Odkrywanie anodowania twardego: procesy, zalety i techniki

(1) Pojęcia i kategorie

Anodowanie twarde to specjalny proces obróbki powierzchni, stosowany głównie w aluminium i materiałach ze stopów aluminium. Przeznaczony jest do tworzenia na powierzchni materiału twardej, odpornej na zużycie, odpornej na korozję, dobrze izolującej i odpornej na ciepło warstwy tlenkowej na powierzchni materiału poprzez utlenianie elektrolityczne. Proces ten jest odpowiedni dla części z aluminium i stopów aluminium, które wymagają wysokiej odporności na zużycie, odporności na ciepło i dobrych właściwości izolacyjnych, takich jak wewnętrzne ścianki różnych cylindrów, tłoki, korki parowe, cylindry, łożyska, podłogi ładowni samolotów, rolki i prowadnice , urządzenia hydrauliczne, wirniki parowe, niwelatory, przekładnie i części poduszek.

(2) Podstawowe zasady

W procesie twardego anodowania reakcja katodowa przebiega następująco: 4H+ + 4e- = 2H2&uar;; Reakcja anodowa wynosi: 4 oh < pić małymi łykami > - < / sup > - 4 mi < pić małymi łykami > - < / sup > = 2 godz < zastąpić > 2 < / pod > O + O < zastąpić > 2 < / pod > pisać; Reakcja utleniania aluminium to: 2Al + 3O → Glin2O3.

Zagęszczanie warstwy tlenkowej jest procesem dynamicznym. Warstwa tlenkowa gęstnieje stopniowo wraz ze wzrostem czasu i prądu elektryfikacji. Dzieje się tak, ponieważ powstałe atomy tlenu są bardziej reaktywne niż tlen w stanie molekularnym i częściej reagują z aluminium, tworząc warstwę tlenkową. Jednocześnie jednak powstały film tlenkowy rozpuszcza się w kwaśnym roztworze. Tylko wtedy, gdy szybkość tworzenia warstwy tlenkowej jest większa niż szybkość rozpuszczania, warstwa tlenku może dalej gęstnieć. Gdy obie prędkości są równe, grubość warstwy tlenku nie wzrasta. Jeśli szybkość utleniania jest zbyt duża niż szybkość rozpuszczania, na powierzchni aluminium i stopu aluminium łatwo tworzy się sproszkowana warstwa tlenku.

Aby uzyskać grubszą warstwę tlenku, konieczne jest przyłożenie wyższego napięcia zewnętrznego w celu pokonania dużej rezystancji warstwy tlenku. Doprowadzi to jednak do wzrostu prądu, co spowoduje poważne zjawisko nagrzewania, a ciepło uwalniane podczas tworzenia warstwy tlenkowej spowoduje gwałtowny wzrost temperatury elektrolitu wokół części. Wzrost temperatury przyspieszy rozpuszczanie filmu tlenkowego i wpłynie na efekt zagęszczania filmu tlenkowego. Dlatego zwykle konieczne jest zastosowanie kombinacji urządzeń chłodzących i mieszania w celu utrzymania stabilności temperaturowej elektrolitu w celu uzyskania wysokiej jakości twardej warstwy tlenku.

(1) Obróbka wstępna

Przygotowanie wstępne jest kluczowym krokiem przed twardym anodowaniem. W pierwszej kolejności powierzchnię aluminium lub jego stopów należy odtłuścić, zwykle stosując roztwory alkaliczne w celu usunięcia oleju z powierzchni. Powierzchniowe tlenki i zanieczyszczenia są następnie usuwane poprzez trawienie, które zwykle obejmuje mieszaninę kwasu azotowego i kwasu fosforowego. Ten etap zapewnia czystą powierzchnię do późniejszego procesu anodowania, zapewniając jakość i przyczepność warstwy tlenku.

(2) Anodowanie

W określonym elektrolicie, takim jak roztwór kwasu siarkowego lub roztwór kwasu siarkowego z dodatkiem kwasów organicznych, przeprowadza się reakcję elektrolityczną, w wyniku której powstaje warstwa tlenku. W procesie tym należy ściśle kontrolować parametry takie jak gęstość prądu, napięcie i temperatura. Ogólnie rzecz biorąc, gęstość prądu wynosi 2-6 A/dm2napięcie wynosi od 40 do 90 V, a temperaturę należy dostosować do konkretnych wymagań procesu. Jednocześnie należy zadbać o równomierne położenie części w elektrolizerze, aby uzyskać warstwę tlenku o jednakowej grubości.

(3) płukanie

Rolą płukania jest usunięcie zanieczyszczeń i pozostałości z elektrolitu przyczepionego do powierzchni części. Zwykle płucze się go kilka razy pod bieżącą zimną wodą, aby zapewnić dokładne oczyszczenie. Ten etap może zmniejszyć wpływ zanieczyszczeń na kolejne etapy obróbki oraz poprawić jakość i wydajność warstwy tlenkowej.

(4) Uszczelnienie ochronne

Znaczenie obróbki uszczelniającej polega na wypełnieniu mikroporów warstwy tlenkowej, poprawie gęstości i odporności powłoki na korozję. Typowe metody uszczelniania obejmują uszczelnianie gorącą wodą, uszczelnianie parą i uszczelnianie chemiczne. Na przykład uszczelnianie gorącą wodą polega na namoczeniu części w gorącej wodzie o temperaturze 90-100 ° C przez pewien czas, tak aby mikropory warstwy tlenkowej wypełniły się produktami hydratacji. Uszczelnianie chemiczne polega na zastosowaniu określonych środków chemicznych do obróbki powierzchni warstwy tlenku w celu utworzenia warstwy ochronnej.

(5) Tworzenie filmu

Proces tworzenia folii zwykle obejmuje pieczenie w wysokich temperaturach. Zamknięte części umieszcza się w piecu o wysokiej temperaturze i piecze w określonych warunkach temperatury i czasu. Powoduje to, że warstwa tlenku ulega dalszym zmianom strukturalnym, tworząc gęstszą i twardszą powłokę powierzchniową. Temperatura wynosi zwykle od 150 do200 ° C, a czas pieczenia zależy od grubości folii i materiału.

(6) Przetwarzanie końcowe

Obróbka powierzchni próbki po utworzeniu błony, np. polerowanie, może poprawić wykończenie powierzchni, barwienie może nadać części określony kolor, ceramika może dodatkowo zwiększyć twardość i odporność powierzchni na zużycie. Polerowanie można wykonać poprzez polerowanie mechaniczne lub polerowanie chemiczne. Zabarwienie uzyskuje się poprzez namoczenie w specjalnym roztworze barwiącym. Obróbka ceramiki wymaga specjalnych procesów i sprzętu.

(1) Wysoka twardość i odporność na zużycie

Twarda anodowana powierzchnia metalu tworzy grubą i niezwykle twardą warstwę tlenku, która może osiągnąć 400-600HV na stopie aluminium, a nawet przekroczyć 1500HV na czystym aluminium. To sprawia, że ​​obrobiona powierzchnia ma doskonałą odporność na zużycie i może skutecznie przeciwstawić się tarciu i zużyciu, znacznie wydłużając żywotność części.

(2) Doskonała odporność na korozję

Warstwa tlenku skutecznie przeciwstawia się erozji większości środków chemicznych, znacznie zmniejszając ryzyko utleniania i korozji powierzchni metalu. Niezależnie od tego, czy działa w środowisku kwaśnym, zasadowym czy obojętnym, może utrzymać dobrą stabilność i zapewnić niezawodną ochronę części.

(3) Dobra izolacja elektryczna

Folia tlenkowa ma dobrą izolację elektryczną, jej rezystywność jest duża, a napięcie przebicia może osiągnąć ponad 2000 V. Ta cecha sprawia, że ​​twarde anodowanie jest szeroko stosowane w elektronice, elektryce i innych dziedzinach i może skutecznie zapobiegać występowaniu upływu prądu i korozji elektrycznej.

(4) Inne zalety

Stabilność koloru: Powierzchnia metalu po twardym anodowaniu może wykazywać różnorodne kolory, takie jak czarny, srebrny itp., A kolor jest bardzo stabilny, niełatwy do wyblaknięcia i może zachować długotrwałe piękno.

Estetyka: Obrobiona powierzchnia ma dobry połysk i teksturę, co może poprawić jakość i estetykę części.

Izolacja cieplna: Folia tlenkowa ma pewne właściwości termoizolacyjne, które mogą zmniejszać przenoszenie ciepła w środowiskach o wysokiej temperaturze oraz chronić części i otaczające środowisko.

(1) Sterowanie prądem i napięciem

Gęstość prądu twardego anodowania wynosi zazwyczaj 2-5 A/dm², a napięcie przekracza 25 V, a najwyższe może sięgać nawet 100 V. Podczas pracy prąd i napięcie należy regulować zgodnie z wymaganiami materiału stopu aluminium, kształtu części i warstwy tlenku. W przypadku bardziej skomplikowanych części lub konieczności stosowania grubszej warstwy tlenku można odpowiednio zwiększyć gęstość prądu i napięcie, należy jednak zwrócić uwagę na stopniowe zwiększanie napięcia, aby uniknąć nadmiernego napięcia początkowego skutkującego pogorszeniem jakości warstwy tlenku, miękkiej film, matowy, pudrowy, bez zużycia i innych problemów.

(2) Wybór zasilacza

W przypadku twardego anodowania bardziej odpowiednim wyborem jest zasilacz impulsowy lub zasilacz o specjalnym kształcie fali. Zwłaszcza w przypadku stopów aluminium o wysokiej zawartości miedzi lub stopów aluminium o wysokiej zawartości krzemu zwykłe anodowanie DC jest często słabe. Zasilanie impulsowe zapewnia bardziej precyzyjną kontrolę prądu, co pomaga poprawić jakość i jednorodność warstwy tlenku.

(3) Zarządzanie temperaturą zbiornika

Temperatura kąpieli ma istotny wpływ na jakość twardej anodowej warstwy tlenkowej. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura zbiornika do twardego anodowania powinna być kontrolowana poniżej 5 ° C, ponieważ im niższa temperatura, tym wyższa twardość wytworzonej warstwy tlenkowej. Aby osiągnąć i utrzymać niskie temperatury, zwykle konieczne jest posiadanie sprzętu chłodniczego, takiego jak agregat chłodniczy. Jednocześnie należy zwrócić uwagę na mieszanie cieczy w zbiorniku, aby zapewnić jednolitą temperaturę.

(4) regulacja stężenia cieczy w zbiorniku

Biorąc za przykład anodowanie kwasem siarkowym, stężenie twardego anodowania w zbiorniku jest na ogół mniejsze niż 15%. Jakość filmu tlenkowego można zoptymalizować dostosowując stężenie kąpieli. W przypadku konieczności uzyskania grubszej warstwy tlenkowej o większej twardości, stężenie w zbiorniku można odpowiednio zmniejszyć. Jednak zbyt niskie stężenie może mieć wpływ na tempo wzrostu warstwy tlenkowej, dlatego należy je zbilansować w zależności od konkretnych potrzeb.

(5) Dodawanie kwasów organicznych

Dodanie do kąpieli kwasu szczawiowego, winowego i innych kwasów organicznych może poprawić twardość filmu. Przy wyborze kwasów organicznych należy wziąć pod uwagę ich kompatybilność z kwasem siarkowym i wpływ na właściwości filmów tlenkowych. Dodaną ilość należy ustalić na podstawie doświadczenia i doświadczenia, zbyt duża lub zbyt mała ilość może mieć wpływ na efekt utleniania.

(1) Przemysł lotniczy

W przemyśle lotniczym anodowanie twarde odgrywa niezastąpioną rolę. Części silników lotniczych, takie jak łopatki turbin, tłoki itp., po obróbce anodowania twardego są w stanie wytrzymać ekstremalne warunki powodowane przez wysoką temperaturę, wysokie ciśnienie i dużą prędkość pracy, znacznie poprawiając odporność części na zużycie i korozję, aby zapewnić lot bezpieczeństwo. W niektórych kluczowych częściach konstrukcji kadłuba, takich jak złącza i części wsporcze, również stosuje się procesy twardego anodowania w celu zwiększenia ich wytrzymałości i trwałości, zmniejszając masę kadłuba przy jednoczesnym zapewnieniu stabilności konstrukcji.

(2) Przemysł samochodowy

Anodowanie twarde jest szeroko stosowane w przemyśle samochodowym. Części silników samochodowych, takie jak zawory, wałki rozrządu itp., po obróbce mogą skutecznie zapobiegać zużyciu i korozji oraz wydłużać żywotność silnika. Cylinder hydrauliczny jest twardo anodowany, aby zachować dobre uszczelnienie i odporność na zużycie w środowiskach pracy pod wysokim ciśnieniem. Ponadto niektóre elementy układu hamulcowego również korzystają z tego procesu, poprawiając ogólne osiągi i bezpieczeństwo samochodu.

(3) Pole elektroniczne

W elektronice anodowanie twarde odgrywa ważną rolę. Obudowa urządzeń elektronicznych, takich jak metalowa obudowa telefonów komórkowych i komputerów, po obróbce ma dobrą odporność na zużycie i korozję, a także może zapewnić pewien efekt ekranowania elektromagnetycznego. W radiatorze zastosowano proces twardego anodowania, który może nie tylko zwiększyć powierzchnię i poprawić efektywność rozpraszania ciepła, ale także zapobiec utlenianiu i korozji oraz zapewnić długoterminową stabilność wydajności rozpraszania ciepła.

(4) Przemysł wojskowy

Wydajność części w przemyśle wojskowym jest bardzo wysoka, a zastosowany w nim proces twardego anodowania dał niezwykłe rezultaty. Elementy broni, takie jak lufa i zamek, są poddawane obróbce, aby zachować dobrą wydajność w trudnych warunkach pracy. Niektóre kluczowe elementy sprzętu radarowego, takie jak antena i falowód, są ulepszane poprzez obróbkę twardego anodowania, aby poprawić ich odporność na warunki atmosferyczne i właściwości elektromagnetyczne, a także zapewnić niezawodność i stabilność sprzętu. Uzyskaj wycenę