Anodizarea este un proces de pasivare electrolitică utilizat pentru a crește grosimea stratului de oxid natural de pe suprafața pieselor metalice.

Procesul se numește anodizare deoarece piesa care trebuie tratată formează electrodul anodic al unei celule electrolitice.Anodizarea crește rezistența la coroziune și uzură și oferă o aderență mai bună pentru grunduri și cleiuri de vopsea decât o face metalul gol.Filmele anodice pot fi, de asemenea, folosite pentru mai multe efecte cosmetice, fie cu straturi poroase groase care pot absorbi coloranții, fie cu straturi subțiri transparente care adaugă efecte de interferență a undelor luminoase reflectate.

Anodizarea este, de asemenea, utilizată pentru a preveni uzura componentelor filetate și pentru a face pelicule dielectrice pentru condensatoarele electrolitice.Filmele anodice sunt cel mai frecvent aplicate pentru a proteja aliajele de aluminiu, deși există procese și pentru titan, zinc, magneziu, niobiu, zirconiu, hafniu și tantal.Metalul de fier sau oțel carbon se exfoliază atunci când este oxidat în condiții micro-electrolitice neutre sau alcaline;adică, oxidul de fier (de fapt hidroxid feric sau oxid de fier hidratat, cunoscut și sub denumirea de rugină) se formează prin gropi anodici anodici și suprafețe catodice mari, aceste gropi concentrează anioni precum sulfatul și clorura accelerând metalul subiacent până la coroziune.Fulgii sau nodulii de carbon din fier sau oțel cu conținut ridicat de carbon (oțel cu conținut ridicat de carbon, fontă) pot provoca un potențial electrolitic și pot interfera cu acoperirea sau placarea.Metalele feroase sunt de obicei anodizate electrolitic în acid azotic sau prin tratare cu acid azotic fumant roșu pentru a forma oxid de fier (II, III) negru dur.Acest oxid rămâne conform chiar și atunci când este placat pe cablaj și cablajul este îndoit.

Anodizarea modifică textura microscopică a suprafeței și structura cristalină a metalului din apropierea suprafeței.Acoperirile groase sunt în mod normal poroase, astfel încât este adesea necesar un proces de etanșare pentru a obține rezistența la coroziune.Suprafețele din aluminiu anodizat, de exemplu, sunt mai dure decât aluminiul, dar au o rezistență scăzută până la moderată la uzură, care poate fi îmbunătățită cu creșterea grosimii sau prin aplicarea de substanțe de etanșare adecvate.Filmele anodice sunt în general mult mai puternice și mai aderente decât majoritatea tipurilor de vopsea și placare cu metal, dar și mai fragile.Acest lucru le face mai puțin susceptibile de a se crăpa și de a se desprinde din cauza îmbătrânirii și uzurii, dar mai susceptibile la crăpare din cauza stresului termic.

Tipuri de anodizare:

Anodizarea a fost utilizată pe scară largă în industrie de mult timp și poate fi rezumată în următoarele metode de clasificare:

În funcție de tipul de curent, există: anodizare cu curent continuu, anodizare cu curent alternativ și anodizare cu curent puls care poate scurta timpul de producție pentru a ajunge la grosimea necesară, stratul de film este gros, uniform și dens, iar rezistența la coroziune este îmbunătățită semnificativ. .

În funcție de electrolit, acesta este împărțit în: acid sulfuric, acid oxalic, acid cromic, acid mixt și anodizare naturală cu soluție de acid sulfonic organic.

În funcție de natura filmului, acesta este împărțit în: film obișnuit, film dur (film gros), folie de porțelan, strat de modificare strălucitor, strat de barieră semiconductoare și alte anodizări.

Aplicarea metodei de anodizare cu acid sulfuric în curent continuu este cea mai comună, deoarece are tratament de anodizare potrivit pentru aluminiu și majoritatea aliajelor de aluminiu;stratul de film este gros, dur și rezistent la uzură, iar după etanșare se poate obține o rezistență mai bună la coroziune;Stratul de film este incolor și transparent, cu capacitate puternică de adsorbție și ușor de colorat;tensiunea de procesare este scăzută, iar consumul de energie este scăzut;procesul de procesare nu trebuie să modifice ciclul de tensiune, ceea ce este propice pentru producția continuă și automatizarea operațiunii practice;acidul sulfuric este mai puțin dăunător pentru corpul uman decât acidul cromic, iar aprovizionarea este largă., preț scăzut și alte avantaje.

Înainte de a alege procesul de oxidare, ar trebui să înțelegeți materialul din aluminiu sau aliaj de aluminiu, deoarece calitatea materialului și diferența dintre ingrediente vor afecta direct calitatea produsului din aluminiu după anodizare.De exemplu, dacă există defecte precum bule, zgârieturi, exfoliere și rugozitate pe suprafața aluminiului, toate defectele vor fi încă dezvăluite după anodizare.Compoziția aliajului are, de asemenea, un impact direct asupra aspectului suprafeței după anodizare.De exemplu, aliajul de aluminiu care conține 1-2% mangan este maro-albastru după oxidare.Odată cu creșterea conținutului de mangan din materialul de aluminiu, culoarea suprafeței după oxidare se schimbă de la maro-albastru la maro închis.Aliajele de aluminiu care conțin 0,6 până la 1,5% siliciu sunt gri după oxidare și alb gri când conțin 3 până la 6% siliciu.Cele care conțin zinc sunt opalescente, cele care conțin crom sunt aurii până la gri în nuanțe neuniforme, iar cele care conțin nichel sunt galben pal.În general, numai aluminiul care conține magneziu și titan care conțin mai mult de 5% aur poate obține un aspect incolor, transparent, strălucitor și curat după oxidare.

După selectarea materialelor din aluminiu și aliaje de aluminiu, este firesc să luăm în considerare alegerea unui proces de anodizare adecvat.În prezent, metoda de oxidare a acidului sulfuric, metoda de oxidare a acidului oxalic și metoda de oxidare a acidului cromic utilizate pe scară largă în țara noastră au fost toate introduse în detaliu în manuale și cărți, așa că este inutil să le repeți.Acest articol ar dori să ofere o scurtă introducere a unor noi tehnologii aflate în prezent în curs de dezvoltare în China, precum și a unor metode în țări străine.

1. Noua tehnologie de anodizare a fost dezvoltată în China

(1) Oxidarea rapidă a soluției mixte de acid oxalic-acid formic

Utilizarea amestecului de acid oxalic-acid formic se datorează faptului că acidul formic este un oxidant puternic, într-o astfel de baie, acidul formic accelerează dizolvarea stratului interior (stratul de barieră și stratul de barieră) al filmului de oxid, făcându-l astfel un strat poros. (adică stratul exterior al peliculei de oxid).Conductivitatea băii poate fi îmbunătățită (adică, densitatea de curent poate fi crescută), astfel încât pelicula de oxid să se poată forma rapid.În comparație cu metoda de oxidare cu acid oxalic pur, această soluție poate crește productivitatea cu 37,5%, poate reduce consumul de energie (consumul de energie al metodei de oxidare a acidului oxalic este de 3,32 kWh/m2, această metodă este de 2 kWh/m2) și poate economisi electricitate cu 40%.

Formula tehnologică este: acid oxalic 4-5%, acid formic 0,55%, AC trifazat 44±2 volți, densitate de curent 2-2,5A/d㎡, temperatură 30±2℃.

(2) Oxidarea acidă mixtă

Această metodă a fost încorporată oficial în standardul național japonez în 1976 și a fost adoptată de Japan North Star Nikkei Household Products Co., Ltd. Caracteristicile sale sunt că filmul se formează rapid, duritatea, rezistența la uzură și rezistența la coroziune a peliculei sunt mai mari decât cele ale metodei obișnuite de oxidare a acidului sulfuric, iar stratul de film este alb-argintiu, care este potrivit pentru imprimarea și colorarea produselor.După ce industria produselor din aluminiu din țara mea a vizitat Japonia, a fost recomandat pentru utilizare în 1979. Formula recomandată a procesului este: H2SO4 10~20%, COOHCOOH·2H2O 1~2%, tensiune 10~20V, densitate de curent 1~3A/d㎡ , temperatura 15~30℃, timp 30 minute.

(3) Oxidarea porțelanului

Oxidarea porțelanului folosește în principal acid cromic, acid boric și oxalat de titan de potasiu ca electroliți și folosește tensiune înaltă și temperatură ridicată pentru tratamentul electrolitic.Aspectul stratului de film este ca glazura de pe porțelan, care are rezistență ridicată la coroziune și rezistență bună la uzură.Stratul de film poate fi vopsit cu coloranți organici sau anorganici, astfel încât aspectul să aibă un luciu și o culoare deosebite.În prezent, este folosit mai ales în vase de gătit din aluminiu, brichete, pixuri de aur și alte produse și este foarte popular în rândul maselor.

(4) Oxidarea culorii Apărării Naționale

Oxidarea culorii apărării naționale este utilizată în principal în decorarea produselor militare din aluminiu, deci necesită protecție specială.Pelicula de oxid este verde militar, mată, rezistentă la uzură și durabilă și are o bună performanță de protecție.Procesul este următorul: în primul rând, acidul oxalic este oxidat pentru a forma un strat de film galben auriu, apoi anodizat cu o soluție de permanganat de potasiu 20g/l și H2SO41g/l.Fabrica de produse de aluminiu Shenyang a folosit acest proces pentru a produce ibrice militare și ustensile de gătit.

(5) Oxidare multicoloră

Udați stratul de oxid anodic vopsit, dar nesigilat, cu acid cromic sau acid oxalic pentru a răspândi CrO3.O parte din suprafața produsului vopsit se va estompa după umezirea cu CrO3.Adăugați acid oxalic sau crom în orice parte a produsului, după cum este necesar.Spălarea cu acid poate opri, în general, reacția cu imaginea.Apoi vopsiți a doua culoare sau repetați procedurile de ștergere cu CrO3, spălare, vopsire etc., iar modelele precum florile și norii pot apărea după cum este necesar.În prezent, este folosit mai ales în căni de aur, căni de apă, cutii de ceai, brichete și alte produse.

(6) Procesul de vopsire a modelului de marmură

Produsul oxidat este mai întâi vopsit cu prima culoare de bază, uscat și apoi scufundat în apă cu ulei care plutește la suprafață.Când este ridicat sau scufundat, uleiul și apa se vor lăsa în mod natural, făcând stratul de peliculă neregulat.Contaminat cu grăsimi.La revopsirea celei de-a doua culori, părțile peliculei de oxid care sunt pătate cu grăsime nu vor fi vopsite, iar părțile fără grăsime vor fi vopsite cu a doua culoare, formând un model neregulat ca un model de marmură.Această metodă poate fi văzută în articolele tovarășului Zhou Shouyu de la Fabrica de cuțite Yangjiang, deținută de stat Guangdong („Electroplating and Finishing”, nr. 2, 1982).

(7) Gravare chimică și oxidare

După lustruire mecanică și degresare, produsele din aluminiu sunt acoperite cu agent de mascare sau fotosensibile și apoi gravate chimic (gravare cu fluorură sau sare de fier) ​​după uscare pentru a forma un model concav-convex.După lustruire electrochimică și anodizare, prezintă un model de suprafață cu un puternic simț al corpului, care este comparabil cu aspectul suprafeței oțelului inoxidabil.Acum este folosit mai ales în pixuri de aur, cutii de ceai și ecrane.

(8) Oxidare anodică rapidă la temperatura camerei

De obicei, oxidarea H2SO4 necesită echipamente de răcire, care consumă multă energie electrică.După adăugarea acidului α-hidroxipropionic și a glicerolului, dizolvarea filmului de oxid poate fi inhibată, astfel încât oxidarea să poată fi efectuată la temperatură normală.În comparație cu metoda obișnuită de oxidare a acidului sulfuric, grosimea filmului poate fi mărită de 2 ori.Formula recomandată a procesului este:

H2SO4 150~160g/l

CH3CH(OH)COOH 18ml/l

CH2OHCHOHCH2OH 12ml/l

Densitatea curentului 0,8~12A/d㎡

Tensiune 12-18 volți

Temperatura 18~22℃

(9) Metoda de oxidare chimică (cunoscută și sub numele de film de oxid conductiv)

Rezistența la coroziune a peliculei este apropiată de cea a peliculei anodizate cu acid sulfuric.Filmul de oxid conductiv are o rezistență mică de contact și poate conduce electricitatea, în timp ce filmul de oxid anodic H2SO4 nu poate conduce electricitatea datorită rezistenței sale mari de contact.Rezistența la coroziune a peliculei de oxid conductiv este mult mai puternică decât cea a placajului cu cupru, argint sau cositor pe aluminiu.Dezavantajul este că stratul de film nu poate fi lipit, se poate folosi doar sudarea în puncte.Formula recomandată a procesului este:

CrO3 4g/l, K4Fe(CN)6·3H2O 0,5g/l, NaF 1g/l, temperatura 20~40℃, timp 20~60 secunde.

În ultimii ani, tratarea suprafeței materialelor din aluminiu s-a dezvoltat rapid la nivel internațional.Unele procese vechi care costă forță de muncă, electricitate și resurse au fost reformate, iar unele procese și tehnologii noi au fost utilizate pe scară largă în producția industrială. Iată metodele tipice de creștere:

(1) Metoda de anodizare de mare viteză

Procesul de anodizare de mare viteză reduce în principal impedanța electrolitului prin modificarea compoziției soluției electrolitice, permițând astfel anodizarea de mare viteză cu o densitate de curent mai mare.Soluția vechiului proces folosea o densitate de curent de 1A/d㎡ pentru a forma o peliculă cu o viteză de 0,2 până la 0,25μ/min.După utilizarea acestei noi soluții de proces, chiar dacă densitatea de curent de 1A/d㎡ a fost încă utilizată, viteza de formare a filmului ar putea fi îmbunătățită.Creșteți la 0,4 ~ 0,5μ/min, scurtați foarte mult timpul de procesare și îmbunătățiți eficiența producției.

(2) Metoda tip Tomita (oxidare de mare viteză).

Metoda Tomita este mult mai scurta decat vechiul proces, iar eficienta productiei poate fi crescuta cu peste 33%.Această metodă nu este potrivită numai pentru filmul obișnuit de oxid anodic, ci și pentru oxidarea filmului dur.

Dacă urmează să fie produs un film dur, acesta se realizează prin reducerea temperaturii soluției, iar viteza de formare a filmului este aproximativ aceeași cu cea enumerată în tabelul de mai sus.Relația dintre duritatea filmului și temperatura soluției este următoarea:

10℃——Duritate 500H, 20℃——400H, 30℃——30H

(3) Film rubin

Procesul de formare a unui film de rubin pe suprafața aluminiului este un proces nou.Culoarea filmului poate fi comparabilă cu cea a rubinului artificial, astfel încât efectul decorativ este excelent, iar rezistența la coroziune și rezistența la uzură sunt de asemenea bune.Aspectul diferitelor culori poate fi preparat și prin diferite tipuri de oxizi de metal conținute în soluție.Metoda de proces este următoarea: În primul rând, utilizați acid sulfuric 15% pentru oxidarea anodică, densitatea de curent utilizată este 1A/d㎡, iar timpul este de 80 de minute.După ce o scoateți, piesa de prelucrat poate fi scufundată în soluții de (NH4)2CrO4 de diferite concentrații în funcție de cerințele de adâncime a culorii, temperatura este de 40 ℃ și timpul este de 30 de minute, în principal pentru a lăsa ionii metalici să intre în poros. sursa orificiului filmului de oxid anodic.Apoi adăugați sulfat acid de sodiu (1 g greutate moleculară), sulfat acid de amoniu (1,5 g greutate moleculară), temperatura este de 170 ℃, densitatea curentului este de 1A/d㎡, după tratamentul de mai sus, un rubin fluorescent violet-roșu și intermitent se poate obține film.Dacă imersia este Fe2(CrO4)3, Na2CrO4, filmul rezultat este albastru cu fluorescență violet intens.

(4) Colorare electrolitică prin metoda Asada

Colorarea electrolitică prin metoda Asada constă în a face ca cationii metalici (săruri de nichel, săruri de cupru, săruri de cobalt etc.) să pătrundă în fundul orificiilor filmului de oxid după anodizare, prin electroliza curentului electric, colorând astfel.Acest proces s-a dezvoltat rapid în ultimii ani, în principal pentru că se poate obține tonuri de bronz și negru, care sunt binevenite de industria construcțiilor.Culoarea are rezistență la lumină foarte stabilă și poate rezista, de asemenea, la condiții meteorologice dure.În comparație cu metoda de colorare naturală, acest proces poate economisi energie electrică.Aproape toate profilele de aluminiu pentru construcții în Japonia au fost colorate prin această metodă.Tianjin, Yingkou, Guangdong și alte locuri din țara mea au introdus, de asemenea, o astfel de tehnologie și un set complet de echipamente.Unele unități din Guangdong au testat cu succes și aplicate în producție.

(5) Metoda de colorare naturală

Metoda de colorare naturală este completată de o singură electroliză.Există, de asemenea, mai multe tipuri de soluții, inclusiv acid sulfosalicilic și acid sulfuric, acid sulfotitanic și acid sulfuric și acid sulfosalicilic și acid maleic.Deoarece majoritatea metodelor naturale de colorare folosesc acizi organici, filmul de oxid este relativ dens, iar stratul de film are o rezistență excelentă la lumină, rezistență la uzură și rezistență la coroziune.Dar dezavantajul acestei metode este: pentru a obține o culoare bună, compoziția materialului din aliaj de aluminiu trebuie să fie strict controlată.