Анодированный алюминий

Абсолютно каждый металл подвержен коррозии. Металлические изделия без надлежащей защиты от коррозии в скором времени портятся, приходят в негодность и требуют замены. Одним из способов защиты металлов от воздействия агрессивной среды является создание на его поверхности плотной и толстой оксидной пленки. Такая пленка образуется в процессе анодирования.

Анодированием называется процесс формирования оксидной пленки на поверхности металлов и их сплавов путем их анодной поляризации в проводящей среде. Целью анодирования является укрепление различных металлов, в том числе и алюминия. Однако стоит отметить, что анодирование алюминия используется не только с целью укрепления метала, оно также позволяет сгладить разнообразные неровности поверхности (например, сколы, царапины, вмятины и др.), повышает адгезивные качества металла (лакокрасочное покрытие существенно лучше ложится на оксидную пленку, чем на голый металл), улучшает внешний вид металла, а также придает ему разнообразные декоративные эффекты (например, имитация золота, серебра, жемчуга и т.д.).

Процесс анодирования состоит из трех частей:

• подготовительный этап;
• химическая обработка;
• закрепление.

Подготовительный этап предполагает механическую и электрохимическую обработку алюминия. Механическая обработка включает очистку металла, шлифование и обезжиривание. После этого изделие помещается в щелочной раствор для травления, после чего оно перекладывается в кислотный для осветления. На завершающей стадии подготовительного этапа осуществляется промывка поверхности изделия. При этом стоит отметить, что промывка производится обязательно несколько раз с целью полной очистки алюминия от кислотных веществ.

Во время химической обработки алюминия осуществляется обработка металла в электролите. В качестве электролитов могут быть использованы растворы разнообразных кислот (серная, хромовая, щавелевая, сульфосалициловая). Иногда в растворы может добавляться соль или органическая кислота. Самым распространенным электролитом выступает именно серная кислота. Стоит обратить внимание на то, что этот электролит используется только в случае обработки изделий простой формы. Для изделий, имеющих более сложную форму с небольшими отверстиями или зазорами, применяется чаще хромовая кислота.

То, насколько качественным в итоге получится анодированный алюминий, зависит от многих факторов, среди которых в обязательном порядке присутствуют концентрация, температурный режим, а также плотность тока. При воздействии высоких температур анодирование буде протекать существенно быстрее. Кроме этого, высокие температуры способствуют образованию мягкой и высокопористой пленки на поверхности изделия. В случае необходимости получения более твердого и прочного покрытия, анодирование проводится при более низких температурах. Таким образом, допустимые температурные режимы для анодирования находятся в диапазоне от 0⁰С до +50⁰С. Плотность тока при этом может находиться в пределах от 1 до 3 Ампер.

На последнем, закрепительном, этапе осуществляется закрытие пор, которые образовались на поверхности изделия во время анодирования. Закрытие пор осуществляется для того, чтобы поверхность приобрела достаточную прочность. Закрепление может осуществляться тремя способами:

• путем погружения изделия в горячую пресную воду;
• обработкой паром;
• размещением металла в так называемом «холодном растворе».

Стоит сказать, что если в дальнейшем будет производиться окрашивание поверхности, то данный этап не нужен, поскольку лакокрасочный материал заполнит имеющиеся поры естественным образом.

Кроме описанного выше способа, существуют также и другие способы анодирования. К ним можно отнести следующие:

• твердое;
• микродуговое;
• цветное.

В результате твердого анодирования на поверхности алюминия образуется прочная микропленка. Данная методика достаточно широко применяется в авиастроении, автомобилестроении, а также в строительстве. Суть данной технологии заключается в применении не одного конкретного, а сразу нескольких электролитов. Например, в одном процессе могут использоваться щавелевая, серная, лимонная, винная, а также борная кислота. Во время анодирования происходит плавное увеличение плотности тока, что приводит к изменениям в ячейках. Это, в свою очередь, способствует приобретению пленкой повышенной прочности.

Микродуговым анодированием называется электрохимический процесс, при котором происходит окисление поверхности алюминия, при одновременном возникновении электрозарядных явлений между анодом и электролитом. В результате данной методики образуется покрытие, отличающееся достаточным качеством, а также которое имеет высокий уровень износостойкости и адгезии.

Цветное анодирование алюминия. Основной задачей данного метода является изменить цвет алюминиевой детали. Цветное анодирование можно осуществить четырьмя способами:

• окрашиванием методом адсорбции. Происходит путем погружения изделия в электролитную ванну. Кроме этого осуществление данного способа возможно путем погружения деталей в раствор с красящим веществом, которое предварительно разогретое до необходимой температуры;
• электролитическое окрашивание. Данный способ имеет еще одно название – черное анодирование. Осуществляется в два этапа. Первый предполагает получение бесцветной пленки, после чего металл погружается в кислый солевой раствор, в результате – метал приобретает различный цвет, который может разниться от черного до слабого бронзового оттенка. Именно черные тона алюминия очень популярны в строительной области;
• интерференционное окрашивание. Технология получения определенного цвета данным способом напоминает электролитическое окрашивание. Однако, при данном методе создается особый светоотражающий слой, придающий более разнообразные оттенки металлу;
• интегральное окрашивание. Данная технология заключается в смешивании электролита с органическими солями.

Декоративный анодированный алюминий применяется во многих сферах. Так, он используется при изготовлении литых, прессованных и штампованных алюминиевых изделий. Очень часто такой алюминий используется при создании декоративных мебельных деталей, также из него могут изготавливаться спортивный инвентарь, поручни и многое другое. Основным преимуществом использования декоративного анодированного алюминия в быту является то, что он не оставляет неприятных пятен серого цвета на одежде и теле человека.

Анодирование алюминия в домашних условиях

Этот процесс достаточно простой для самостоятельного проведения. Однако, следует соблюдать некоторые правила, чтобы процесс был безопасным и дал желаемый результат. В первую очередь, следует проводить анодирование в хорошо проветриваемом помещении, а лучше на открытом воздухе – улице или балконе. Это связано с тем, что при анодировании происходит выделение на аноде кислорода, а на катоде – водорода, в результате смешивания которых образуется гремучий газ, являющийся тем же динамитом. Поэтому, в помещении можно погибнуть от даже самой маленькой искры.

Стоит помнить, что работать придется с кислотой, которая является очень едким веществом. Даже не смотря на то, что она находится в достаточно сильно разбавленном виде и при попадании на кожу вызовет не более, чем зуд, все таки, следует обращаться с ней крайне осторожно, ведь при попадании кислоты в глаза или на другие слизистые оболочки можно получить серьезные травмы, требующие госпитализации. Поэтому, в целях своей личной безопасности следует пользоваться защитными очками, а также иметь поблизости ведро с слабым содовым раствором.

Перед тем, как начать проводить анодирование алюминия в домашних условиях, следует провести подготовительные работы, которые предполагают полировку изделия до зеркального блеска (желательно, на полировочном кругу). Это действие необходимо для того, чтобы удалить нежелательные дефекты, которые не замаскируются после анодирования, а также чтобы снизить вероятность «прогара» во время самого процесса.

Также подготовительный этап предполагает обезжиривание изделия с помощью стирального порошка, хозяйственного мыла и зубной щетки. Не следует в данном процессе использовать едкий натрий или калий, которые рекомендуются в заводских технологиях, так как при этом заметно портится чистота поверхности. После промывки следует детали высушить горячим воздухом.

За подготовительным этапом следует изготовление электролита. При осуществлении анодирования в домашних условиях используется в качестве электролита раствор в дистиллированной воде серной кислоты. При этом можно применять обычную воду из-под крана. Однако, если есть возможность, то лучше приобрести дистиллированную воду.

Приобрести все необходимые ингредиенты достаточно просто – нужно всего лишь зайти в любой автомагазин, где всегда есть и дистиллированная вода, и серная кислота. Однако, кислота продается под названием «Электролит для свинцового аккумулятора», и имеет разбавленный вид в пропорции 1,27 грамм на 1 см кубический. Приобрев данный электролит, следует осуществить его смешивание с водой в пропорции 1:1. Таким образом, взяв обычную канистру, наполненную электролитом, объемом в 5 литров, после смешивания на выходе получится 10 литров раствора для анодирования. Мелкие детали вполне с легкостью можно анодировать в данном количестве раствора, а вот для более крупных деталей придется данное количество удвоить.

Стоит помнить о том, что во время смешивания воды и кислоты происходит сильная химическая реакция, в результате которой выделяется огромное количество тепла, поэтому, при неаккуратном смешивании этих двух компонентов можно получить травму в виде брызг в лицо. Именно в связи с этим следует использовать защитную экипировку, а также вливать электролит в воду тонкой и аккуратной струйкой. При этом следует непрерывно помешивать раствор стеклянной палочкой.

Также необходимо подготовить и соответствующее оборудование. Понадобится несколько емкостей – для мелких деталей, недлинных и длинных. Емкости обязательно должны быть алюминиевыми.

Также ванна должно иметь хорошую теплоизоляцию корпуса, или же электролит будет слишком быстро нагреваться в ней, что привет к необходимости в его частой замене. Наиболее простым решением в вопросе теплоизоляции ванны является ее оклеивание слоем пенопласта толщиной 2-4 см. Также подойдет вариант поместить ванну в коробку и пространство между ванной и коробкой задуть строительной пеной.

После этого необходимо изготовить для ванны свинцовый катод. Для этого подойдет обычный листовой свинец, который можно снять с толстых электрокабелей. Площадь катода должна вдвое превышать площадь поверхности обрабатываемого изделия. Обязательно в катодной пластине необходимо проделать отверстия для того, чтобы осуществлялся выход газа.

Следующим этапом является сам режим обработки. В процессе анодирования оптимальной температурой является -10 - +10 ⁰С. Если температуру увеличить за +10⁰, то в результате получится очень тонкий, нетвердый и бесцветный защитный слой. Не смотря на то, что допустимой является температура +10, все таки, рекомендуется прекращать анодирование уже при +5⁰С. При анодировании следует беспрерывно перемешивать электролит, чтобы выровнять температуру на поверхности изделия из алюминия. В противном случае на детали появятся участки местного перегрева, которые в дальнейшем станут причиной появления пробоев и растрава детали.

При анодировании следует удерживать плотность тока на уровне 1,6 – 4 Ампер на дм². Именно благодаря правильно созданным условиям на поверхности изделия образуется красивый, окрашенный и плотный защитный анодный слой. В свою очередь, катодная плотность должна быть низкой.

После проведения всех подготовительных процессов можно начинать сам процесс анодирования. Для этого необходимо в ванну залить электролит. При этом на выходе имеется блок питания с током. Чтобы иметь возможность регулировать силу тока, к цепи при анодировании алюминия следует подключить проволочных переменный резистор. В емкости присутствуют два предмета – это свинцовый катод в виде пластины и анод, т.е. обрабатываемое изделие. Во время подачи на них тока выделяется кислород и растет анодный защитный слой.

Про качественный электрический контакт между свинцом и деталью будут свидетельствовать медленно поднимающиеся по всей поверхности изделия микропузырьки. Продолжительность процесса анодирования необходимо контролировать по окрасу изделия. Как правило, мелкие детали окрашиваются быстрее. При этом, поверхность должна быть гладкой, блестящей и светло-серой.

После приобретения деталью необходимого оттенка, а также рыхлого защитного слоя, следует произвести фиксацию этого слоя. Это необходимо, так как покрытие на микроуровне имеет пористую структуру, которая не может препятствовать воздуху и воде. Такой слой является отличной защитой металла от механических повреждений, однако не защищает от химического воздействия.