Explorando a anodização dura: processos, vantagens e técnicas

Conceitos e categorias

A anodização dura é um processo especial de tratamento de superfície, usado principalmente em materiais de alumínio e liga de alumínio. Ele foi projetado para formar um filme de óxido resistente, resistente ao desgaste, resistente à corrosão e bom isolante e resistente ao calor na superfície do material por meio da oxidação eletrolítica. Esse processo é adequado para peças de alumínio e liga de alumínio que requerem alta resistência ao desgaste, resistência ao calor e boas propriedades de isolamento, como as paredes internas de vários cilindros, pistões, plugues de vapor, cilindros, rolamentos, aeronaves, engrenagens, rolos e guias, equipamentos hidráulicos, impulsionadores de vapor, normas de carga, engrenagens e rolos e enfermeiros.

Princípios básicos

No processo de anodização dura, a reação do cátodo é a seguinte: 4h+ + 4e- = 2H₂& uarr ;; A reação do ânodo é: 4 oh < e aí? > - < / e aí > - 4 e < e aí? > - < / e aí > = 2 h < sub > 2 < / sub > O + O < sub > 2 < / sub > escrever; A reação de oxidação do alumínio é: 2al + 3o → Al₂O₃.

O espessamento do filme de óxido é um processo dinâmico. O filme de óxido engrossa gradualmente com o aumento do tempo de eletrificação e da corrente. Isso ocorre porque os átomos de oxigênio resultantes são mais reativos que o oxigênio no estado molecular e têm maior probabilidade de reagir com o alumínio para formar um filme de óxido. Ao mesmo tempo, no entanto, o filme de óxido resultante se dissolve em uma solução ácida. Somente quando a taxa de formação do filme de óxido é maior que a taxa de dissolução, o filme de óxido pode continuar engrossando. Quando as duas velocidades são iguais, a espessura do filme de óxido não aumenta. Se a taxa de oxidação for muito maior que a taxa de dissolução, a superfície da liga de alumínio e alumínio é fácil de formar um filme de óxido em pó.

Para obter um filme de óxido mais espesso, é necessário aplicar uma tensão externa mais alta para superar a alta resistência do filme de óxido. No entanto, isso levará a um aumento na corrente, resultando em um fenômeno de aquecimento grave, e o calor liberado quando o filme de óxido for gerado fará com que a temperatura do eletrólito em torno das peças suba acentuadamente. O aumento da temperatura acelerará a dissolução do filme de óxido e afetará o efeito espessante do filme de óxido. Portanto, geralmente é necessário usar uma combinação de equipamentos de resfriamento e agitação para manter a estabilidade da temperatura do eletrólito, a fim de obter um filme de óxido duro de alta qualidade.

Pré -tratamento

O pré -tratamento é um passo crucial antes de anodizar. Primeiro, a superfície do alumínio ou suas ligas precisa ser degradada, geralmente usando soluções alcalinas para remover o óleo da superfície. Os óxidos e impurezas da superfície são então removidos pela decapagem, que geralmente inclui uma mistura de ácido nítrico e ácido fosfórico. Esta etapa fornece uma superfície limpa para o processo de anodização subsequente, garantindo a qualidade e a adesão do filme de óxido.

Anodizando

Em um eletrólito específico, como uma solução de ácido sulfúrico ou uma solução de ácido sulfúrico adicionado com ácidos orgânicos, uma reação eletrolítica é realizada para formar um filme de óxido. Nesse processo, parâmetros como densidade de corrente, tensão e temperatura precisam ser estritamente controlados. De um modo geral, a densidade atual é de 2-6 a/dm2, a tensão está entre 40-90 V, e a temperatura precisa ser ajustada de acordo com os requisitos específicos do processo. Ao mesmo tempo, é necessário garantir que a posição das peças no eletrolisador seja uniforme para obter um filme de óxido de espessura uniforme.

Lavagem

O papel da enxágue é remover impurezas e resíduos do eletrólito ligado à superfície da peça. Geralmente é lavado várias vezes com água fria para garantir uma limpeza completa. Esta etapa pode reduzir a influência de impurezas nas etapas subsequentes do tratamento e melhorar a qualidade e o desempenho do filme de óxido.

Vedação protetora

O significado do tratamento de vedação é preencher os microporos do filme de óxido, melhorar a densidade e a resistência à corrosão do filme. Os métodos comuns de vedação incluem vedação de água quente, vedação a vapor e vedação química. Por exemplo, a vedação de água quente é absorver as peças em água quente a 90-100 ° C por um período de tempo, para que os microporos do filme de óxido sejam preenchidos com produtos de hidratação. A vedação química é o uso de agentes químicos específicos para tratar a superfície do filme de óxido para formar uma camada protetora.

Formação do filme

O processo de formação de filmes geralmente envolve assar a altas temperaturas. As peças fechadas são colocadas em um forno de alta temperatura e assadas sob determinadas condições de temperatura e tempo. Isso faz com que o filme de óxido seja submetido a novas mudanças estruturais, formando um revestimento de superfície mais denso e duro. A temperatura é geralmente entre 150-200 ° C, e o tempo de cozimento depende da espessura e material do filme.

Pós-processamento

O tratamento da superfície da amostra após a formação do filme, como o polimento pode melhorar o acabamento da superfície, a coloração pode dar à parte uma cor específica, a cerâmica pode melhorar ainda mais a dureza e a resistência ao desgaste da superfície. O polimento pode ser feito por polimento mecânico ou polimento químico. A coloração é obtida por imersão em uma solução específica de tingimento. O processamento cerâmico requer processos e equipamentos especiais para concluir.

Alta dureza e resistência ao desgaste

A superfície de metal anodizada fore uma camada espessa e extremamente dura de óxido, que pode atingir 400-600HV em liga de alumínio e até exceder 1500HV em alumínio puro. Isso faz com que a superfície tratada tenha uma excelente resistência ao desgaste e pode resistir efetivamente ao atrito e ao desgaste, prolongando bastante a vida útil da peça.

Excelente resistência à corrosão

A camada de óxido pode resistir efetivamente à erosão da maioria dos produtos químicos, reduzindo bastante o risco de oxidação e corrosão da superfície do metal. Seja em ambientes ácidos, alcalinos ou neutros, pode manter uma boa estabilidade e fornecer proteção confiável para peças.

Bom isolamento elétrico

O filme de óxido tem um bom desempenho de isolamento elétrico, sua resistividade é grande e a tensão de quebra pode atingir mais de 2000V. Esse recurso torna a anodização difícil amplamente usada em campos eletrônicos, elétricos e outros e pode efetivamente impedir a ocorrência de vazamento de corrente e corrosão elétrica.

Outras vantagens

Estabilidade de cores: a superfície do metal após a anodização dura pode mostrar uma variedade de cores, como preto, prata, etc., e a cor é muito estável, não é fácil de desaparecer e pode manter a beleza a longo prazo.

Estética: a superfície tratada tem um bom brilho e textura, o que pode melhorar o grau e a estética das partes.

Isolamento térmico: O filme de óxido possui certas propriedades de isolamento térmico, que podem reduzir a transferência de calor em ambientes de alta temperatura e proteger as peças e o ambiente circundante.

Controle de corrente e tensão

A densidade atual de anodização dura é geralmente 2-5 a/dm²e a tensão é superior a 25V, e a mais alta pode até atingir 100V. Durante a operação, a corrente e a tensão devem ser ajustadas de acordo com os requisitos do material da liga de alumínio, a forma da peça e do filme de óxido. Para partes mais complexas ou a necessidade de filme de óxido mais espesso, a densidade e a tensão de corrente podem ser aumentadas adequadamente, mas a atenção deve ser dada para aumentar gradualmente a tensão para evitar tensão inicial excessiva, resultando em um declínio na qualidade do filme de óxido, filme macio, maçante, pó, sem desgaste e outros problemas.

Seleção da fonte de alimentação

A fonte de alimentação de pulso ou a fonte de alimentação especial é uma escolha mais adequada para anodização dura. Especialmente para liga de alumínio de alto cobre ou liga de alumínio fundido com alto silício, a anodização comum de CC é frequentemente ruim. A fonte de alimentação pulsada fornece controle de corrente mais preciso, o que ajuda a melhorar a qualidade e a uniformidade do filme de óxido.

Gerenciamento de temperatura do tanque

A temperatura do banho tem um efeito importante na qualidade do filme de óxido anódico duro. Em geral, a temperatura do tanque para anodização dura deve ser controlada abaixo 5 ° C, porque quanto menor a temperatura, maior a dureza do filme de óxido gerado. Para alcançar e manter baixas temperaturas, geralmente é necessário ter equipamentos de refrigeração, como o Chiller. Ao mesmo tempo, preste atenção em mexer o líquido do tanque para garantir a temperatura uniforme.

Ajuste da concentração de líquido do tanque

Tomando anodização de ácido sulfúrico como exemplo, a concentração do tanque de anodização dura é geralmente inferior a 15%. A qualidade do filme de óxido pode ser otimizada ajustando a concentração do banho. Quando é necessário obter um filme de óxido de dureza mais espesso e mais alto, a concentração do tanque pode ser adequadamente reduzida. No entanto, uma concentração muito baixa pode afetar a taxa de crescimento do filme de óxido, por isso precisa ser equilibrado de acordo com necessidades específicas.

Adicionando ácidos orgânicos

Adicionar ácido oxálico, ácido tartárico e outros ácidos orgânicos ao banho pode melhorar a dureza do filme. Ao escolher os ácidos orgânicos, sua compatibilidade com ácido sulfúrico e seu impacto nas propriedades dos filmes de óxido devem ser considerados. A quantidade adicionada deve ser determinada de acordo com o experimento e a experiência, muito ou pouco pode afetar o efeito de oxidação.

Aeroespacial

No campo aeroespacial, a anodização dura desempenha um papel indispensável. Peças de motor de aeronaves, como lâminas de turbinas, pistões, etc., após um tratamento de anodização dura, podem suportar as condições extremas trazidas por alta temperatura, alta pressão e operação em alta velocidade, melhoram significativamente o desgaste e a resistência à corrosão das peças, para garantir a segurança de vôo. Algumas partes importantes da estrutura da fuselagem, como conectores e partes de suporte, também usam processos de anodização dura para melhorar sua força e durabilidade, reduzindo o peso da fuselagem, garantindo a estabilidade estrutural.

A indústria automobilística

A anodização dura é amplamente utilizada na indústria automobilística. Peças automotivas do motor, como válvulas, árvores de cames, etc., podem resistir efetivamente ao desgaste e corrosão após o tratamento e prolongar a vida útil do motor. O cilindro hidráulico é difícil anodizado para manter uma boa resistência à vedação e desgaste em ambientes de trabalho de alta pressão. Além disso, alguns componentes do sistema de freios também se beneficiam desse processo, melhorando o desempenho e a segurança gerais do carro.

Campo eletrônico

No campo da eletrônica, a anodização dura desempenha um papel importante. A concha de dispositivos eletrônicos, como a concha metálica de telefones celulares e computadores, possui boa resistência ao desgaste e resistência à corrosão após o tratamento, e também pode fornecer um certo efeito de blindagem eletromagnética. O dissipador de calor adota um processo de anodização dura, que pode não apenas aumentar a área da superfície e melhorar a eficiência da dissipação de calor, mas também impedir a oxidação e corrosão e garantir a estabilidade a longo prazo do desempenho da dissipação de calor.

Indústria militar

O desempenho das peças na indústria militar é muito alto e o processo de anodização difícil foi aplicado nela com resultados notáveis. Os componentes da arma, como o barril e o parafuso, são tratados para manter um bom desempenho em ambientes operacionais severos. Alguns componentes -chave do equipamento de radar, como antena e guia de ondas, são aprimorados pelo tratamento de anodização difícil para melhorar sua resistência climática e propriedades eletromagnéticas e garantir a confiabilidade e a estabilidade do equipamento. Obtenha uma cotação