硬質陽極酸化の探求: プロセス、利点、および技術

概念とカテゴリ

ハードアノディングは、主にアルミニウムおよびアルミニウム合金材料で使用される特別な表面処理プロセスです。 これは、電解酸化により材料の表面に硬く、耐摩耗性があり、耐腐食耐性があり、良好な断熱性と耐熱性酸化物膜を形成するように設計されています。 このプロセスは、さまざまなシリンダー、ピストン、蒸気プラグ、シリンダー、ベアリング、航空機貨物床、ローラーバーとガイド、ガイド、油圧機器、蒸気機器、レベル、ギア、およびチョウシオンパーツなど、高い耐摩耗性、耐熱性、および良好な断熱特性を必要とするアルミニウムおよびアルミニウム合金部品に適しています。

基本原則

硬い陽極酸化プロセスでは、カソード反応は次のとおりです。<すする>+ + 4e<すする>- = 2H<サブ>2& uarr ;;アノード反応は次のとおりです。4ああ < すする > - < / すする > -4 e < すする > - < / すする > = 2 h < サブ > 2 < / sub > O + O < サブ > 2 < / sub > 書く;アルミニウムの酸化反応は、2AL + 3Oです → アル<サブ>2O<サブ>3.

酸化物膜の肥厚は動的なプロセスです。 酸化物膜は、電化時間と電流の増加とともに徐々に厚くなります。 これは、得られる酸素原子が分子状態の酸素よりも反応性が高く、アルミニウムと反応して酸化物膜を形成する可能性が高いためです。 しかし、同時に、得られる酸化膜は酸性溶液に溶けます。 酸化物膜の形成速度が溶解速度よりも大きい場合にのみ、酸化物膜は濃くなり続けることができます。 2つの速度が等しい場合、酸化物膜の厚さは増加しません。 酸化速度が溶解速度よりもはるかに大きすぎる場合、アルミニウムとアルミニウム合金の表面は、粉末状の酸化膜を簡単に形成できます。

厚い酸化物膜を取得するには、酸化膜の高い耐性を克服するために、より高い外部電圧を適用する必要があります。 しかし、これにより電流が増加し、重度の加熱現象が生じ、酸化膜が生成されると放出される熱により、部品の周りの電解質温度が急激に上昇します。 温度の上昇は、酸化物膜の溶解を加速し、酸化物膜の肥厚効果に影響します。 したがって、通常、冷却装置と攪拌の組み合わせを使用して、高品質の硬い酸化物膜を取得するために電解質の温度安定性を維持する必要があります。

前処理

前処理は、ハード陽極酸化の前の重要なステップです。 第一に、アルミニウムまたはその合金の表面は、通常はアルカリ溶液を使用して表面から油を除去する必要があります。 次に、酸化物と不純物を酸化によって除去します。これには、一般に硝酸とリン酸の混合物が含まれます。 このステップは、その後の陽極酸化プロセスにきれいな表面を提供し、酸化膜の品質と接着を確保します。

陽極酸化

硫酸溶液や有機酸を加えて硫酸の溶液などの特定の電解質では、電解反応が行われて酸化物膜が形成されます。 このプロセスでは、電流密度、電圧、温度などのパラメーターを厳密に制御する必要があります。 一般的に言えば、現在の密度は2〜6 A/DMです<すする>2、電圧は40〜90 Vで、特定のプロセス要件に従って温度を調整する必要があります。 同時に、均一な厚さの酸化膜を得るために、電解剤の部品の位置が均一であることを確認する必要があります。

すすぎ

すすぎの役割は、部品の表面に付着した電解質から不純物と残留物を除去することです。 通常、徹底的な洗浄を確保するために、冷たい水を走らせて数回すすいです。 このステップは、その後の治療ステップに対する不純物の影響を減らし、酸化物膜の品質と性能を向上させることができます。

保護シーリング

密閉処理の重要性は、酸化物膜の微小孔を満たし、膜の密度と腐食抵抗を改善することです。 一般的なシーリング方法には、温水シーリング、蒸気シーリング、化学シーリングが含まれます。 たとえば、お湯の密閉は、90でお湯に部品を浸すことです。100 ° 酸化物膜の微小孔に水和生成物で満たされるように、一定期間C。 化学シーリングとは、酸化膜の表面を処理して保護層を形成するために特定の化学物質を使用することです。

フィルムフォーメーション

通常、フィルム形成プロセスには、高温で焼くことが含まれます。 閉じた部品は高温炉に入れられ、特定の温度と時間の条件下で焼きます。 これにより、酸化物膜がさらに構造的な変化を起こし、より密度の高い硬い表面コーティングが形成されます。 温度は通常150です200 ° C、そしてベーキング時間はフィルムの厚さと素材に依存します。

後処理

研磨後のサンプルの表面処理は、研磨など、表面仕上げを改善することができ、着色は特定の色を与えることができ、セラミックはさらに硬さを高め、表面の抵抗を摩耗させることができます。 研磨は、機械的研磨または化学研磨によって行うことができます。 着色は、特定の染色溶液に浸すことによって達成されます。 セラミック処理には、完了するために特別なプロセスと機器が必要です。

高い硬度と耐摩耗性

硬い陽極酸化金属表面は、厚くて非常に硬い酸化物層を形成し、アルミニウム合金で400〜600HVに達する可能性があり、純粋なアルミニウムでも1500HVを超えています。 これにより、処理された表面は優れた耐摩耗性を持ち、摩擦と摩耗に効果的に抵抗し、部品のサービス寿命を大きく延長します。

優れた腐食抵抗

酸化物層は、ほとんどの化学物質の侵食に効果的に抵抗し、金属表面の酸化と腐食のリスクを大幅に減らします。 酸性、アルカリ性、または中性の環境であろうと、それは良好な安定性を維持し、部品の信頼できる保護を提供することができます。

良好な電気断熱

酸化物膜は良好な電気断熱性能を持ち、その抵抗率は大きく、分解電圧は2000V以上に達する可能性があります。 この機能により、電子、電気、その他のフィールドで広く使用されている陽極酸化が困難になり、現在の漏れや電気腐食の発生を効果的に防ぐことができます。

その他の利点

色の安定性：硬い陽極酸化後の金属表面は、黒、銀などのさまざまな色を示すことができ、色は非常に安定しており、フェードが簡単ではなく、長期的な美しさを維持できます。

美学：処理された表面には優れた光沢とテクスチャーがあり、部品のグレードと美学を改善できます。

熱断熱：酸化物膜には特定の熱断熱特性があり、高温環境での熱伝達を減らし、部品と周囲の環境を保護できます。

電流および電圧制御

ハード陽極酸化の現在の密度は一般に2〜5 A/dmです²、そして電圧は25Vを超え、最高の電圧は100Vに達することさえあります。 動作中、電流と電圧は、アルミニウム合金の材料の要件、部品の形状、酸化膜膜の要件に従って調整する必要があります。 より複雑な部分または厚い酸化物フィルムの必要性の場合、電流密度と電圧を適切に増やすことができますが、過度の初期電圧を徐々に上げて、酸化フィルム、柔らかいフィルム、鈍い、粉末、摩耗やその他の問題の品質が低下することを避けるために注意を払う必要があります。

電源選択

パルス電源または特別な波形電源は、ハード陽極酸化に適した選択肢です。 特に、高銅アルミニウム合金または高シリコン鋳造アルミニウム合金の場合、通常のDC陽極酸化はしばしば貧弱です。 パルス電源は、より正確な電流制御を提供し、酸化物膜の品質と均一性を改善するのに役立ちます。

タンク温度管理

お風呂の温度は、硬い陽極酸化膜の品質に重要な影響を及ぼします。 一般に、硬い陽極酸化のためのタンクの温度は以下で制御する必要があります 5 ° C、温度が低いほど、酸化膜の硬度が高くなるため。 低温を達成して維持するためには、通常、チラーなどの冷凍装置を用意する必要があります。 同時に、均一な温度を確保するために、タンクの液体を攪拌することに注意してください。

タンク液濃度調整

硫酸を服用すると、例として、硬い陽極酸化のタンク濃度は一般に15％未満です。 酸化物膜の品質は、お風呂の濃度を調整することで最適化できます。 より厚くてより高い硬度酸化物膜を取得する必要がある場合、タンク濃度を適切に減らすことができます。 ただし、濃度が低すぎると酸化物膜の成長率に影響する可能性があるため、特定のニーズに応じてバランスを取る必要があります。

有機酸の追加

シュウ酸、タルタル酸、その他の有機酸をお風呂に加えると、フィルムの硬度が向上します。 有機酸を選択するときは、硫酸との互換性と酸化物膜の特性への影響を考慮する必要があります。 追加された量は実験と経験に従って決定する必要がありますが、多すぎる、または少なすぎると酸化効果に影響を与える可能性があります。

航空宇宙

航空宇宙分野では、ハード陽極酸化が不可欠な役割を果たします。 タービンブレード、ピストンなどの航空機のエンジン部品は、硬い陽極酸化処理後、高温、高圧、高速動作によってもたらされる極端な条件に耐えることができ、飛行の安全性を確保するために部品の摩耗と腐食抵抗を大幅に改善します。 コネクタやサポート部品などの胴体構造のいくつかの重要な部分も、硬い陽極酸化プロセスを使用して強度と耐久性を高め、構造の安定性を確保しながら胴体の重量を減らします。

自動車産業

ハード陽極酸化は、自動車産業で広く使用されています。 バルブ、カムシャフトなどの自動車エンジン部品は、治療後に摩耗や腐食に効果的に抵抗し、エンジンのサービス寿命を延長することができます。 油圧シリンダーは、高圧作業環境で良好なシーリングと耐摩耗性を維持するために陽極酸化されています。 さらに、ブレーキシステムの一部のコンポーネントもこのプロセスの恩恵を受け、車の全体的なパフォーマンスと安全性を向上させます。

電子フィールド

エレクトロニクスの分野では、ハード陽極酸化が重要な役割を果たします。 携帯電話やコンピューターの金属シェルなどの電子デバイスのシェルは、治療後の耐摩耗性と腐食抵抗性が良好であり、特定の電磁シールド効果も提供できます。 ヒートシンクは、硬い陽極酸化プロセスを採用します。これは、表面積を増加させ、熱散逸効率を向上させるだけでなく、酸化と腐食を防ぎ、熱散逸性能の長期的な安定性を確保することもできます。

軍事産業

軍事産業における部品のパフォーマンスは非常に高く、驚くべき結果が得られる硬い陽極酸化プロセスが適用されています。 バレルやボルトなどの武器のコンポーネントは、厳しい動作環境で良好な性能を維持するために扱われます。 アンテナや導波路などのレーダー機器のいくつかの主要なコンポーネントは、硬い陽極酸化処理によって改善され、気象抵抗と電磁特性を改善し、機器の信頼性と安定性を確保します。 見積もりを取得します