Анодирование алюминия в домашних условиях (черное)

Крашение

Цветные корпуса iPod Mini окрашиваются после анодирования и перед термосваркой.

Наиболее распространенные процессы анодирования, например серная кислота на алюминии, создают пористую поверхность, которая легко принимает красители. Количество цветов красителя практически безгранично; однако получаемые цвета имеют тенденцию меняться в зависимости от основного сплава. Наиболее распространенные цвета в отрасли, поскольку они относительно дешевы: желтый, зеленый, синий, черный, оранжевый, фиолетовый и красный. Хотя некоторые могут предпочесть более светлые цвета, на практике их может быть трудно произвести на определенных сплавах, таких как литейные марки с высоким содержанием кремния и . Еще одна проблема — это «светостойкость» органических красителей — некоторые цвета (красный и синий) особенно склонны к выцветанию. Черные красители и золото, полученные неорганическими способами ( оксалат железа и аммония ), более светостойки . Окрашенное анодирование обычно герметизируют, чтобы уменьшить или исключить вытекание красителя. Белый цвет не может быть нанесен из-за большего размера молекул, чем размер пор оксидного слоя.

В качестве альтернативы металл (обычно олово ) можно электролитически осаждать в порах анодного покрытия для получения более светостойких цветов. Цвета металлических красителей варьируются от бледно- шампанского до черного . Бронзовые оттенки обычно используются для архитектурных металлов .

В качестве альтернативы, цвет может быть выполнен за одно целое с пленкой. Это делается во время процесса анодирования с использованием органических кислот, смешанных с серным электролитом, и импульсным током.

Эффекты брызг создаются путем окрашивания незапечатанной пористой поверхности в более светлые цвета, а затем разбрызгивания на нее более темных красителей. Смеси красителей на водной основе и на основе растворителей также можно применять поочередно, поскольку цветные красители будут противостоять друг другу и оставлять пятнистые эффекты.

Теплостойкость

Теплостойкость анодных покрытий характеризуется температурой плавления оксида алюминия, которая составляет 2050С, что значительно превосходит температуру плавления чистого алюминия или его сплавов. При повышении температуры оксидные пленки не отслаиваются, но при повышении температуры до 100С возможно растрескивание покрытия, что связано с тем, что коэффициент теплового расширения оксидной пленки около 20% от коэффициента расширения основного металла. Растрескивание оксидной пленки оказывает негативное влияние на коррозионно-защитные свойства покрытий и в некоторой степени ухудшает декоративные качества. Растрескивание покрытий, полученных при использовании хромового электролита значительно ниже, чем покрытий, полученных в серной кислоте. При повышении температуры до 400С начинается процесс дегидратации уплотненных покрытий.

Такие характеристики как тепловое излучение и отражательная способность также находятся в прямой зависимости от характеристик оксидного слоя. Способность излучать тепло для чистого алюминия незначительная, возрастает по мере увеличения толщины оксидного слоя, и при 400С алюминий с толстым оксидным слоем способен излучать тепло с интенсивностью более 70% от излучения абсолютно черного тела, а при рабочей температуре водных и паровых реакторов данная характеристика приближается к 100%. Для увеличения способности алюминиевого изделия отражать тепло толщина оксидной пленки должна быть минимальной и в тоже время в достаточной степени обеспечивать защиту поверхности детали от потускнения. При толщине 0,85 мкм оксидная пленка практически не задерживает ИК излучение и полированная поверхность основного металла отражает до 95% излучения. Очевидно, что отражательная способность в значительной степени зависит от чистоты поверхности материала до анодирования – полированная поверхность с высоким классом чистоты будет отражать тепло эффективнее.

Твердое анодирование

Твердое анодирование применяется, главным образом, для зубчатых колес.
 

Твердое анодирование большей частью проводят в 17 — 30 % — ных растворах серной кислоты При этом имеет место сильное растравливание формирующейся оксидной пленки Установлено что скорость растворения оксидной пленки возрастает в 10 раз при повышении температуры раствора на каждые 22 — 23 С Для предотвращения сильного растравливания пленки процесс приходится вести при охлаждении электролита до минусовых температур.
 

Твердое анодирование наряду с хромированием используется при восстановлении деталей из алюминия и его сплавов в процессе ремонта. Этот вид обработки применяется для повышения долговечности гидравлических и пневматических цилиндров. Перспективно применение твердого анодирования в железнодорожном транспорте, текстильной промышленности, авиастроении и ракетной технике.
 

Твердое анодирование применяется, главным образом, для зубчатых колес.
 

Твердое анодирование сплавов алюминия с высоким содержанием меди или кремния ведут с наложением переменного тока на постоянный Это позволяет значительно повысить качество анодных плеяок я сократить до минимума пригары на них, вести процесс с большой плотностью тока.
 

Благодаря твердому анодированию многие ответственные стальные детали, которые должны иметь высокую износостойкость на трение ( например, цилиндры и поршни гидро — и пневмосистем, гильзы плунжерных пар и др.), удалось заменить на детали из алюминиевых сплавов, подвергнутых твердому анодированию.
 

При твердом анодировании необходимы жесткие контакты подвески с изделием.
 

При твердом анодировании наблюдается увеличение размеров по наружному диаметру или толщине на величину, равную половине толщины слоя покрытия.
 

Поэтому применение твердого анодирования для деталей, испытывающих ударную нагрузку, нецелесообразно. Так же надо избегать покрытия толстой пленкой резьбовых соединений; в этом случае происходит скалывание пленки с острых углов резьбы.
 

В процессе твердого анодирования надо внимательно следить за режимом тока.
 

Ванну для твердого анодирования изготавливают гак же, как и для обычного анодирования с той только разницей, что охлаждающий змеевик ванны имеет большую поверхность, соответствующую низкой температуре электролита.
 

Электролит ванны твердого анодирования охлаждают от холодильной установки. Наиболее удобна холодильная установка смешанного типа ( фиг.
 

В процессе твердого анодирования по мере роста покрытия напряжение повышают от 15 — 23 до 200 В. При этом плотность тока увеличивается обычно от 1 5 — 2 0 до 5 0 А / дм2, При продолжительном анодировании чистого алюминия в некоторых электролитах толщина износостойких анодно-оксидных покрытий достигает сотни и даже тысячи микрометров. Размеры деталей при твердом анодировании увеличиваются примерно на 50 % от толщины наносимого покрытия.
 

Толщина пленок при техническом твердом анодировании может достигнуть 100 мк. В некоторых случаях такая толщина является излишней, так как она дает повышенную хрупкость пленки и для уменьшения этой толщины процесс ограничивают по времени, снижая его даже до 20 — 25 мин.
 

Однако и при процессе твердого анодирования рост пленки имеет свой предел. В результате развивающегося тепла электролит вскипает в порах пленки, которые заполняются вследствие этого газом. Дальнейший рост напряжения приводит к газовому разряду и соответствующему повреждению металла ( фиг.
 

Выбор формы

Раньше все матрасы и подушки имели стандартные размеры, поэтому выбор формы не был так важен. Сегодня на рынке представлены разные формы матрасов и подушек. Если простыня нужна для кровати-дивана, подойдет обычная простыня без резинки. Для традиционной кровати многие выбирают постель с резинками, которая более плотно прилегает и хорошо держится. Подушки также имеют разные размеры и толщину. Многие сталкиваются с тем, что при покупке наволочки казалось бы нужного размера, не могут одеть ее на подушку, так как она очень «высокая» и не входит в наволочку. При пошиве рекомендуется добавлять несколько сантиметров на толщину.

Материалы для анодирования

Сегодня для анодирования используются различные металлические материалы.

В настоящее время выделяются такие виды анодирования в зависимости от используемых материалов, как:

Анодирование алюминия

Данный процесс сегодня встречается чаще всего. Он заключается в покрытии оксидной пленкой алюминиевого материала. Алюминий в процессе опускается в кислую среду, и к нему проводится положительный плюс источника тока. В результате на материале появляется тонкая оксидная пленка.

Анодирование титана

Всем известно, что титан относится к категории металлов, которые нашли широкое применение в промышленности, но они обладают низким уровнем износостойкости. Для придания ему прочности и устойчивости к разным условиям окружающей среды применяется процедура анодирования. При этом вся анодная обработка металла осуществляется в кислой среде при температуре от 40 до 50 градусов Цельсия.

Анодирование стали

Анодирование стали является сложным процессом. Для этого используется либо щелочная среда, либо кислая. В результате образуется оксидная пленка, которая придает высокий уровень прочности.

Анодирование меди

Медь является достаточно гибким видом металла. Для придания ей прочности используются различные методы. Одним из них является анодирование. Благодаря помещению медного материала в кислую среду, на поверхности образуется плотная пленка оксида, которая придает материалу большое количество полезных характеристик.

Таблица. Таблица совместимости металлов и сплавов

Анодирование металла

• Характеристики
• Процесс
• Материалы

• • Алюминий
  • Титан
  • Сталь
  • Медь
• Анодирование дома

В современном мире имеется большое количество методов обработки металлов и металлических изделий. Они применяются и в промышленных масштабах, и в домашних условиях.

Процесс анодирования

Технология анодирования различных видов металлов является несложной. Главное только иметь под рукой все необходимое для ее осуществления.

Она осуществляется в несколько этапов:

Подготовка металлов к образованию оксидной пленки.

На данном этапе проводятся подготовительные работы для анодирования. Они заключаются в том, чтобы тщательным образом очистить и отмыть поверхность металла. Сначала удаляются все загрязнения и налеты. Затем при помощи воды или специальных растворов проводится промывка материала. После этой процедуры его необходимо высушить.

На данном этапе осуществляется подготовка раствора с кислой или любой другой средой и подключают к положительному плюсу источника тока.

Покрытие поверхности металлов или их сплавов оксидной пленкой.

На данном этапе осуществляется погружения металла или изделии я из него в приготовленный раствор.

Материалы для анодирования

Сегодня для анодирования используются различные металлические материалы.

В настоящее время выделяются такие виды анодирования в зависимости от используемых материалов, как:

Анодирование алюминия

Данный процесс сегодня встречается чаще всего. Он заключается в покрытии оксидной пленкой алюминиевого материала. Алюминий в процессе опускается в кислую среду, и к нему проводится положительный плюс источника тока. В результате на материале появляется тонкая оксидная пленка.

Анодирование титана

Всем известно, что титан относится к категории металлов, которые нашли широкое применение в промышленности, но они обладают низким уровнем износостойкости. Для придания ему прочности и устойчивости к разным условиям окружающей среды применяется процедура анодирования. При этом вся анодная обработка металла осуществляется в кислой среде при температуре от 40 до 50 градусов Цельсия.

Анодирование стали

Анодирование стали является сложным процессом. Для этого используется либо щелочная среда, либо кислая. В результате образуется оксидная пленка, которая придает высокий уровень прочности.

Анодирование меди

Медь является достаточно гибким видом металла. Для придания ей прочности используются различные методы. Одним из них является анодирование. Благодаря помещению медного материала в кислую среду, на поверхности образуется плотная пленка оксида, которая придает материалу большое количество полезных характеристик.

Таблица. Таблица совместимости металлов и сплавов

Анодирование в домашних условиях

В современном мире в бытовой сфере используется большое количество металлических предметов, которые используются для различных целей. Каждому их владельцу хочется защитить их появления коррозии, чтобы они прослужили длительный период времени. Для этой цели подходит анодирование в домашних условиях.

Важно: Процедуру домашнего анодирования любого металла необходимо осуществлять на улице или на балконе. https://www.youtube.com/embed/9BZBpxMgiXI

Сначала необходимо приготовить раствор. Для этого нужно смешать дистиллированную воду и кислоту в определенной пропорции

С серной кислотой важно обращаться предельно аккуратно, потому что она при попадании в глаза и на кожу может привести к появлению неприятной ситуации

После этого можно подготовить детали из металлов для обработки. Для этой цели используются всевозможные вещества. Они способны очистить их для проведения процедуры.

На последнем этапе домашнего анодирования осуществляется погружения металлических деталей в раствор и подключение электрического тока.

Способы анодирования алюминия

Теплое анодирование

Эта технология считается сравнительно простой. Ее можно повторить своими руками. Процесс проводится при комнатной температуре. С помощью простых манипуляций можно получить красивое цветное покрытие при помощи органических красителей. Если приложить определенные усилия, то можно получить несколько цветов на одной и той же детали.

Технология имеет преимущества, но присутствуют и недостатки. Так, анодированный алюминий, обработанный таким образом, не имеет действительно высокой защиты от коррозии. В морской воде, а также в местах контакта с агрессивными металлами возникает коррозия. Обработка металла таким способом также не дает мощной механической защиты – поверхность легко царапается обыкновенной иголкой. Если технология нарушена, то покрытие и вовсе стирается рукой.

Теплое анодирование проводится очень просто. Первым делом обезжиривают детали и закрепляют их в подвесе. Выполняют анодирование до молочного оттенка, промывают деталь холодной водой. Окрашивают в горячем растворе красителя и закрепляют окрашенную поверхность в течение часа.

Холодная технология

Этот способ выполняется при низких температурах – от -10° до +10°. Метод изобрели по нескольким причинам: высокое качество, прочность, твердость анодного слоя, а также низкая скорость растворения поверхности и большая толщина слоя. Обычно в домашних условиях анодирование алюминиевых сплавов проводят именно таким образом.

Слой со стороны металла растет, а с внешней стороны – растворяется. Скорость равна тому же показателю при теплом анодировании. Однако, холодная технология может продемонстрировать низкие скорости растворения внешней пленки. Из-за этого и формируется толстый слой. При теплом методе внешний слой растворяется так же быстро, как растет внутренний – получить твердую пленку значительно сложней.

Единственный минус процедуры – невозможность использования органических красителей. Окраска – это естественный процесс, а цвет зависит от состава материала, который обрабатывается. Оттенки в процессе меняются – от зеленого до темного, нередко такая технология дает черный цвет.

Вначале деталь обезжиривают и закрепляют в специальном подвесе. Затем металл анодируют до получения плотного слоя. Далее – промывают в горячей или холодной воде. В конце закрепляют слой с помощью проварки в дистиллированной воде.

Технология твердого анодирования

Твердое анодирование алюминия также позволяет получить твердую и прочную пленку. Технология эта широко применяется в промышленности. Особенность этого способа в том, что в процессе задействован не один, а несколько электролитов. Так, используется не только серная кислота, но и борная, винная, уксусная или щавелевая. Плотность тока медленно растет и за счет изменения структуры на поверхности растет пленка повышенной прочности.

Способы выполнения процедуры

Анодирование меди и других металлов может выполняться несколькими способами. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, особенности проведения.

Теплый метод

Стадии анодирования

Самый простой метод выполнения анодирования, который можно применить даже в домашних условиях. Процесс обработки происходит при комнатной температуре. При применении органической краски, йода или зеленки можно существенно улучшить эстетические качества обрабатываемых деталей.

Твердое анодирование металла по такой технологии провести не удастся. Если это сделать, на поверхности материала образуется тонкая оксидная пленка, которая не обеспечивает надежной защиты от коррозии и легко повреждается. Но если после выполнения подобной обработки провести окрашивание изделий, сцепление красящих составов с поверхностью будет отличным. Именно таким способом можно обеспечить качественную защиту от коррозии и продлить срок службы деталей.

Холодный метод

Для выполнения анодного окисления холодным методом необходимо обеспечить стабильность температуры. Она должна находиться в пределах -10–+10°С. Оптимальной температурой считается 0°С, что соответствует параметрам, при которых происходит идеальная электрохимическая реакция.

Методы цветного анодирования алюминия

При достижении указанных показателей анодная и катодная обработка металла будет происходить более качественно, образуя на поверхности прочную пленку. Она лучшим образом защищает от коррозии.

С помощью холодного метода можно выполнить гальваническое напыление меди, золота и прочих металлов. Для этого необходимо правильно рассчитать силу тока, используя специальные уравнения. Полученные детали практически невозможно повредить. Они отличаются долгим сроком службы в особенно агрессивной среде (при контакте с морской водой).

Незначительным минусом данной технологии считается невозможность нанесения на полученную поверхность краски. Для изменения цвета применяют метод напыления металла или используют электрический ток определенной величины.

Анодирование в сернокислом электролите

Анодирование в серной кислоте позволяет получить полупрозрачные, бесцветные покрытия толщиной около 35 мк. Если процессу анодирования предшествует процесс глянцевания поверхности деталей, покрытия получают высокие декоративные качества (блестящее анодирование). В серной кислоте получают также пластичные анодные пленки, которые не разрушаются при формовке изделий.

Концентрация серной кислоты и температура электролита

Концентрация серной кислоты для анодирования в промышленных условиях принимается в диапазоне 8-35% (по массе). В концентрированном растворе анодная пленка получается мягкой и пористой, эластичность пленки высокая. Классической является концентрация 15% (по массе). Температуру в процессе анодирования задают в пределах от 18С до 25С. В большинстве случаев принимается температура в 20С. С применением серной кислоты получают также твердые анодные пленки, в этом случае процесс анодирования проводится при низких значениях температур (от -5 до +5 С).

Контроль температуры в процессе анодирования является обязательным, от температуры зависит плотность тока и скорость растворения пленки, что в свою очередь оказывает прямое влияние на качество и характеристики покрытия. Для того, чтобы избежать локального перегрева раствора электролита используют специальные перемешивающие устройства.

Напряжение и плотность тока

При анодировании в серной кислоте используется стандартный выпрямитель с выходным напряжением до 24 вольта. При стандартном режиме сила тока составляет 16 вольт при плотности тока 1,5 а/дм2. Для получения коррозионностойких пленок большой толщины напряжение силу тока поднимают до 18 вольт, а при обработке сплавов алюминия с кремнием до 22 вольт. В отдельных случаях, например, при анодировании рулонного материала или проволоки используется переменный ток. Использование пониженной плотности тока позволяет получать тонкие, прозрачные окисные пленки, превосходящие по прозрачности пленки аналогичной толщины, полученные при стандартных значениях плотности тока.

Длительность процесса

Продолжительность процесса анодирования зависит от требуемых значений толщины пленки, а также используемой плотности тока. Для чистого алюминия это соотношение можно предложить в виде:

Толщина пленки, мк. = (Плотность тока, а/дм2 Х Время, мин.)/3

Соотношение является приблизительным, т. к. на продолжительность процесса может зависеть от типа сплава и режима обработки.

Рабочий процесс

Технологический процесс анодирования отличается от процессов нанесения гальванических покрытий прежде всего тем, что рассеивающая способность электролитов анодирования значительно выше, чем у электролитов, использующихся при процессах хромирования, меднения, цинкования или никелирования металла. Эффективная рассеивающая способность при активном перемешивании позволяет получать равномерные по толщине пленки на всей поверхности изделий, включая внутренние поверхности отверстий и пазов.

В остальном технологический процесс анодирования аналогичен процессам электрохимического нанесения покрытий – изделия погружают в предварительно нагретый электролит на подвесах или зажимах, детали не соприкасаются друг с другом, расстояние до катода должно быть не менее 15 см. (для габаритных изделий значения выше). Затем включается перемешивание раствора и подается ток. В обычных условиях площадь катода должна быть равна площади анода, сечение катода должно быть достаточным для обеспечения требуемой плотности тока.

По окончании процесса прекращают подачу тока и незамедлительно извлекают изделия из гальванической ванны. Изделия промывают в проточной воде и сушат.

Методы

Наиболее распространенными методами цветного анодирования являются:

• Электролитическое;
• Адсорбционное;
• Интегральное;
• Интерференционное.

Процедура цветного электролитического анодирования заключается в погружении изделия в кислотный раствор с одной либо несколькими солями металлов. В результате металлы осаждаются в порах алюминия. Состав электролита определяет цвет готового изделия. Интенсивность цвета зависит не от толщины анодного слоя, а от количества металла, осевшего в порах. По своим свойствам это цветное анодирование идентично обычному анодному покрытию. Данный способ используется для фасадных панелей и алюминиевых профилей.

Метод адсорбционного окрашивания применяется с различными красителями. Алюминий с анодным покрытием погружают в водный или спиртовой раствор красителя. От количества краски зависит интенсивность окрашивания. После поглощения красителя выполняют уплотнение.

Цветное интегральное окрашивание осуществляется в процессе анодирования. В зависимости от толщины оксидного слоя изделие может приобрести оттенок от светлой бронзы до глубокого черного. Это дорогостоящий метод, поскольку для анодирования применяются сложные кислоты. Неудивительно, почему электролитическое окрашивание заметно потеснило данный тип обработки изделий, используемых в строительстве.

Разновидностью электролитического окрашивания является интерференционное цветное анодирование. Применяя метод оптической интерференции, можно получить широкую гамму цветовых решений. Для увеличения интенсивности цвета после выполнения анодирования алюминия и до электролитического окрашивания проводят обработку покрытия по расширению пор. В данном случае осаждается больше металла, чем при стандартной интерференционной обработке.

Для консультации с квалифицированными специалистами относительно возможности анодирования алюминия в определенный цвет позвоните по нашим телефонам в Москве. Мы располагаем современным оборудованием для выполнения заказов разной сложности и в любом количестве.

Характеристики анодирования

Анодирование представляет собой процедуру образования на поверхности различных металлов оксидной пленки путем анодного окисления. Наращивание оксидной пленки осуществляется в проводящей среде. На поверхности металла такая пленка держится достаточно хорошо.

Наращивание оксидной пленки может осуществлять и благодаря методу повышения температурного режима. Однако при этом она получается низкой по прочности и не держится длительное время. Благодаря электрохимическому способу образования оксидной пленки она получается оптимальной толщины и отлично держится на поверхности материала.

Анодированию можно подвергать разные виды металлов. Основным требованием является то, что они должны иметь возможность образовывать только один оксид. Он должен обладать максимальным уровнем устойчивости. Если металл обладает способностью образовывать сразу несколько оксидов, это может привести к тому, что пленка просто начнет трескаться и не появится защитного эффекта. Именно по этой причине только на редких промышленных объектах встречаются случаи анодирования железа или меди.

Кроме того оксидная пленка на поверхности металлов должна обладать пористой структурой. Это необходимо для того, чтобы электролиты лучше в нее проникали. В результате получается, что лишь небольшая часть всех имеющихся на земле металлов способны удовлетворять данным параметрам. К ним относятся алюминий, тантал, титан. В промышленной и бытовой сфере чаще всего встречается обработка при помощи анодирования алюминиевого материала.