можно окислять, включают: магний, алюминий, цинк, титан, ниобий и титановые сплавы.
Как работает анодирование?
Анодирование работает за счет использования электрохимического процесса для обработки голой металлической поверхности и создания коррозионностойкого и долговечного покрытия. В этом процессе металл погружается в кислотный электролит, и через ванну пропускается электрический ток от катодного стержня к аноду (обрабатываемому металлу). В результате этого атомы кислорода могут высвобождаться из электролита и присоединяться к поверхности металла, образуя металлический оксид.
Для чего используется анодирование?
Одной из основных причин анодирования является повышение коррозионной стойкости металла. Создавая оксидный слой на поверхности металла, кислород из окружающей среды не может достигнуть металла, что предотвращает коррозию. Процесс анодирования используется для защиты от коррозии благодаря своей долговечности. Образующийся в результате анодирования оксидный слой является частью металла, а не нанесенным покрытием. Это делает оксидный слой значительно прочнее и долговечнее, чем покрытия. Наконец, анодирование можно использовать для защиты металла при сохранении его размеров. Это связано с тем, что анодирование не значительно увеличивает толщину детали по сравнению с защитными покрытиями. Такой тонкий защитный слой достигается благодаря тому, что оксидный слой проникает в металл, поскольку обработка является частью металлического основания, а не наносимым покрытием.
В чем преимущества анодирования?
Существует несколько преимуществ анодирования металла, среди которых повышенная коррозионная стойкость. Анодирование создает оксидный слой, увеличивающий устойчивость металла к коррозии. Поскольку анодирование использует оксидный слой, он устойчив к ультрафиолетовому излучению, что обеспечивает более долговечное покрытие. Кроме того, анодирование не требует обслуживания, что идеально подходит для труднодоступных деталей. Наконец, анодирование химически стабильно и нетоксично, что хорошо для окружающей среды.
Каков процесс анодирования?
В процессе анодирования существует пять обязательных этапов и один дополнительный. Эти этапы подробно описаны ниже:
1. Очистка
Первый этап анодирования — очистка обрабатываемого металла. Первый шаг — удаление грязи и мусора с поверхности металла. Второй — обезжиривание поверхности. Это важно для равномерного формирования оксидного слоя по всей поверхности. Кроме того, металл можно химически травить, чтобы удалить очень тонкий слой материала и обеспечить свежую поверхность для связывания с кислородом. Травление создаст гладкую и однородную поверхность и устранит мелкие повреждения. Если этот этап пропустить, кислород из электролита не сможет сформировать оксидный слой, и часть металла останется необработанной или плохо анодированной.
2. Подготовка
После очистки оборудование необходимо подготовить для анодирования металла. Необходимо подготовить анодную ванну достаточного размера для размещения детали, которая будет анодирована, с выбранным кислотным раствором. Температура и концентрация кислотного раствора — ключевые параметры, которые нужно определить до начала процесса, поскольку они влияют на конечную толщину и свойства защитного слоя. Если эти условия не будут правильно подготовлены и процесс задержится, то недавно травленая поверхность металла начнет корродировать из-за кислорода в атмосфере. Кроме того, неправильная настройка параметров приведет к неправильной толщине анодного слоя.
3. Анодирование
Самый важный этап процесса. Деталь погружается в кислотный электролит. Катод в кислотной ванне обычно — алюминиевый лист, а обрабатываемая деталь становится анодом. Время анодирования, сила тока, температура кислоты и концентрация кислоты — все эти параметры влияют на толщину оксидного слоя. Контролируя параметры, можно своевременно извлечь деталь, чтобы обеспечить образование нужного оксидного слоя.
4. Необязательное окрашивание
Остаются поры от создания оксидного слоя, эти поры можно заполнить краской для окраски детали. Для этого деталь необходимо погрузить в краску на некоторое время, чтобы краска проникла в поры. Этот шаг является необязательным и служит только для эстетики детали, так как поры запечатываются на следующем этапе.
5. Запечатывание
Поры, образовавшиеся при анодировании деталей, необходимо закрыть, чтобы предотвратить коррозию. Для этого детали можно погрузить либо в кипящую воду, либо в холодный никелевый кислотный раствор. Это закроет поры, и если деталь была окрашена, это предотвратит вытекание краски. Этот шаг необходим для предотвращения проникновения оксидного слоя и утечки краски.
6. Контроль качества
Детали необходимо проверить, чтобы убедиться в успешности процесса. В рамках контроля качества проверяются такие параметры, как толщина оксидного слоя и качество поверхности. Также возможна визуальная проверка на наличие дефектов. Могут использоваться тесты сцепления для подтверждения полного прилегания анодированного слоя к основанию, а также тесты на коррозию для проверки соответствия характеристик. Без контроля качества любые сбои в процессе не будут обнаружены, и детали не будут соответствовать требованиям.
Какая организация устанавливает стандарты для анодирования?
Совет по анодированию алюминия (AAC) предоставляет различные контрольные процедуры, которые позволяют контролировать и регулировать правильность анодированного покрытия для конкретного применения. В стандарты AAC входят критерии качества, такие как однородность и плотность анодного слоя; стойкость к истиранию, коррозии и выцветанию; отражательная способность и четкость изображения; сцепление и запечатывание. В рамках тестирования применяются: весовые испытания, микроскопические исследования и диэлектрические тесты. Кроме того, компании, занимающиеся анодированием, могут получать сертификаты ISO (например, ISO 9001), подтверждающие соответствие их процессов установленным стандартам.
Сколько стоит анодирование?
Стоимость анодирования зависит от конкретной задачи. Цена, скорее всего, увеличится с ростом размера детали и требуемой толщиной анодного слоя. Также цена может варьироваться в зависимости от типа используемого металла, количества обрабатываемых деталей и использования дополнительных цветных красок. Стоимость анодирования может составлять от $2 до 120 за деталь, в зависимости от этих факторов.
Какие материалы подходят для анодирования?
Для анодирования подходят различные материалы. Этот процесс можно использовать для создания коррозионной стойкости или для улучшения эстетики. Ниже приведены шесть металлов, которые обычно подвергаются анодированию:
1. Магний
Магний — мягкий серебристо-белый земляной металл, восьмой по распространенности металл на Земле. Магний — один из самых легких конструкционных металлов с плотностью 1,737 г/см³, прочностью до 280 МПа и модулем 45 ГПа. Чистый магний имеет температуру плавления 650 °C, сплавы магния — разную температуру плавления в зависимости от состава. Коррозионная стойкость магния низкая и может ухудшаться при добавлении легирующих металлов, вызывающих межметаллическую коррозию. Главное преимущество магния — его легкий вес, что обеспечивает высокий показатель прочности к весу, однако его слабая стойкость к разрушению является недостатком. Поэтому магний и все его сплавы могут подвергаться анодированию для предотвращения коррозии. Стоимость магния до анодирования составляет $25 за кг.
магний
Магний. Источник изображения: Shutterstock.com/RHJPhtotos
2. Алюминий
Алюминий — один из самых распространенных металлов на Земле. Обладает легким серебристым внешним видом и известен своей низкой стоимостью и легкостью. Алюминий имеет плотность 2,71 г/см³, прочность до 570 МПа и модуль 70 ГПа. Температура плавления алюминия — 660 °C. Стойкость к коррозии у алюминия умеренная, но значительно улучшается при анодировании. Алюминий и все его сплавы могут подвергаться анодированию, что обычно и делается для защиты от коррозии. Преимущества алюминия — высокий показатель прочности к весу, низкая стоимость ($4 за кг) и возможность переработки. Недостатки — высокая теплопроводность, затрудняющая сварку, и низкая прочность по сравнению с металлами, такими как сталь или титан.
алюминий
Алюминий. Источник изображения: Shutterstock.com/BigTunaOnline
3. Цинк
Цинк — мягкий серебристый металл, который является 23-м по распространённости металлом на Земле. Плотность цинка составляет 7,11 г/см³, прочность достигает 200 МПа, а модуль упругости — 45 ГПа. Температура плавления цинка — 420 °C. Цинк — очень стабильный металл, поэтому обладает хорошими антикоррозийными свойствами. Цинк и его сплавы можно анодировать для эстетических целей и повышения коррозийной стойкости, однако это не широко распространено, так как цинк уже обладает высокой коррозийной стойкостью, а процесс анодирования цинка дорогой. Преимущества использования цинка — высокая долговечность, коррозийная стойкость и возможность переработки. Недостатки — хрупкость, низкая температура плавления и ограниченная доступность по сравнению с другими металлами. Стоимость цинка составляет 1ТП4Т3 за кг.
цинк
Цинк. Фото: Shutterstock.com/RHJPhtotos
4. Титан
Титан — это вид блестящего, твёрдого и прочного металла, встречающегося естественным образом в земле, и является девятым по распространённости элементом в земной коре. Плотность титана — 4,5 г/см³, минимальная предел прочности — около 240 МПа, модуль упругости — 120 ГПа. Температура плавления титана — 1 670 °C, температура кипения — 3 287 °C. Титан обладает отличной коррозийной стойкостью в морской воде и используется для защиты корпусов судов, подводных лодок и различных других конструкций в морской промышленности. Титан широко применяется как легирующий элемент с другими металлами, например, алюминием, железом и молибденом. Как чистый титан, так и его сплавы можно анодировать. Преимущества титана — высокая химическая стойкость, устойчивость к ржавчине и коррозии, лучший показатель прочности к весу среди металлов и исключительная долговечность. Основные недостатки — сложность обработки из-за его прочности и более высокая стоимость по сравнению с другими металлами, такими как железо, сталь и алюминий. Средняя цена титана за кг — примерно 1ТП4Т10.
титан
Титан. Фото: Shutterstock.com/RHJPhtotos
5. Ниобий
Ниобий — 33-й по распространённости металл на Земле, более распространён, чем свинец. Его плотность — 8,60 г/см³, прочность — 600 МПа, модуль — 103 ГПа. Температура плавления ниобия — 2 468 °C, что делает его очень термостойким. Ниобий — один из самых коррозионно-устойчивых металлов благодаря естественно образующемуся оксидному слою, который часто создаётся искусственно методом анодирования. В ювелирных изделиях ниобий анодируют для получения различных цветов. Ниобий и все его сплавы можно анодировать. Преимущества ниобия — высокая коррозийная и температурная стойкость. Недостаток — высокая стоимость. Цена ниобия — 1ТП4Т57 за кг.
ниобий
Ниобий. Фото: Shutterstock.com/Bjoern Wylezich
6. Сплавы тантала
Тантал — один из самых редких металлов, поэтому сплавы тантала встречаются очень редко. Тантал очень тяжелый, его плотность — 16,65 г/см³, прочность — 172 МПа, модуль — 27 ГПа. Температура плавления тантала очень высокая — 2 996 °C. Тантал обладает исключительной коррозийной стойкостью благодаря естественно образующемуся оксидному слою. Этот слой обычно создаётся искусственно методом анодирования для повышения коррозийной стойкости тантала и его сплавов. Основные преимущества тантала — высокая коррозийная и температурная стойкость. Недостатки — высокая масса и стоимость. Цена тантала — 1ТП4Т121 за кг, что делает его одним из самых дорогих металлов.
тантал
Тантал. Фото: Shutterstock.com/Bjoern Wylezich
Также существует ряд материалов, которые нельзя анодировать, включая все неметаллы, такие как дерево, композиты и пластики. Кроме того, железо или любые железосодержащие металлы, такие как сталь, также не подлежат анодированию.
В каких отраслях используют анодирование?
Множество отраслей используют анодирование для защиты поверхности готовых изделий от коррозии и царапин, обеспечивая один из самых долговечных видов отделки поверхности, а также улучшая эстетический вид. В строительной и архитектурной сферах анодирование применяется, например, в эскалаторах, дверных и оконных рамах, навесах и поручнях. Пример здания, облицованного анодированным алюминием — здание Уиллис-Тауэр в Чикаго. Автомобильная промышленность использует анодирование для рам, колес, поршней и бамперов. В аэрокосмической индустрии — для лопастей вертолётных роторов, корпусов авионных систем, приборных панелей, спутниковых компонентов и обшивок воздушных корпусов. В электронике и потребительских товарах анодирование применяется на холодильниках, стиральных машинах, сушилках, телевизорах, микроволновых печах, камерах и косметике, такой как плойки для волос. Военные и оборонные отрасли используют анодирование для продукции, такой как прицелы для оружия. Аналогично, в спортивных товарах и рекреационной индустрии анодируют алюминий для защиты и эстетики, например, в бейсбольных битах, мачтах парусных лодок, палаточных стойках и гольф-картах. Наконец, в медицинской и здравоохранительной сферах анодирование используют для металлов в медицинских приборах, таких как хирургические инструменты, имплантаты и протезы.
Как выбрать лучшего производителя анодирования?
При выборе лучшего производителя анодирования необходимо учитывать различные факторы:
Уровень опыта и профессионализма: это критически важно и прямо пропорционально уровню понимания оборудования и процесса, необходимого для получения высококачественных результатов.
Обеспечение качества: лучшие производители должны иметь комплексную систему измерения контроля качества, которая включает регулярные инспекции и проведение испытаний готовой продукции. Это обеспечит наилучшее качество конечного продукта и соответствие требованиям клиента.
Возможности и услуги: оба фактора влияют на выбор производителя, обладающего необходимыми навыками и опытом для удовлетворения потребностей клиента.
Настройка и варианты гибкости: необходимо учитывать баланс между высококачественными услугами, адаптированными к индивидуальным требованиям, и сохранением конкурентоспособных цен. Важно сравнить предложения нескольких анодирующих компаний перед выбором, чтобы обеспечить наилучшее соотношение цена-качество.
Коммуникация и поддержка: оба аспекта важны, поскольку уровень обслуживания клиентов (готовность отвечать на вопросы, оперативность, качество коммуникации и т.д.) напрямую влияет на опыт клиента и удобство всего процесса.
Экологические практики: этичный производитель, заботящийся об окружающей среде, придерживается более высоких стандартов и может иметь более стабильную репутацию. Эффективное использование материалов и переработка металлов помогают снизить затраты и положительно влияют на окружающий мир.
Расположение производителя и логистика: важно учитывать доставку готового анодированного изделия, так как это может повлиять на возможность соблюдения жестких сроков проекта.
Репутация и рекомендации: важны при выборе лучшего анодирующего производителя, поскольку их опыт выполнения качественной работы для клиентов дает уверенность в доверии к ним и их продукции.
Потенциал долгосрочного партнерства: наличие надежного производителя, понимающего индивидуальные требования, делает каждый проект более беспрепятственным.
Кто лучшие поставщики анодирования?
В России есть множество поставщиков анодирования, которые могут удовлетворить ваши потребности, эти поставщики доступны на платформе XTJ через платформу поиска. Некоторые из лучших производителей анодирования включают: Techmetals Inc., Sapphire Metal Finishing, Mills Metal Finishing, Certified Metal Finishing и US Anodize.
В чем недостатки анодирования?
Несмотря на некоторые недостатки, главным из них считается более высокая начальная стоимость по сравнению с другими способами защиты поверхности металла (например, порошковым покрытием). Это связано с необходимостью специализированных процессов и оборудования, а также затратами времени на предварительную обработку. Перед анодированием изделие должно пройти подготовку поверхности для обеспечения чистоты. Это занимает время и может потребовать дополнительных затрат на приобретение оборудования и химикатов. Это может стать существенным недостатком, если производитель обрабатывает невысокий объем продукции. Другие недостатки включают вариации цвета и оттенка, так как очень трудно добиться идеальной однородности в большой партии анодированных металлических деталей.
Является ли анодирование тем же, что и покрытие?
Нет, анодирование не является тем же, что и покрытие. Хотя оба метода создают защитный слой для металлического изделия, процесс очень отличается, и каждый метод имеет свои плюсы и минусы. Анодирование — это электрохимический процесс, создающий защитный слой оксида для защиты металлической поверхности. В отличие от покрытого слоя, анодирование создает слой, который фактически является частью металлического изделия и поэтому не может отслаиваться или трескаться. Это достигается погружением изделия в электролитический раствор и применением электрического тока для формирования слоя алюминиевого оксида на поверхности. Порошковое покрытие, с другой стороны, наносится в виде сухого порошка на поверхность металла и затем нагревается до затвердевания.
В чем разница между анодированием и покрытием?
Основные различия между анодированием и покрытием заключаются в следующем. Во-первых, у анодирования немного иной процесс отделки. Покрытие создает защитный слой поверх готового изделия, тогда как анодированная поверхность более интегрирована и становится частью готового изделия. Во-вторых, анодированная поверхность значительно тверже, чем покрытая. В-третьих, поскольку анодированные покрытия являются частью металла, а не слоем сверху, они не отслаиваются так, как это может происходить с покрытием. Наконец, при использовании анодирования можно добиться более глубокого металлического цвета по сравнению с покрытием. Еще один важный момент — анодирование традиционно выполняется на алюминии, тогда как покрытие можно наносить на более широкий спектр металлов.
XTJ является ведущим производителем OEM, который занимается предоставлением комплексных решений по изготовлению деталей из обработки алюминия 6061 от прототипа до производства. Мы гордимся тем, что являемся компанией с системой менеджмента качества, сертифицированной по ISO 9001, и стремимся создавать ценность в каждом клиентском взаимодействии. Мы достигаем этого через сотрудничество, инновации, улучшение процессов и исключительное мастерство.lication: Автомобильная промышленность, Велосипеды и мотоциклы, Двери и окна, Мебель, Бытовая техника, Газовые счетчики, Электроинструменты, LED-освещение, Детали медицинских инструментов и т.д.
