Anodisoitu pinnoite: mikä se on, missä sitä levitetään, miten se valmistetaan

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Anodisointi on elektrolyyttinen prosessi, jota käytetään lisäämään luonnonoksidikerroksen paksuutta tuotteiden pinnalla. Tämä tekniikka on saanut nimensä, koska prosessoitua materiaalia käytetään anodina elektrolyytissä. Tämän toimenpiteen seurauksena materiaalin korroosion- ja kulumiskestävyys paranee ja pinta valmistetaan myös pohjamaalin ja maalin levitystä varten.

Lisäsuojakerrosten levitys metallin anodisoinnin jälkeen tapahtuu paljon paremmin kuin alkuperäinen materiaali. Itse anodisoitu pinnoite voi olla levitystavasta riippuen huokoinen, hyvin väriaineita imevä tai ohut ja läpinäkyvä, korostaa alkuperäisen materiaalin rakennetta ja heijastaa hyvin valoa. Muodostunut suojakalvo on dielektrinen, eli se ei johda sähkövirtaa.

Miksi tämä on tehty

Anodisoitua viimeistelyä käytetään tarvittaessatarjoavat suojan korroosiota vastaan ja estävät mekanismien ja laitteiden kosketuksissa olevien osien lisääntyneen kulumisen. Muiden metallien pintasuojausmenetelmien joukossa tämä tekniikka on yksi halvimmista ja luotettavimmista. Yleisin anodisoinnin käyttötarkoitus on alumiinin ja sen seosten suojaaminen. Kuten tiedätte, tällä metallilla, jolla on sellaisia ainutlaatuisia ominaisuuksia kuin keveyden ja lujuuden yhdistelmä, on lisääntynyt korroosionherkkyys. Tämä tekniikka on kehitetty myös useille muille ei-rautametalleille: titaanille, magnesiumille, sinkille, zirkoniumille ja tantaalille.

Jotkin ominaisuudet

Tutkittava prosessi muuttaa pinnan mikroskooppisen tekstuurin lisäksi myös metallin kiderakennetta suojakalvon rajalla. Eloksoidun pinnoitteen suurella paksuudella itse suojakerroksella on kuitenkin yleensä merkittävä huokoisuus. Siksi materiaalin korroosionkestävyyden saavuttamiseksi tarvitaan sen lisätiivistys. Samalla paksu kerros lisää kulutuskestävyyttä, paljon enemmän kuin maalit tai muut pinnoitteet, kuten ruiskutus. Pinnan lujuuden kasvaessa siitä tulee hauraampaa, eli herkempää halkeilulle lämpö-, kemiallisista ja iskuhalkeiluista. Anodisoidun pinnoitteen halkeamat leimaamisen aikana eivät ole harvinaisia, eivätkä kehitetyt suositukset aina auta tässä.

Keksintö

Ensin dokumentoituanodisoinnin käyttö tapahtui vuonna 1923 Englannissa vesilentokoneen osien suojaamiseksi korroosiolta. Aluksi käytettiin kromihappoa. Myöhemmin oksaalihappoa käytettiin Japanissa, mutta nykyään useimmissa tapauksissa klassista rikkihappoa käytetään anodisoidun pinnoitteen luomiseen elektrolyytin koostumukseen, mikä vähentää merkittävästi prosessin kustannuksia. Teknologiaa parannetaan ja kehitetään jatkuvasti.

Alumiini

Anodisoitu parantamaan korroosionkestävyyttä ja valmistamaan maalausta varten. Ja myös käytetystä tekniikasta riippuen joko karheuden lisäämiseen tai sileän pinnan luomiseen. Samanaikaisesti anodisointi itsessään ei pysty merkittävästi lisäämään tästä metallista valmistettujen tuotteiden lujuutta. Kun alumiini joutuu kosketuksiin ilman tai minkä tahansa muun happea sisältävän kaasun kanssa, metalli muodostaa luonnostaan 2-3 nm paksuisen oksidikerroksen pinnalle, ja seoksilla sen arvo on 5-15 nm.

Anodisoidun alumiinipinnoitteen paksuus on 15-20 mikronia, eli ero on kaksi suuruusluokkaa (1 mikroni vastaa 1000 nm). Samanaikaisesti tämä luotu kerros jakautuu suhteellisesti tasaisesti pinnan sisä- ja ulkopuolelle, eli se lisää osan paksuutta ½ suojakerroksen koosta. Vaikka anodisointi tuottaa tiiviin ja tasaisen pinnoitteen, siinä olevat mikroskooppiset halkeamat voivat johtaa korroosioon. Lisäksi itse pintasuojakerros on alttiina kemialliselle hajoamiselle.johtuen altistumisesta ympäristölle, jossa on korkea happamuus. Tämän ilmiön torjumiseksi käytetään tekniikoita, jotka vähentävät mikrohalkeamien määrää ja lisäävät vakaampia kemiallisia alkuaineita oksidikoostumukseen.

Hakemus

Koneistettuja materiaaleja käytetään laaj alti. Esimerkiksi ilmailussa monet rakenneosat sisältävät tutkittavia alumiiniseoksia, sama tilanne on laivanrakennuksessa. Anodisoidun pinnoitteen dielektriset ominaisuudet määräsivät sen käytön sähkötuotteissa. Jalostetusta materiaalista valmistettuja tuotteita löytyy erilaisista kodinkoneista, kuten soittimista, valoista, kameroista, älypuhelimista. Jokapäiväisessä elämässä käytetään anodisoitua rautapinnoitetta, tarkemmin sanottuna sen pohjia, mikä parantaa merkittävästi sen kuluttajaominaisuuksia. Ruoanvalmistuksessa voidaan käyttää erityisiä teflonpinnoitteita estämään ruoan palaminen. Yleensä tällaiset keittiövälineet ovat melko kalliita. Kuitenkin anodisoimaton alumiininen paistinpannu pystyy tarjoamaan ratkaisun samaan ongelmaan. Samalla halvemmalla. Rakentamisessa profiilien anodisoitua pinnoitetta käytetään ikkunoiden asennukseen ja muihin tarpeisiin. Lisäksi värikkäät yksityiskohdat herättävät suunnittelijoiden ja taiteilijoiden huomion, niitä käytetään erilaisissa kulttuuri- ja taide-esineissä ympäri maailmaa sekä korujen valmistuksessa.

Teknologia

Erikoisgalvanointiliikkeet jateollisuudenaloja, joita pidetään "likaisina" ja haitallisina ihmisten terveydelle. Siksi joissakin lähteissä mainostettuja suosituksia kotona tapahtuvasta prosessista tulee noudattaa äärimmäisen varovaisesti kuvattujen tekniikoiden näennäisestä yksinkertaisuudesta huolimatta.

Anodisoitu pinnoite voidaan tehdä monella tapaa, mutta yleinen periaate ja työjärjestys säilyvät klassisena. Samaan aikaan saadun materiaalin lujuus ja mekaaniset ominaisuudet riippuvat itse asiassa itse lähdemetallista, katodin ominaisuuksista, virranvoimakkuudesta ja käytetyn elektrolyytin koostumuksesta. On syytä korostaa, että toimenpiteen seurauksena pinnalle ei levitetä ylimääräisiä aineita, vaan suojakerros muodostuu muuntamalla itse lähdemateriaalia. Galvanoinnin ydin on sähkövirran vaikutus kemiallisiin reaktioihin. Koko prosessi on jaettu kolmeen päävaiheeseen.

Ensimmäinen vaihe - valmistelu

Tässä vaiheessa tuote puhdistetaan perusteellisesti. Pinta on rasvaton ja kiillotettu. Sitten on niin sanottu etsaus. Se suoritetaan laittamalla tuote emäksiseen liuokseen, jonka jälkeen se siirretään happamaan liuokseen. Nämä toimenpiteet suoritetaan huuhtelulla, jonka aikana on erittäin tärkeää poistaa kaikki kemikaalijäämät, myös vaikeapääsyiset alueet. Lopputulos riippuu pitkälti ensimmäisen vaiheen laadusta.

Toinen vaihe - sähkökemia

Tässä vaiheessa eloksoitu alumiinipinnoite todella luodaan. Huolellisesti valmistettu työkappaleripustetaan kiinnikkeisiin ja lasketaan kylpyyn, jossa on elektrolyyttiä, sijoitettuna kahden katodin väliin. Alumiinille ja sen seoksille käytetään lyijyä valmistettuja katodeja. Yleensä elektrolyytin koostumus sisältää rikkihappoa, mutta muita happoja voidaan käyttää, esimerkiksi oksaali-, kromihappoa, riippuen työstetyn osan tulevasta käyttötarkoituksesta. Oksaalihappoa käytetään eriväristen eristyspinnoitteiden luomiseen, kromihappoa käytetään monimutkaisen geometrisen muodon ja pienikokoisten reikien käsittelyyn.

Suojapinnoitteen luomiseen tarvittava aika riippuu elektrolyytin lämpötilasta ja virran voimakkuudesta. Mitä korkeampi lämpötila ja pienempi virta, sitä nopeampi prosessi. Tässä tapauksessa pintakalvo on kuitenkin melko huokoinen ja pehmeä. Kovan ja tiheän pinnan saamiseksi tarvitaan alhaisia lämpötiloja ja suurta virrantiheyttä. Sulfaattielektrolyytin lämpötila-alue on 0 - 50 astetta ja ominaisvirran voimakkuus on 1 - 3 ampeeria neliödesimetriä kohti. Kaikki tämän menettelyn parametrit on kehitetty vuosien aikana, ja ne sisältyvät asiaankuuluviin ohjeisiin ja standardeihin.

Kolmas vaihe - konsolidointi

Elektrolyysin päätyttyä anodisoitu tuote kiinnitetään, eli suojakalvon huokoset sulkeutuvat. Tämä voidaan tehdä laittamalla käsitelty pinta veteen tai erikoisliuokseen. Ennen tätä vaihetta osan tehokas maalaus on mahdollista, koska huokosten läsnäolo mahdollistaa hyvän imeytymisen.väriaine.

Anodisointitekniikan kehitys

Alumiinin pinnalle raskaan oksidikalvon saamiseksi kehitettiin menetelmä, jossa käytettiin monimutkaista eri elektrolyyttien koostumusta tietyssä suhteessa yhdistettynä sähkövirran tiheyden asteittaiseen kasvuun. Käytetään eräänlaista rikki-, viini-, oksaali-, sitruuna- ja boorihapon "cocktailia", ja prosessin virranvoimakkuus kasvaa vähitellen viisinkertaiseksi. Tämän vaikutuksen seurauksena suojaavan oksidikerroksen huokoisen kennon rakenne muuttuu.

Erityisesti on syytä mainita eloksoidun esineen värinmuutostekniikka, joka voidaan tehdä eri tavoin. Yksinkertaisinta on sijoittaa osa kuumaväriliuokseen välittömästi anodisoinnin jälkeen eli ennen prosessin kolmatta vaihetta. Värjäysprosessi käyttämällä lisäaineita suoraan elektrolyyttiin on hieman monimutkaisempi. Lisäaineet ovat yleensä eri metallien tai orgaanisten happojen suoloja, joiden avulla voit saada mitä monipuolisimman värivalikoiman - täysin mustasta melkein mihin tahansa väripaletin väriin.