Как получить анодированный алюминий, технология анодирования

Алюминий, как и его сплавы (дюраль, магний-алюминий), ценится за легкий вес и хорошие антикоррозионные свойства. На поверхности алюминия появляется естественная оксидная пленка, которая защищает металл от негативного воздействия окружающей среды.

Как получить анодированный алюминий, технология анодирования

Толщина естественной оксидной пленки алюминия обычно варьируется в пределах 0,002-0,007 (мкм). Это весьма тонкий защитный слой, которого иногда не хватает, чтобы сделать алюминиевую деталь максимально надежной и долговечной.

Для заметного улучшения эксплуатационных характеристик алюминийсодержащих деталей на поверхности металла рекомендуется создавать так называемый анодированный слой. Ниже пойдет речь о том, как анодировать алюминий.

Благодаря анодированию алюминия на металлической поверхности создается защитный слой толщиной от 1-5 до 20-30 и даже 100 (мкм), что в тысячи и даже десятки тысяч раз толще естественной оксидной пленки.

Улучшение свойств алюминия при помощи анодирования осуществляется с 1923 года. Изначально технология анодирования алюминия предназначалась для судостроительной отрасли.

Анодированный алюминий – деталь из алюминия или алюминиевого сплава с улучшенной оксидной пленкой. В данном случае защитный оксидный слой формируется при погружении в электролит, под воздействием электрического тока.

На поверхности алюминиевой детали формируется оксидный слой большой толщины, что значительно повышает прочностные характеристики алюминия. Дополнительно возрастает стойкость к химическим агрессивным средам, увеличиваются диэлектрические свойства, повышается декоративная ценность алюминиевого изделия.

В обзоре будет рассмотрена технология анодирования алюминия.

Для чего предназначен анодированный алюминий

Следует начать с того, что анодированный слой может обладать различными свойствами. Характеристики оксидной пленки во многом зависят от типа электролита, температуры раствора и значений электрического тока (силы и напряжения).

Алюминий можно анодировать для достижения следующих целей:

  1. Создание декоративной поверхности
  2. Электрическая изоляция
  3. Повышение прочности
  4. Улучшение химической стойкости
  5. Получение антипригарной поверхности
  6. и пр.
Читайте также:
Описание технологии холодного цинкования металлоконструкций

Изделия из анодированного алюминия нашли широкое применение в строительстве, судо- , машино- и авиастроении. Алюминий с анодированной поверхностью используется при изготовлении пищевой посуды и технической тары.

Анодированный алюминий обладает приятной с виду и на ощупь поверхностью, при этом металл не тускнеет, сохраняя блеск чистого алюминия на долгие годы. Анодированную пленку можно подкрашивать.

Даже простой органический пигментный краситель надежно запечатывается в микропорах анодированного слоя. Краска с правильно окрашенного анодированного слоя облезет разве что под действием наждачной бумаги.

Анодированный алюминий хорошо себя зарекомендовал при создании фасадных облицовочных панелей. Этот материал часто применяется в мебельном производстве, а также при создании корпусных элементов для различной техники и оборудования.

Как получить анодированный алюминий, технология анодирования

Технология анодирования алюминия

Как было сказано выше, конечные свойства анодированного алюминия будут зависеть от условий, при которых формируется оксидный слой. На анодирование оказывают влияние:

  1. Тип электролита
  2. Температура раствора
  3. Сила тока
  4. Напряжение
  5. Рабочая площадь катода

Сам по себе процесс анодирования не сложен. Это тот же электролиз. Алюминий, который подвергается анодированию, выступает анодом. Дополнительно в электролит помещают катод.

При подаче электрического тока диссоциированные на ионы частицы алюминия устремляются к катоду. В момент разрушения оксидной пленки металл контактирует с ионами кислорода, что провоцирует формирование нового защитного слоя, более толстого.

Появление новой оксидной пленки называют анодированием.

Стоит отдельно заметить, что механизм формирования нового оксидированного слоя на поверхности алюминия до конца не изучен. Сегодня наиболее достоверной считается коллоидно-электрохимическая теория.

В соответствии с этой теорией, анодированный слой создается из гидратированных мицелл алюминия (AlO3), которые имеют палочкообразную форму. Свойства анодированного слоя определяются главным образом длиной мицелл и плотностью их прилегания друг к другу.

Теперь подробнее о том, как анодировать алюминий.

Как получить анодированный алюминий, технология анодирования

Как получить анодированный алюминий в домашних условиях

Анодировать алюминиевый предмет можно даже в простых домашних условиях. Для этого дела потребуются:

  1. Серная кислота
  2. Дистиллированная вода
  3. Свинцовая пластина
  4. Источник постоянного электротока
Читайте также:
Как согнуть профильную трубу своими руками. Способы

Перед непосредственным анодированием заготовку следует хорошо обезжирить. Для этого рекомендуют использовать раствор каустической соды (едкого натра). После обезжиривания алюминий следует промыть в воде.

Касательно свинцовой пластины, данный металл следует использовать в роли катода. Свинец вполне можно заменить на тот же алюминий или сталь. Но свинец относится к числу нейтральных для серной кислоты металлов.

Свинцовая пластина не будет растворяться в электролите. А вот катод из алюминия или стали будет подвержен растворению, что обусловлено диссоциацией частиц металла на ионы.

При контакте с серной кислотой на поверхности свинца появляется защитный слой в виде сульфида.

Технология анодирования алюминия выглядит следующим образом:

  • Подготавливаем заготовку. Алюминий следует обезжирить и промыть.

Как получить анодированный алюминий, технология анодирования

  • Готовим раствор серной кислоты. Концентрация кислоты в растворе должна находиться в пределах 15-20%. При подготовке раствора нужно вливать кислоту в воду, а не наоборот.

Как получить анодированный алюминий, технология анодирования

Вместо чистой серной кислоты можно использовать уже готовый электролит для заправки аккумуляторных батарей. Такую жидкость можно заказать в любом магазине автозапчастей.

Для анодирования небольшой по размеру алюминиевой заготовки следует использовать тару объемом 1 (л).

  • Готовим ванную для анодирования. В емкость из стекла или пластика вливаем электролит. Загружаем свинцовую пластину, которая подключена к контакту «-» (это катод). Загружаем алюминиевую заготовку, ее нужно подключить к контакту «+», что сделает из детали анод.

Как получить анодированный алюминий, технология анодирования

В роли катода можно использовать 2 или даже 3 пластины свинца. Пластины при этом следует разместить со всех сторон алюминиевой детали.

Площадь катода должна превышать площадь анода (алюминиевой заготовки) в 2-3 раза.

  • Подключаем электроток. Для протекания реакции анодирования алюминия нужен источник тока напряжением от 12 до 100 (В).

Как получить анодированный алюминий, технология анодирования

С увеличением напряжения будет ускоряться реакция анодирования. Но при этом будет расти и температура электролита. При повышении температуры анодированное покрытие становится излишне пористым, что ухудшит эксплуатационные характеристики алюминиевой детали.

Читайте также:
Преобразователь ржавчины: что это такое, разновидности преобразователей, советы по выбору

Сила тока должна находиться в пределах 1,5 (А/дм2). Это значит, что на каждый дециметр квадратный площади алюминиевой заготовки необходим ток силой 1,5 (А).

В среднем время анодирования составляет 15-20 минут.

  • После окончания анодирования алюминиевую заготовку следует извлечь из ванны и окунуть ее в раствор пищевой соды. Это позволит нейтрализовать кислотную среду, которая разрушительно воздействует на алюминий.

Как получить анодированный алюминий, технология анодирования

  • В результате анодирования металлическая поверхность обретает прозрачную защитную пленку большой толщины. Многие мастера подкрашивают анодированную деталь, что позволяет увеличить декоративную и эстетическую ценность предмета.

Что еще нужно знать о том, как анодировать алюминий.

Как получить анодированный алюминий, технология анодирования

Альтернативные методы анодирования алюминия

Вместо серной кислоты можно использовать раствор щавелевой или хромовой кислот.

Наиболее просто и дешево анодировать алюминий в сернокислом электролите. Но в некоторых случаях получение анодированной пленки в условиях воздействия серной кислоты является недопустимым. Примером таких случаев может выступать анодирование алюминия с рифленой поверхностью, а также при наличии на заготовке сварных или клепанных соединений.

С поверхности со сложной геометрией сложно убрать частицы серной кислоты. В подобных случаях электролит может оставаться в микропорах, что приводит к быстрому износу алюминия.

Менее пагубным воздействием на алюминий обладает хромовая кислота. Но при получении анодированного алюминия в хромокислом электролите появляется оксидная пленка толщиной до 6-8 (мкм). Анодирование этого типа часто используется в роли грунтующего слоя.

Анодирование алюминия в электролите на основе щавелевой кислоты позволяет добиться защитного слоя большой толщины, до 100 (мкм). Такая защита добавляет детали прочности и повышает диэлектрические свойства.

Анодирование в щавлекислом электролите можно определить по характерному оттенку оксидной пленки. В данном случае анодированная поверхность обретает желтый цвет.

 

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Поделиться с друзьями
Добавить комментарий