Explorer l'anodisation dure : procédés, avantages et techniques

Concepts et catégories

L'anodisation dure est un procédé de traitement de surface spécial, principalement utilisé dans les matériaux en aluminium et en alliage d'aluminium. Il est conçu pour former un film d'oxyde dur, résistant à l'usure, à la corrosion et bien isolant et résistant à la chaleur sur la surface du matériau au moyen d'une oxydation électrolytique. Ce procédé convient aux pièces en aluminium et en alliage d'aluminium qui nécessitent une résistance élevée à l'usure, une résistance à la chaleur et de bonnes propriétés d'isolation, telles que les parois intérieures de divers cylindres, pistons, bouchons de vapeur, cylindres, roulements, planchers de soute d'avion, barres à rouleaux et guides. , équipements hydrauliques, roues à vapeur, niveleurs, engrenages et pièces de coussin.

Principes de base

Dans le processus d'anodisation dure, la réaction cathodique est la suivante : 4H+ + 4e- = 2H2↑; La réaction anodique est : 4 oh < souper > - < / souper > - 4 e < souper > - < / souper > = 2 heures < sous > 2 < / sous > O + O < sous > 2 < / sous > écrire; La réaction d'oxydation de l'aluminium est : 2Al + 3O → Al2O3.

L'épaississement du film d'oxyde est un processus dynamique. Le film d'oxyde s'épaissit progressivement avec l'augmentation du temps et du courant d'électrification. En effet, les atomes d’oxygène résultants sont plus réactifs que l’oxygène à l’état moléculaire et sont plus susceptibles de réagir avec l’aluminium pour former un film d’oxyde. En même temps, le film d’oxyde résultant se dissout dans une solution acide. Ce n'est que lorsque la vitesse de formation du film d'oxyde est supérieure à la vitesse de dissolution que le film d'oxyde peut continuer à s'épaissir. Lorsque les deux vitesses sont égales, l’épaisseur du film d’oxyde n’augmente pas. Si le taux d'oxydation est trop supérieur au taux de dissolution, il est facile de former un film d'oxyde poudreux sur la surface de l'aluminium et de l'alliage d'aluminium.

Afin d’obtenir un film d’oxyde plus épais, il est nécessaire d’appliquer une tension externe plus élevée pour surmonter la résistance élevée du film d’oxyde. Cependant, cela entraînera une augmentation du courant, entraînant un phénomène d'échauffement important, et la chaleur dégagée lors de la génération du film d'oxyde fera fortement augmenter la température de l'électrolyte autour des pièces. L'augmentation de la température accélérera la dissolution du film d'oxyde et affectera l'effet épaississant du film d'oxyde. Par conséquent, il est généralement nécessaire d’utiliser une combinaison d’équipement de refroidissement et d’agitation pour maintenir la stabilité de la température de l’électrolyte afin d’obtenir un film d’oxyde dur de haute qualité.

Prétraitement

Le prétraitement est une étape cruciale avant l’anodisation dure. Tout d’abord, la surface de l’aluminium ou de ses alliages doit être dégraissée, généralement à l’aide de solutions alcalines pour éliminer l’huile de la surface. Les oxydes et impuretés de surface sont ensuite éliminés par décapage, qui comprend généralement un mélange d'acide nitrique et d'acide phosphorique. Cette étape fournit une surface propre pour le processus d'anodisation ultérieur, garantissant la qualité et l'adhérence du film d'oxyde.

Anodisation

Dans un électrolyte spécifique, tel qu'une solution d'acide sulfurique ou une solution d'acide sulfurique additionné d'acides organiques, une réaction électrolytique est effectuée pour former un film d'oxyde. Dans ce processus, des paramètres tels que la densité de courant, la tension et la température doivent être strictement contrôlés. D'une manière générale, la densité de courant est de 2 à 6 A/dm2, la tension est comprise entre 40 et 90 V et la température doit être ajustée en fonction des exigences spécifiques du processus. Parallèlement, il faut s'assurer que la position des pièces dans l'électrolyseur est uniforme pour obtenir un film d'oxyde d'épaisseur uniforme.

Rinçage

Le rôle du rinçage est d’éliminer les impuretés et résidus de l’électrolyte fixés à la surface de la pièce. Il est généralement rincé plusieurs fois à l’eau froide courante pour assurer un nettoyage en profondeur. Cette étape peut réduire l'influence des impuretés sur les étapes de traitement ultérieures et améliorer la qualité et les performances du film d'oxyde.

Scellage de protection

L'importance du traitement de scellement est de remplir les micropores du film d'oxyde, d'améliorer la densité et la résistance à la corrosion du film. Les méthodes de scellement courantes comprennent le scellement à l’eau chaude, le scellement à la vapeur et le scellement chimique. Par exemple, le scellement à l'eau chaude consiste à tremper les pièces dans de l'eau chaude à 90-100 ° C pendant un certain temps, afin que les micropores du film d'oxyde soient remplis de produits d'hydratation. Le scellement chimique consiste à utiliser des agents chimiques spécifiques pour traiter la surface du film d'oxyde afin de former une couche protectrice.

Formation cinématographique

Le processus de formation de film implique généralement une cuisson à haute température. Les pièces fermées sont placées dans un four à haute température et cuites dans certaines conditions de température et de durée. Cela amène le film d'oxyde à subir d'autres changements structurels, formant un revêtement de surface plus dense et plus dur. La température est généralement comprise entre 150 et200 ° C, et le temps de cuisson dépend de l'épaisseur du film et du matériau.

Post-traitement

Le traitement de surface de l'échantillon après la formation du film, tel que le polissage, peut améliorer la finition de surface, la coloration peut donner à la pièce une couleur spécifique, la céramique peut encore améliorer la dureté et la résistance à l'usure de la surface. Le polissage peut être effectué par polissage mécanique ou par polissage chimique. La coloration est obtenue par trempage dans une solution colorante spécifique. Le traitement de la céramique nécessite des processus et des équipements spéciaux.

Haute dureté et résistance à l'usure

La surface métallique anodisée dure forme une couche d'oxyde épaisse et extrêmement dure, qui peut atteindre 400-600HV sur un alliage d'aluminium et même dépasser 1500HV sur de l'aluminium pur. Cela confère à la surface traitée une excellente résistance à l'usure et peut résister efficacement au frottement et à l'usure, prolongeant considérablement la durée de vie de la pièce.

Excellente résistance à la corrosion

La couche d'oxyde peut résister efficacement à l'érosion de la plupart des produits chimiques, réduisant ainsi considérablement le risque d'oxydation et de corrosion de la surface métallique. Que ce soit dans des environnements acides, alcalins ou neutres, il peut maintenir une bonne stabilité et offrir une protection fiable aux pièces.

Bonne isolation électrique

Le film d'oxyde a de bonnes performances d'isolation électrique, sa résistivité est grande et la tension de claquage peut atteindre plus de 2 000 V. Cette caractéristique rend l'anodisation dure largement utilisée dans les domaines électroniques, électriques et autres, et peut prévenir efficacement l'apparition de fuites de courant et de corrosion électrique.

Autres avantages

Stabilité de la couleur : la surface métallique après anodisation dure peut montrer une variété de couleurs, telles que le noir, l'argent, etc., et la couleur est très stable, difficile à décolorer et peut conserver sa beauté à long terme.

Esthétique : La surface traitée a un bon lustre et une bonne texture, ce qui peut améliorer la qualité et l'esthétique des pièces.

Isolation thermique : Le film d'oxyde possède certaines propriétés d'isolation thermique, qui peuvent réduire le transfert de chaleur dans des environnements à haute température et protéger les pièces et l'environnement.

Contrôle du courant et de la tension

La densité de courant de l'anodisation dure est généralement de 2 à 5 A/dm², et la tension est supérieure à 25 V, et la plus élevée peut même atteindre 100 V. Pendant le fonctionnement, le courant et la tension doivent être ajustés en fonction des exigences du matériau en alliage d'aluminium, de la forme de la pièce et du film d'oxyde. Pour les pièces plus complexes ou la nécessité d'un film d'oxyde plus épais, la densité de courant et la tension peuvent être augmentées de manière appropriée, mais il faut veiller à augmenter progressivement la tension pour éviter une tension initiale excessive entraînant une baisse de la qualité du film d'oxyde, doux film, terne, poudre, pas d'usure et autres problèmes.

Sélection de l'alimentation

Une alimentation à impulsions ou une alimentation à forme d'onde spéciale est un choix plus approprié pour l'anodisation dure. En particulier pour les alliages d'aluminium à haute teneur en cuivre ou les alliages d'aluminium moulé à haute teneur en silicium, l'anodisation DC ordinaire est souvent médiocre. L'alimentation pulsée permet un contrôle plus précis du courant, ce qui contribue à améliorer la qualité et l'uniformité du film d'oxyde.

Gestion de la température du réservoir

La température du bain a un effet important sur la qualité du film d'oxyde anodique dur. En général, la température du réservoir pour l'anodisation dure doit être contrôlée en dessous 5 ° C, car plus la température est basse, plus la dureté du film d'oxyde généré est élevée. Afin d’atteindre et de maintenir des températures basses, il est généralement nécessaire de disposer d’équipements de réfrigération, tels qu’un refroidisseur. Dans le même temps, veillez à remuer le liquide du réservoir pour garantir une température uniforme.

Ajustement de la concentration du liquide dans le réservoir

En prenant l'anodisation à l'acide sulfurique comme exemple, la concentration dans le réservoir d'anodisation dure est généralement inférieure à 15 %. La qualité du film d'oxyde peut être optimisée en ajustant la concentration du bain. Lorsqu'il est nécessaire d'obtenir un film d'oxyde plus épais et plus dur, la concentration dans le réservoir peut être réduite de manière appropriée. Cependant, une concentration trop faible peut affecter le taux de croissance du film d'oxyde, il doit donc être équilibré en fonction des besoins spécifiques.

Ajout d'acides organiques

L'ajout d'acide oxalique, d'acide tartrique et d'autres acides organiques au bain peut améliorer la dureté du film. Lors du choix des acides organiques, il convient de tenir compte de leur compatibilité avec l'acide sulfurique et de leur impact sur les propriétés des films d'oxyde. La quantité ajoutée doit être déterminée en fonction de l'expérience et de l'expérience, trop ou pas assez peut affecter l'effet d'oxydation.

Aérospatial

Dans le domaine aérospatial, l'anodisation dure joue un rôle indispensable. Les pièces de moteur d'avion, telles que les aubes de turbine, les pistons, etc., après un traitement d'anodisation dur, peuvent résister aux conditions extrêmes provoquées par un fonctionnement à haute température, haute pression et à grande vitesse, améliorer considérablement la résistance à l'usure et à la corrosion des pièces, pour assurer le vol sécurité. Certaines parties clés de la structure du fuselage, telles que les connecteurs et les pièces de support, utilisent également des processus d'anodisation dure pour améliorer leur résistance et leur durabilité, réduisant ainsi le poids du fuselage tout en assurant la stabilité structurelle.

L'industrie automobile

L'anodisation dure est largement utilisée dans l'industrie automobile. Les pièces de moteur automobile, telles que les soupapes, les arbres à cames, etc., peuvent résister efficacement à l'usure et à la corrosion après traitement et prolonger la durée de vie du moteur. Le vérin hydraulique est anodisé dur pour maintenir une bonne étanchéité et une bonne résistance à l'usure dans les environnements de travail à haute pression. De plus, certains composants du système de freinage bénéficient également de ce processus, améliorant ainsi les performances globales et la sécurité de la voiture.

Domaine électronique

Dans le domaine de l'électronique, l'anodisation dure joue un rôle important. La coque des appareils électroniques, telle que la coque métallique des téléphones portables et des ordinateurs, présente une bonne résistance à l'usure et à la corrosion après traitement, et peut également fournir un certain effet de blindage électromagnétique. Le dissipateur thermique adopte un processus d'anodisation dure, qui peut non seulement augmenter la surface et améliorer l'efficacité de la dissipation thermique, mais également empêcher l'oxydation et la corrosion et assurer la stabilité à long terme des performances de dissipation thermique.

Industrie militaire

Les performances des pièces dans l'industrie militaire sont très élevées et le processus d'anodisation dure y a été appliqué avec des résultats remarquables. Les composants de l'arme, tels que le canon et le verrou, sont traités pour maintenir de bonnes performances dans des environnements opérationnels difficiles. Certains composants clés des équipements radar, tels que l'antenne et le guide d'ondes, sont améliorés par un traitement d'anodisation dure pour améliorer leur résistance aux intempéries et leurs propriétés électromagnétiques, et garantir la fiabilité et la stabilité de l'équipement. Obtenir un devis