Anodisointi on elektrolyyttinen passivointiprosessi, jota käytetään lisäämään luonnollisen oksidikerroksen paksuutta metalliosien pinnalla.

Prosessia kutsutaan anodisoinniksi, koska käsiteltävä osa muodostaa elektrolyyttikennon anodielektrodin.Anodisointi lisää korroosion- ja kulumiskestävyyttä ja antaa maalin pohjamaaleille ja liimoille paremman tarttuvuuden kuin paljas metalli.Anodisia kalvoja voidaan käyttää myös useisiin kosmeettisiin vaikutuksiin, joko paksuilla huokoisilla pinnoitteilla, jotka voivat imeä väriaineita, tai ohuilla läpinäkyvillä pinnoitteilla, jotka lisäävät heijastuneita valoaaltoja häiritseviä vaikutuksia.

Anodisointia käytetään myös estämään kierteitettyjen komponenttien naarmuuntumista ja valmistamaan dielektrisiä kalvoja elektrolyyttikondensaattoreita varten.Anodisia kalvoja käytetään yleisimmin alumiiniseosten suojaamiseen, vaikka prosesseja on myös titaanille, sinkille, magnesiumille, niobiumille, zirkoniumille, hafniumille ja tantaalille.Rauta- tai hiiliteräsmetalli kuoriutuu, kun se hapetetaan neutraaleissa tai alkalisissa mikroelektrolyyttisissä olosuhteissa;eli rautaoksidi (itse asiassa rautahydroksidi tai hydratoitu rautaoksidi, joka tunnetaan myös ruosteena) muodostuu anoksisten kuoppien ja suuren katodipinnan kautta, nämä kuopat tiivistävät anioneja, kuten sulfaattia ja kloridia, kiihdyttäen alla olevan metallin korroosioon.Hiilihiutaleet tai kyhmyt raudassa tai korkeahiilipitoisessa teräksessä (korkeahiilinen teräs, valurauta) voivat aiheuttaa elektrolyyttisen potentiaalin ja häiritä pinnoitusta tai pinnoitusta.Rautametallit anodisoidaan yleensä elektrolyyttisesti typpihapossa tai käsittelemällä punaisella savuavalla typpihapolla, jolloin muodostuu kovaa mustaa rauta(II,III)oksidia.Tämä oksidi pysyy yhtenäisenä, vaikka se on pinnoitettu johdotukseen ja johdotus on taipunut.

Anodisointi muuttaa pinnan mikroskooppista rakennetta ja metallin kiderakennetta lähellä pintaa.Paksut pinnoitteet ovat yleensä huokoisia, joten korroosionkestävyyden saavuttamiseksi tarvitaan usein tiivistysprosessi.Esimerkiksi anodisoidut alumiinipinnat ovat kovempia kuin alumiini, mutta niiden kulutuskestävyys on alhainen tai kohtalainen, jota voidaan parantaa paksuuden kasvaessa tai sopivilla tiivisteaineilla.Anodikalvot ovat yleensä paljon vahvempia ja tarttuvampia kuin useimmat maali- ja metallipinnoitteet, mutta myös hauraampia.Tämä tekee niistä vähemmän todennäköisiä halkeilemaan ja kuoriutumaan ikääntymisen ja kulumisen vuoksi, mutta ne ovat herkempiä halkeilemaan lämpörasituksen seurauksena.

Anodisointityypit:

Anodisointia on käytetty laajasti teollisuudessa pitkään, ja se voidaan tiivistää seuraaviin luokitusmenetelmiin:

Nykyisen tyypin mukaan on: tasavirta-anodisointi, vaihtovirta-anodisointi ja pulssivirran anodisointi, jotka voivat lyhentää tuotantoaikaa vaaditun paksuuden saavuttamiseksi, kalvokerros on paksu, tasainen ja tiheä, ja korroosionkestävyys paranee merkittävästi. .

Elektrolyytin mukaan se jaetaan: rikkihappoon, oksaalihappoon, kromihappoon, sekahappoon ja luonnolliseen värianodisointiin orgaanisella sulfonihappoliuoksella.

Kalvon luonteen mukaan se jaetaan: tavallinen kalvo, kova kalvo (paksu kalvo), posliinikalvo, kirkas modifiointikerros, puolijohdesulkukerros ja muu anodisointi.

Tasavirtaisen rikkihapon anodisointimenetelmän käyttö on yleisin, koska siinä on alumiinille ja useimmille alumiiniseoksille sopiva anodisointikäsittely;kalvokerros on paksu, kova ja kulutusta kestävä, ja parempi korroosionkestävyys voidaan saavuttaa sulkemisen jälkeen;Kalvokerros on väritön ja läpinäkyvä, vahva adsorptiokyky ja helppo värittää;käsittelyjännite on alhainen ja virrankulutus on alhainen;käsittelyprosessin ei tarvitse muuttaa jännitekiertoa, mikä edistää jatkuvaa tuotantoa ja käytännön toiminnan automatisointia;rikkihappo on vähemmän haitallista ihmiskeholle kuin kromihappo, ja tarjonta on laaja., alhainen hinta ja muita etuja.

Ennen kuin valitset hapetusprosessin, sinun tulee ymmärtää alumiini- tai alumiiniseosmateriaali, koska materiaalin laatu ja ainesosien erot vaikuttavat suoraan alumiinituotteen laatuun anodisoinnin jälkeen.Jos esimerkiksi alumiinin pinnassa on vikoja, kuten kuplia, naarmuja, hilseilyä ja karheutta, kaikki viat tulevat ilmi anodisoinnin jälkeen.Seoksen koostumuksella on myös suora vaikutus pinnan ulkonäköön anodisoinnin jälkeen.Esimerkiksi 1-2 % mangaania sisältävä alumiiniseos on hapettumisen jälkeen ruskeansinistä.Alumiinimateriaalin mangaanipitoisuuden kasvaessa pinnan väri muuttuu hapettumisen jälkeen ruskeansinisestä tummanruskeaksi.Alumiiniseokset, jotka sisältävät 0,6-1,5 % piitä, ovat harmaita hapettumisen jälkeen ja valkoharmaita, kun ne sisältävät 3-6 % piitä.Sinkkipitoiset ovat opalisoivia, kromipitoiset kullankeltaisesta harmaaseen epätasaisissa sävyissä ja nikkelipitoiset vaaleankeltaisia.Yleisesti ottaen vain magnesiumia sisältävä alumiini ja yli 5 % kultaa sisältävä titaani voivat saada värittömän, läpinäkyvän, kirkkaan ja puhtaan ulkonäön hapettumisen jälkeen.

Alumiini- ja alumiiniseosmateriaalien valinnan jälkeen on luonnollista harkita sopivan anodisointiprosessin valintaa.Tällä hetkellä maassamme laajasti käytetty rikkihapon hapetusmenetelmä, oksaalihapon hapetusmenetelmä ja kromihapon hapetusmenetelmä on kaikki esitelty yksityiskohtaisesti käsikirjoissa ja kirjoissa, joten niitä ei tarvitse toistaa.Tämä artikkeli haluaa antaa lyhyen johdannon joihinkin Kiinassa parhaillaan kehitteillä oleviin uusiin teknologioihin sekä joihinkin menetelmiin ulkomailla.

1. Uusi anodisointitekniikka on kehitetty Kiinassa

(1) Oksaalihappo-muurahaishapposeosliuoksen nopea hapetus

Oksaalihappo-muurahaishapposeoksen käyttö johtuu siitä, että muurahaishappo on vahva hapetin, sellaisessa kylvyssä muurahaishappo nopeuttaa oksidikalvon sisemmän kerroksen (sulkukerroksen ja sulkukerroksen) liukenemista ja tekee siitä huokoisen kerroksen. (eli oksidikalvon ulkokerros).Kylvyn johtavuutta voidaan parantaa (eli virrantiheyttä voidaan lisätä), jotta oksidikalvo voidaan muodostaa nopeasti.Verrattuna puhtaaseen oksaalihapon hapetusmenetelmään tämä ratkaisu voi lisätä tuottavuutta 37,5 %, vähentää virrankulutusta (oksaalihapon hapetusmenetelmän tehonkulutus on 3,32 kWh/m2, tämä menetelmä 2 kWh/m2) ja säästää sähköä 40 %.

Teknologinen kaava on: oksaalihappo 4-5%, muurahaishappo 0,55%, kolmivaiheinen AC 44±2 volttia, virrantiheys 2-2,5A/d㎡, lämpötila 30±2℃.

(2) Sekahappohapetus

Tämä menetelmä sisällytettiin virallisesti Japanin kansalliseen standardiin vuonna 1976, ja Japan North Star Nikkei Household Products Co., Ltd. otti sen käyttöön. Sen ominaisuudet ovat kalvon nopea muodostuminen, kalvon kovuus, kulutuskestävyys ja korroosionkestävyys. korkeampi kuin tavallisessa rikkihapon hapetusmenetelmässä, ja kalvokerros on hopeanvalkoinen, joka soveltuu tuotteiden painamiseen ja värjäämiseen.Kun kotimaani alumiinituoteteollisuus vieraili Japanissa, sitä suositeltiin käytettäväksi vuonna 1979. Suositeltu prosessikaava on: H2SO4 10～20%, COOHCOOH·2H2O 1～2%, jännite 10～20V, virrantiheys 1～3A/d㎡ , lämpötila 15～30 ℃, aika 30 minuuttia.

(3) Posliinin hapetus

Posliinihapetuksessa käytetään pääasiassa kromihappoa, boorihappoa ja kaliumtitaanioksalaattia elektrolyytteinä, ja elektrolyyttisessä käsittelyssä käytetään korkeaa jännitettä ja korkeaa lämpötilaa.Kalvokerroksen ulkonäkö on kuin posliinin lasite, jolla on korkea korroosionkestävyys ja hyvä kulutuskestävyys.Kalvokerros voidaan värjätä orgaanisilla tai epäorgaanisilla väriaineilla, jotta ulkonäöllä on erityinen kiilto ja väri.Tällä hetkellä sitä käytetään enimmäkseen alumiinisissa astioissa, sytyttimessä, kultakynissä ja muissa tuotteissa, ja se on erittäin suosittu massojen keskuudessa.

(4) National Defense Color Oksidaatio

Maanpuolustuksen värihapetusta käytetään pääasiassa sotilaallisten alumiinituotteiden koristeluun, joten se vaatii erityistä suojausta.Oksidikalvo on sotilaallisen vihreä, matta, kulutusta kestävä ja kestävä, ja sillä on hyvä suojakyky.Prosessi on seuraava: ensin oksaalihappo hapetetaan kullankeltaiseksi kalvokerrokseksi ja anodisoidaan sitten kaliumpermanganaattiliuoksella 20g/l ja H2SO41g/l.Shenyang Aluminium Products Factory käytti tätä prosessia armeijan vedenkeittimien ja ruoanlaittovälineiden valmistukseen.

(5) Monivärinen hapetus

Kostuta värjätty mutta tiivistämätön anodioksidikerros kromi- tai oksaalihapolla CrO3:n levittämiseksi.Osa värjätyn tuotteen pinnasta haalistuu CrO3:n kostuttamisen jälkeen.Lisää oksaalihappoa tai kromia mihin tahansa tuotteen osaan tarpeen mukaan.Happopesu voi yleensä pysäyttää reaktion kuvan kanssa.Väritä sitten toinen väri tai toista CrO3-pyyhintä, huuhtelu, värjäys jne., jolloin kuvioita, kuten kukkia ja pilviä, voi esiintyä tarpeen mukaan.Tällä hetkellä sitä käytetään enimmäkseen kultakupeissa, vesikupeissa, teelaatikoissa, sytyttimissä ja muissa tuotteissa.

(6) Marmorikuvion värjäysprosessi

Hapetettu tuote värjätään ensin ensimmäisellä perusvärillä, kuivataan ja upotetaan sitten veteen, jonka pinnalla kelluu öljy.Kun sitä nostetaan tai upotetaan, öljy ja vesi painuvat luonnollisesti, jolloin kalvokerros muuttuu epäsäännöllisen raidallisen.Rasvan saastuttama.Kun värjätään toista väriä uudelleen, oksidikalvon rasvatahrat osat eivät värjäydy, ja rasvattomat osat värjätään toisella värillä, jolloin muodostuu marmorikuvion kaltainen epäsäännöllinen kuvio.Tämä menetelmä on nähtävissä Guangdongin valtion omistaman Yangjiang Knife Factoryn toveri Zhou Shouyun artikkeleissa ("Galanointi ja viimeistely", nro 2, 1982).

(7) Kemiallinen syövytys ja hapetus

Mekaanisen kiillotuksen ja rasvanpoiston jälkeen alumiinituotteet päällystetään peiteaineella tai valoherkällä aineella ja syövytetään sitten kemiallisesti (fluori- tai rautasuolaetsausaine) kuivauksen jälkeen muodostaen koveran-kuperan kuvion.Sähkökemiallisen kiillotuksen ja anodisoinnin jälkeen se antaa pintakuvion, jossa on vahva kehon tunne, joka on verrattavissa ruostumattoman teräksen pinnan ulkonäköön.Nyt sitä käytetään enimmäkseen kultakynissä, teelaatikoissa ja näytöissä.

(8) Nopea anodinen hapetus huoneenlämpötilassa

Yleensä H2SO4-hapetus vaatii jäähdytyslaitteiston, joka kuluttaa paljon sähköä.A-hydroksipropionihapon ja glyserolin lisäämisen jälkeen oksidikalvon liukeneminen voidaan estää, jolloin hapetus voidaan suorittaa normaalilämpötilassa.Tavalliseen rikkihappohapetusmenetelmään verrattuna kalvon paksuutta voidaan lisätä 2 kertaa.Suositeltu prosessikaava on:

H2SO4 150～160g/l

CH3CH(OH)COOH 18 ml/l

CH2OHCHOHCH2OH 12ml/l

Virran tiheys 0,8～12A/d㎡

Jännite 12-18 volttia

Lämpötila 18～22℃

(9) Kemiallinen hapetusmenetelmä (tunnetaan myös nimellä johtava oksidikalvo)

Kalvon korroosionkestävyys on lähellä rikkihapolla anodisoidun kalvon korroosionkestävyyttä.Johtavalla oksidikalvolla on pieni kosketusresistanssi ja se voi johtaa sähköä, kun taas H2SO4-anodinen oksidikalvo ei voi johtaa sähköä suuren kosketusvastuksensa vuoksi.Johtavan oksidikalvon korroosionkestävyys on paljon vahvempi kuin kupari-, hopea- tai tinapinnoituksen alumiinilla.Haittapuolena on, että kalvokerrosta ei voi juottaa, voidaan käyttää vain pistehitsausta.Suositeltu prosessikaava on:

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

Viime vuosina alumiinimateriaalien pintakäsittely on kehittynyt nopeasti kansainvälisesti.Joitakin vanhoja työvoimaa, sähköä ja resursseja maksavia prosesseja on uudistettu, ja joitain uusia prosesseja ja teknologioita on otettu laajalti käyttöön teollisessa tuotannossa. Tässä on tyypillisiä nostomenetelmiä:

(1) Nopea anodisointimenetelmä

Suurinopeuksinen anodisointiprosessi vähentää pääasiassa elektrolyytin impedanssia muuttamalla elektrolyyttiliuoksen koostumusta, mikä mahdollistaa nopean anodisoinnin suuremmalla virrantiheydellä.Vanhan prosessin ratkaisussa käytettiin virrantiheyttä 1A/d㎡ kalvon muodostamiseen nopeudella 0,2-0,25 μ/min.Tämän uuden prosessiratkaisun käytön jälkeen, vaikka virrantiheys 1A/d㎡ olisi edelleen käytössä, kalvonmuodostusnopeutta voitaisiin parantaa.Nosta 0,4 ~ 0,5 μ/min, lyhentää huomattavasti käsittelyaikaa ja parantaa tuotannon tehokkuutta.

(2) Tomita-tyyppinen (nopea hapetus) -menetelmä

Tomita-menetelmä on paljon lyhyempi kuin vanha prosessi, ja tuotannon tehokkuutta voidaan lisätä yli 33 %.Tämä menetelmä ei sovellu vain tavalliselle anodiselle oksidikalvolle, vaan myös kovakalvon hapetukseen.

Jos halutaan valmistaa kova kalvo, se saavutetaan alentamalla liuoksen lämpötilaa ja kalvonmuodostusnopeus on suunnilleen sama kuin yllä olevassa taulukossa.Kalvon kovuuden ja liuoksen lämpötilan välinen suhde on seuraava:

10℃——Kovuus 500H, 20℃——400H, 30℃——30H

(3) Rubiinikalvo

Rubiinikalvon muodostaminen alumiinin pinnalle on uusi prosessi.Kalvon väri voi olla verrattavissa keinotekoisen rubiinin väriin, joten koristeellinen vaikutus on erinomainen, ja myös korroosionkestävyys ja kulutuskestävyys ovat hyviä.Eri värien ulkonäkö voidaan saada aikaan myös liuoksen sisältämien erilaisten metallioksidien avulla.Prosessimenetelmä on seuraava: Käytä ensin 15-prosenttista rikkihappoa anodiseen hapetukseen, käytetty virrantiheys on 1A/d㎡ ja aika on 80 minuuttia.Poiston jälkeen työkappale voidaan upottaa eri pitoisuuksiin (NH4)2CrO4-liuoksiin värisyvyyden vaatimusten mukaan, lämpötila on 40 ℃ ja aika 30 minuuttia, pääasiassa metalli-ionien päästämiseksi huokoiseen anodioksidikalvon reikälähde.Lisää sitten natriumvetysulfaattia (molekyylipaino 1 g), ammoniumvetysulfaattia (molekyylipaino 1,5 g), lämpötila on 170 ℃, virrantiheys on 1A/d㎡, yllä olevan käsittelyn jälkeen purppuranpunainen ja vilkkuva fluoresoiva rubiini elokuvan saa.Jos upotus on Fe2(CrO4)3, Na2CrO4, tuloksena oleva kalvo on sininen ja syvän violetti fluoresenssi.

(4) Asada-menetelmällä elektrolyyttinen värjäys

Asada-menetelmällä elektrolyyttisellä värjäyksellä saadaan metallikationit (nikkelisuolat, kuparisuolat, kobolttisuolat jne.) tunkeutumaan oksidikalvon reikien pohjaan anodisoinnin jälkeen sähkövirtaelektrolyysin kautta ja siten värjäämään.Tämä prosessi on kehittynyt nopeasti viime vuosina, lähinnä siksi, että sillä voidaan saada pronssisia sävyjä ja mustia, jotka ovat rakennusteollisuuden tervetulleita.Värillä on erittäin vakaa valonkesto ja se kestää myös ankaria sääolosuhteita.Luonnolliseen värjäysmenetelmään verrattuna tämä prosessi voi säästää sähköenergiaa.Lähes kaikki Japanissa rakentamiseen käytettävät alumiiniprofiilit on värjätty tällä menetelmällä.maani Tianjin, Yingkou, Guangdong ja muissa paikoissa ovat myös ottaneet käyttöön tällaisen teknologian ja täydelliset laitteet.Jotkut Guangdongin yksiköt ovat myös onnistuneesti testattu ja sovellettu tuotantoon.

(5) Luonnollinen värjäysmenetelmä

Luonnollinen värjäysmenetelmä täydentyy yhdellä elektrolyysillä.On myös useita erilaisia ​​liuoksia, mukaan lukien sulfosalisyylihappo ja rikkihappo, sulfotitaanihappo ja rikkihappo sekä sulfosalisyylihappo ja maleiinihappo.Koska useimmissa luonnollisissa värjäysmenetelmissä käytetään orgaanisia happoja, oksidikalvo on suhteellisen tiheä ja kalvokerroksella on erinomainen valonkestävyys, kulutuskestävyys ja korroosionkestävyys.Mutta tämän menetelmän haittana on: hyvän värin saamiseksi alumiiniseosmateriaalin koostumusta on valvottava tiukasti.