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Explorer l'anodisation dure : procédés, avantages et techniques
2024-08-26
Définition et principe de l'anodisation dur
Concepts et catégories
L'anodisation dur est un processus spécial de traitement de surface, principalement utilisé dans les matériaux en alliage en aluminium et en aluminium. Il est conçu pour former un film d'oxyde isolant et résistant à l'usage dur, résistant à la corrosion et bon isolant et résistant à la chaleur à la surface du matériau au moyen de l'oxydation électrolytique. Ce processus convient aux pièces en alliage en aluminium et en 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, niveaux de cargaison d'avion, équipes et pièces de coussin.
Principes de base
Dans le processus d'anodisation dur, la réaction de la cathode est la suivante: 4h
L'épaississement du film d'oxyde est un processus dynamique. Le film d'oxyde s'épaissit progressivement avec l'augmentation du temps d'électrification et du courant. 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. Dans le même temps, cependant, le film d'oxyde résultant se dissout dans une solution acide. Ce n'est que lorsque le taux de formation du film d'oxyde est supérieur 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 à la vitesse de dissolution, la surface de l'aluminium et de l'alliage d'aluminium est facile de former un film d'oxyde poudreux.
Afin d'obtenir un film d'oxyde plus épais, il est nécessaire d'appliquer une tension externe plus élevée pour surmonter la haute résistance du film d'oxyde. Cependant, cela entraînera une augmentation du courant, ce qui entraînera un phénomène de chauffage sévère, et la chaleur libérée lorsque le film d'oxyde est généré fera augmenter la température de l'électrolyte autour des parties. L'augmentation de la température accélérera la dissolution du film d'oxyde et affectera l'effet d'épaississement du film d'oxyde. Par conséquent, il est généralement nécessaire d'utiliser une combinaison d'équipements 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.
Processus des étapes pour l'anodisation dur
Prétraitement
Le prétraitement est une étape cruciale avant l'anodisation dur. Premièrement, la surface de l'aluminium ou de ses alliages doit être dégraissée, utilisant généralement des solutions alcalines pour éliminer l'huile de la surface. Les oxydes de surface et les impuretés sont ensuite éliminés par le 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, assurant la qualité et l'adhésion du film d'oxyde.
Anodisation
Dans un électrolyte spécifique, comme une solution d'acide sulfurique ou une solution d'acide sulfurique ajouté avec des acides organiques, une réaction électrolytique est réalisée 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 actuelle est de 2-6 A / DM
Rinçage
Le rôle du rinçage est d'éliminer les impuretés et les résidus de l'électrolyte attaché à la surface de la pièce. Il est généralement rincé à plusieurs reprises avec de l'eau froide courir pour assurer un nettoyage approfondi. 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 protecteur
L'importance du traitement d'étanchéité est de remplir les micropores du film d'oxyde, d'améliorer la densité et la résistance à la corrosion du film. Les méthodes d'étanchéité courantes comprennent la scellage à l'eau chaude, la scellage à la vapeur et la scellage chimique. Par exemple, le scellement de l'eau chaude consiste à tremper les pièces dans l'eau chaude à 90100 ° C pendant une période de temps, de sorte que les micropores du film d'oxyde sont remplis de produits d'hydratation. L'étanchéité chimique est l'utilisation d'agents chimiques spécifiques pour traiter la surface du film d'oxyde pour former une couche protectrice.
Formation de films
Le processus de formation de film implique généralement la cuisson à des températures élevées. Les pièces fermées sont placées dans un four à haute température et cuites cuites dans certaines conditions de température et de temps. Cela fait que le film d'oxyde subit d'autres changements structurels, formant un revêtement de surface plus dense et dur. La température se situe généralement entre 150200 ° 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, comme le polissage peut améliorer la finition de surface, la coloration peut donner à la partie une couleur spécifique, la céramique peut encore améliorer la résistance à la dureté et l'usure de la surface. Le polissage peut être effectué par polissage mécanique ou polissage chimique. La coloration est obtenue en trempant dans une solution de teinture spécifique. Le traitement en céramique nécessite des processus et des équipements spéciaux.
Avantages de l'anodisation dur
Résistance élevée à la dureté et à l'usure
La surface métallique anodisée dure forme une couche d'oxyde épaisse et extrêmement dure, qui peut atteindre 400-600hV sur l'alliage d'aluminium et même dépasser 1500hV sur de l'aluminium pur. Cela fait que la surface traitée a une excellente résistance à l'usure et peut efficacement résister à la friction 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 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 fournir une protection fiable pour les pièces.
Bonne isolation électrique
Le film d'oxyde a de bonnes performances d'isolation électrique, sa résistivité est grande et la tension de panne peut atteindre plus de 2000v. Cette caractéristique rend l'anodisation dur largement utilisé dans les champs électroniques, électriques et autres, et peut empêcher efficacement la survenue de fuites de courant et de corrosion électrique.
Autres avantages
Stabilité des couleurs: La surface métallique après l'anodisation dur peut montrer une variété de couleurs, comme le noir, l'argent, etc., et la couleur est très stable, pas facile à décolorer et peut maintenir une beauté à long terme.
Esthétique: la surface traitée a un bon lustre et une bonne texture, ce qui peut améliorer la note et l'esthétique des pièces.
Isolation thermique: Le film d'oxyde a 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.
Conseils pratiques pour l'anodisation dur
Contrôle du courant et de la tension
La densité actuelle de l'anodisation dur est généralement 2-5 A / DM²et 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 de l'alliage en aluminium, de la forme de la pièce et du film d'oxyde. Pour les pièces plus complexes ou le besoin d'un film d'oxyde plus épais, la densité et la tension actuelles peuvent être accrues de manière appropriée, mais l'attention doit être accordée pour augmenter progressivement la tension pour éviter une tension initiale excessive, entraînant un déclin de la qualité du film d'oxyde, du film doux, terne, de la poudre, pas d'usure et d'autres problèmes.
Sélection d'alimentation
L'alimentation d'alimentation d'impulsion ou l'alimentation spéciale de la forme d'onde est un choix plus approprié pour l'anodisation dur. Surtout pour l'alliage élevé en aluminium de cuivre ou l'alliage d'aluminium à base de silicium élevé, l'anodisation DC ordinaire est souvent médiocre. L'alimentation pulsée fournit un contrôle de courant plus précis, ce qui aide 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 dur 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 d'avoir des équipements de réfrigération, comme le refroidisseur. Dans le même temps, faites attention à remuer le liquide du réservoir pour assurer une température uniforme.
Réglage de la concentration de liquide du réservoir
Prenant l'exemple de l'anodisation de l'acide sulfurique, la concentration de réservoir d'anodisation dur 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 de dureté de plus en plus épais et plus élevé, la concentration de 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 biologiques
L'ajout d'acide oxalique, de l'acide tartrique et d'autres acides organiques au bain peut améliorer la dureté du film. Lors du choix des acides organiques, sa compatibilité avec l'acide sulfurique et son impact sur les propriétés des films d'oxyde doivent être envisagés. La quantité ajoutée doit être déterminée en fonction de l'expérience et de l'expérience, trop ou trop peu peut affecter l'effet d'oxydation.
Applications de l'anodisation dur
Aérospatial
Dans le champ aérospatial, l'anodisation dur joue un rôle indispensable. Les pièces du moteur d'avion, telles que les lames de turbine, les pistons, etc., après traitement d'anodisation dur, peuvent résister aux conditions extrêmes apportées par une température élevée, une haute pression et un fonctionnement à grande vitesse, améliorent considérablement l'usure et la résistance à la corrosion des pièces, pour assurer la sécurité du vol. Certaines parties clés de la structure du fuselage, telles que les connecteurs et les pièces de support, utilisent également des processus d'anodisation durs pour améliorer leur force et leur durabilité, réduisant le poids du fuselage tout en assurant la stabilité structurelle.
L'industrie automobile
L'anodisation dur est largement utilisée dans l'industrie automobile. Les pièces du moteur automobile, telles que les vannes, les arbres à cames, etc., peuvent résister efficacement à l'usure et à la corrosion après le traitement, et prolonger la durée de vie du moteur. Le cylindre hydraulique est anodisé dur pour maintenir une bonne résistance à l'étanchéité et à l'usure dans des environnements de travail à haute pression. De plus, certaines composantes du système de freinage bénéficient également de ce processus, améliorant les performances globales et la sécurité de la voiture.
Champ électronique
Dans le domaine de l'électronique, l'anodisation dur joue un rôle important. La coquille des appareils électroniques, comme la coque métallique des téléphones mobiles et des ordinateurs, a une bonne résistance à l'usure et une résistance à la corrosion après le traitement, et peut également fournir un certain effet de blindage électromagnétique. Le dissipateur de chaleur adopte le processus d'anodisation dur, 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 dur y a été appliqué avec des résultats remarquables. Les composants de l'arme, tels que le canon et le boulon, sont traités pour maintenir de bonnes performances dans des environnements opérationnels difficiles. Certains composants clés de l'équipement radar, tels que l'antenne et le guide d'onde, sont améliorés par un traitement d'anodisation dur pour améliorer leur résistance aux intempéries et leurs propriétés électromagnétiques, et assurer la fiabilité et la stabilité de l'équipement. Obtenez un devis
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