Черный металл, Нержавейка: (044) 461-54-72
Алюминий: (044) 591-69-01

НОВОСТИ

Самый большой выбор металлопроката

Анодированный алюминий

03 июня 2021

Анодированный алюминий: что это и где применяется

Алюминий — это металл, который легко окисляется на воздухе. Процесс окисления создает на поверхности алюминиевого изделия оксидную пленку. Она оберегает металл от дальнейшего окисления, но не способна полноценно защитить алюминий от коррозии в силу своих небольших размеров. На основе этих свойств металла был разработан метод защиты алюминиевых деталей — анодирование. Методика предусматривает создание более прочного слоя пленки, чем при натуральном процессе, что положительно сказывается на свойствах товара.

Важным является то, что не любой сплав алюминия можно подвергнуть анодированию. Серия сплава может повлиять на конечные свойства продукта, поэтому к процессу подходят с особой внимательностью. Некоторые сплавы не подходят под данный процесс, так как образуют ненадежный слой или непривлекательный цвет. Лучше всего для создания надежного оксидного слоя подходят марки 5-7.

 

Материалы, защищенные от коррозии методом анодирования, приобретают ряд преимуществ:

  • повышенная стойкость к действиям окружающей среды, позволяющая применять материал для конструирования судов и опор мостов;
  • привлекательный внешний вид, позволяющий применять такие изделия в декоративных целях;
  • низкая стоимость производства;
  • простой технологический процесс;
  • стойкость к механическим повреждениям, царапинам и трещинам. Это делает возможным применение такого металла в условиях с повышенной механической нагрузкой, например, в самолетостроении и автомобилестроении;
  • негорючесть. Оксидный слой становится единым целым с деталью на молекулярном уровне, что делает невозможным его возгорание;
  • не токсичность изделия;
  • возможность вторичной обработки. Анодированный алюминий пригоден для вторичной обработки благодаря отсутствию дополнительных химических элементов в его составе;
  • длительный срок эксплуатации изделия;
  • низкая масса;
  • тепловые свойства. Алюминий, покрытый черном слоем оксида, способен выступать в качестве радиатора, а изделия из него с отражающей поверхностью могут выступать в роли конвекторов;

Такие качества делают анодирование вариантом выбора для продления срока службы металлических профилей, что отразилось на вариативности технологии изготовления. 

Как происходит анодирование алюминия?

Анодирование является химическим процессом, который требует последовательной работы. За основу взят принцип электрохимической диссоциации, где в качестве анода выступает непосредственно деталь, а в качестве катода — пластины свинца или химически чистый алюминий. Процесс происходит в гальванической ванне с участием серной кислоты, на которую подается электрический ток. 

Концентрация кислоты достигает 20%, сила постоянного тока составляет 1-2 ампер на квадратный дециметр, переменного — до 3 ампер, а температура раствора составляет 20-22 градуса по Цельсию. Подвески, которые удерживают алюминий, должны быть выполнены из того же материала, что и изделие анода. Так как это не всегда возможно, то допускается использование алюминиевых и дюралевых сплавов. Катоды помещаются по бокам ванны, на расстоянии, в котором можно разместить достаточный объем электролитов. Площадь анодов должна соответствовать площади катодов. 

Отметим, что места крепления подвесок могут не в полной мере подвергаться анодированию, поэтому стоит учитывать тот факт для чего будет использоваться изделие. После электролитной ванны металл обмывают проточной водой и обрабатывают 5% раствором аммиака. Это выполняют для нейтрализации поверхности изделия, после чего снова промывают проточной водой. 

В целях улучшения качеств материала выполняют дополнительную обработку бихроматом натрия при температуре 95 градусов по Цельсию на протяжении получаса. Профиль при этом принимает характерный зеленовато-желтый цвет. 

Процесс анодирования протекает довольно интенсивно, часто с появлением вспышек на поверхности изделия. Металл мгновенно расплавляется и окисляется, что позволяет электролиту под воздействием тока прочно припечатываться к основанию. Этот процесс определяет структуру поверхности алюминия, она становится ребристая, местами будто надколотая. 

В анодировании помимо серной кислоты в качестве электролитов могут выступать и другие кислоты, которые могут придать алюминию уникальные характеристики:

  • щавелевокислый электролит. Раствор с концентрацией от сорока до шестидесяти граммов на литр, отличается желтым цветом, и имеет показатели твердости и пластичности. При сгибании поверхности пленки можно услышать характерный треск, но свойства при этом не теряются. Отличается низкой адгезионной способностью и пористостью;
  • ортофосфорный электролит. Раствор ортофосфорной кислоты с концентрацией 350-550 грамм на литр применяется как промежуточный этап перед процессами омеднения и никелирования. Отличается тем, что плохо поддается окраске, но отлично расплавляется в никелевом и медном растворах;
  • хромовый электролит — раствор хлорового ангидрита и борной кислоты. Получаемая пленка обладает характерным серо-голубым цветом и по текстуре напоминает эмалированную поверхность. Такие свойства позволяют применять металл в декорации фасадов и других наружных конструкций;
  • смешанный органический электролит; позволяет анодировать с использованием комбинации кислот, что проявляется в вариативности цветов получаемого изделия.

Отметим, что при использовании кислот стоит регулярно вентилировать помещение, так как их пары могут быть опасны для здоровья человека. 

Методика выполнения анодирования может отличаться не только используемыми электролитами, но и самим подходом к ее выполнению.

В производстве применяют три вида этой технологии:

  1. Теплое анодирование. Это достаточно простая манипуляция, которую можно провести несколько раз. Производится путем применения серной кислоты в качестве растворителя, а также органических красителей. Способ схож с классическим методом, но отличается тем, что изделия предварительно обезжиривают и анодируют до молочного цвета. После проделанных манипуляций производится окрашивание в горячих растворах. Методика позволяет придавать деталям необходимую окраску, либо создать несколько цветовых оттенков на одной поверхности. Отметим, что в таких случаях металл принимает еще и антикоррозийные свойства, но степень защиты у него меньше чем при применении других методов;
  2. холодное анодирование. Эта процедура проходит в условиях пониженных температур от +10 до -10 градусов по Цельсию. В качестве электролита используется серная кислота. Отметим, что материал не покрывают органическими красителями,так как его цвет зависит от состава алюминиевого сплава и может варьироваться от черного до золотого. Технология подразумевает дополнительную проварку в дистиллированной воде с дальнейшем охлаждением изделия;
  3. твердое анодирование. В качестве электролита здесь выступают сразу несколько кислот: серная, борная, щавелевая. Такая методика применяется чаще в промышленности, так как при использовании нескольких кислот получают более прочное и твердое покрытие металла.

Альтернативным методом является никель-фторидный метод. Он дает металлу еще больше антикоррозийных свойств, хотя при этом делает алюминий более мягким. Происходит процесс путем холодной сварки, которая подразумевает включение фторидного никеля в сплав к анодированному алюминию. Изначально поверхность изделия обладает порами, которые в процессе методики закрываются ионами фтора, вызывая сдвиг кислотно-щелочного баланса. Они в свою очередь притягивают ионы никеля, которые осаждаются в порах и тем самым образуют надежный за герметизированный слой пленки.

В процессе создания оксидной пленки используется значительное количество ядовитых веществ. Пары кислот, образованные во время электрохимической диссоциации несут наибольшую угрозу для персонала. Поэтому отметим, что анодировать металл необходимо в защитной одежде с использованием респираторов, а также не забывать вентилировать помещение. Теплая и холодная методика выполнима в домашних условиях, с соблюдением всех норм безопасности. 

Проводить мероприятия лучше на открытом воздухе с использованием масок и перчаток. В случае попадания кислоты на кожу, обработайте место раствором соды, а в случае попадания на слизистые глаз и ротовой полости стоит немедленно обратиться к медицинским специалистам. Отдельно выделим, что в процессе применяется ток высокого напряжения, поэтому стоит обезопасить себя и окружающих изоляционными конструкциями.

Где используется анодированный алюминий

Анодированный алюминий известен человечеству более пятидесяти лет, что отражается на сферах применения металлопроката из него. 

Анодированная поверхность обладает адгезивными свойствами, позволяя использовать её как основу для краски. Является первым промышленным применением таких изделий. Например, начиная с середины двадцатого века анодированные профили применяются в военно-воздушной отрасли Великобритании, где на основе электролитных свойств алюминия выполнялись фюзеляжи самолетов. На сегодня без анодирования не обходится окраска кораблей, автомобилей, поездов. Такие покрытия имеют долгий срок службы, а также справляются с воздействиями соленой воды, механических и термических сил.

Применяют его и в качестве элементов отделки окон, дверей, фасадов, перегородок и перил. Такие изделия находят свое место в гражданском авиастроении, где требуются детали с антикоррозийными свойствами без дополнительного окрашивания. Являются неотъемлемой частью морской отрасли, где условия воздействия коррозии приведены к максимуму. Из анодированных профилей выполняют корпуса кораблей, которые расположены ниже ватерлинии, а также бортовые краны, лопасти суден и якори. Говоря о военной отрасли, отметим использование таких материалов в бронемобилях.

Анодированные детали могут обладать различными цветовыми характеристиками в зависимости от применяемой технологии. Эта особенность позволяет применять алюминий в дизайнерских целях, для обустройства фасадов и элементов наружной отделки. Также можно встретить отполированные реечные полки, имитирующие цвет золота, меди или серебра.

Раньше алюминиевые изделия, которые не подвергались анодированной обработке, часто вызывали жалобы у рабочих на то, что после работы с ними остаются серые следы на пальцах. Такая проблема встречалась в текстильных цехах еще с середины двадцатого века. Это связывали с тем, что вязальные спицы имели большие поры, которые забиваются пылью и грязью. С использованием анодированного металла проблема была устранена, ведь изделие получило заполнение пор.

Прожекторы также покрываются алюминиевым слоем для отражения лучей света. Заводское изделие обладает необходимыми свойствами, которые предотвращают рассеивание луча, но постепенное воздействие коррозии изменяет этот показатель, что снижает эффективность прожектора. Использование анодированных листов помогает избежать преждевременной утраты полезного действия. Также такие материалы легче подвергаются чистке, что упрощает эксплуатацию изделия. 

Что касается сферы тепловых отражателей, то анодированный металл отлично подходит для нагревательных рефракторов. Такие устройства увеличивают свою эффективность за счет отражающих свойств алюминия. Помимо систем нагрева, анодный алюминий встречается и в охлаждающих кулерах. Такие устройства можно встретить в видеокартах, которые обрабатываются черным цветом, чтобы избежать чрезмерного выделения тепла и как следствие перегрева системы.

В конце двадцатого века в автомобилестроении начали переходить от пластиковых поршней цилиндров двигателей в сторону более прочных материалов. Одним из таких стал анодный алюминий, который лучше справляется с нагревом, возникающим в результате трения, а также менее требователен к маслу, ведь подвержен гидротермической гидратации. 

Срок службы двигателей стал больше, так как алюминиевые цилиндры и поршни отличались высокой износостойкостью. Наличие зазубрин на поверхности цилиндра не всегда приводило к капитальному ремонту двигателя, так как запас прочности поршня оставался неизменным. Твердое анодное покрытие и сейчас используется в конструировании подвески, а также в несущих элементах кузова — лонжеронах.

Оксидное покрытие обладает способностью изолировать ток, но так как пленка может быть нанесена неравномерно, то существует опасность пробоя тока. Из-за этого анодированный алюминий редко применяют в целях изоляции, но часто используют как элемент трансформатора, чтобы облегчить его вес.

Алюминий — легкий металл, обладающий высокой прочностью, что помогает создавать из него билборды. Отражающая способность позволяет применять изделие для установки дорожных знаков, а также ограничительных элементов дороги.

Анодированный алюминий также применяют для обустройства жилых сооружений, так как способен выдерживать большие нагрузки. Изделия из такого материала также применяются для украшения тканей, могут быть элементами холста картин или рамами для них.

В бытовой технике алюминий может выступать как декоративным элементом, так и функциональным — например, в микроволновых печах и холодильниках для поддержания постоянной температуры во время работы. Ещё одно применение анодированного алюминия — создание светоотражающих полос на защитных жилетах сотрудников полиции и дорожных служб.

Анодирование алюминия — технологический процесс, который придает металлу уникальные свойства. Алюминий становится прочным, стойким к действию окружающей среды, и может быть востребованным, в том числе и для создания различного декора. Методика является простой — её можно повторить в бытовых условиях при условии строгого соблюдения всех норм безопасности. Такая продукция востребована более половины столетия и служит примером того, как знание химических процессов позволяет улучшать жизнь человека, а также открыть новые возможности.


Последние новости

Все новости

Оставить коментарий