Изучение твердого анодирования: процессы, преимущества и методы

Концепции и категории

Жесткий анодирование - это специальный процесс обработки поверхности, в основном используемый в материалах алюминиевого и алюминиевого сплава. Он предназначен для формирования твердой, устойчивой к износостойкой, устойчивой к коррозии и хорошей изоляционной и термостойкому оксидной пленке на поверхности материала с помощью электролитического окисления. Этот процесс подходит для деталей алюминиевого и алюминиевого сплава, которые требуют высокой износостойкой стойкости, теплостойкости и хороших изоляционных свойств, таких как внутренние стены различных цилиндров, поршни, паровые пробки, цилиндры, подшипники, авиационные груды, полы, роликовые батончики и гидроизоры, оборудование, паровые импели, уровни, передачи и поставки.

Основные принципы

В процессе жесткого анодирования катодная реакция заключается в следующем: 4H<Как дела>+ + 4e<Как дела>- = 2H<подставка>2& uarr ;; Реакция анода: 4 OH < Как дела > - < / Как дела > - 4 e < Как дела > - < / Как дела > = 2 часа < подставка > 2 < / sub > O + O < подставка > 2 < / sub > писать; Реакция окисления алюминия: 2AL + 3O → Ал<подставка>2O<подставка>3.

Утолщение оксидной пленки является динамическим процессом. Оксидная пленка постепенно сгущается с увеличением времени электрификации и тока. Это связано с тем, что полученные атомы кислорода являются более реактивными, чем кислород в молекулярном состоянии, и с большей вероятностью реагируют с алюминием с образованием оксидной пленки. В то же время, однако, полученная оксидная пленка растворяется в кислом растворе. Только когда скорость образования оксидной пленки больше, чем скорость растворения, оксидная пленка может продолжать утолщаться. Когда две скорости равны, толщина оксидной пленки не увеличивается. Если скорость окисления слишком больше, чем скорость растворения, поверхность алюминия и алюминиевого сплава легко сформировать порошкообразную оксидную пленку.

Чтобы получить более толстую оксидную пленку, необходимо применить более высокое внешнее напряжение, чтобы преодолеть высокую устойчивость оксидной пленки. Тем не менее, это приведет к увеличению тока, что приведет к серьезному явлению нагрева, а тепло, выделяемое при генерируемой пленке оксида, заставит температуру электролита вокруг деталей резко. Повышение температуры ускорит растворение оксидной пленки и повлияет на эффект утолщения оксидной пленки. Следовательно, обычно необходимо использовать комбинацию охлаждающего оборудования и перемешивания, чтобы поддерживать стабильность температуры электролита, чтобы получить высококачественную жесткую оксидную пленку.

Предварительная обработка

Предварительная обработка является важным шагом перед жестким анодированием. Во -первых, поверхность алюминия или его сплавов должна быть обезжирена, обычно используя щелочные растворы для удаления масла с поверхности. Поверхностные оксиды и примеси затем удаляются путем маринованного, который обычно включает в себя смесь азотной кислоты и фосфорной кислоты. Этот шаг обеспечивает чистую поверхность для последующего процесса анодирования, обеспечивая качество и адгезию оксидной пленки.

Анодирование

В специфическом электролите, таком как раствор серной кислоты или раствор серной кислоты, добавленного с помощью органических кислот, электролитическая реакция выполняется с образованием оксидной пленки. В этом процессе, такие параметры, как плотность тока, напряжение и температура, должны строго контролировать. Вообще говоря, плотность тока составляет 2-6 А/дм<Как дела>2напряжение составляет от 40 до 90 В, и температура должна быть скорректирована в соответствии с конкретными требованиями процесса. В то же время необходимо обеспечить, чтобы положение частей в электролизере было равномерным для получения оксидной пленки с равномерной толщиной.

Полоскание

Роль полоскания заключается в удалении примесей и остатках из электролита, прикрепленного к поверхности детали. Обычно он промывается несколько раз с холодной водой, чтобы обеспечить тщательную очистку. Этот шаг может уменьшить влияние примесей на последующие этапы лечения и улучшить качество и производительность оксидной пленки.

Защитная герметизация

Значение уплотнения обработки состоит в том, чтобы заполнить микропоры оксидной пленки, улучшить плотность и коррозионную стойкость пленки. Обычные методы герметизации включают уплотнение горячей воды, уплотнение пара и химическое уплотнение. Например, уплотнение горячей воды предназначено для замачивания деталей в горячей воде при 90-100 ° C в течение некоторого времени, так что микропоры оксидной пленки заполнены продуктами увлажнения. Химическое уплотнение - это использование специфических химических агентов для обработки поверхности оксидной пленки, чтобы сформировать защитный слой.

Формирование фильма

Процесс формирования пленки обычно включает в себя выпечку при высоких температурах. Закрытые детали помещаются в высокотемпературную печь и выпекаются в определенных температурах и временных условиях. Это приводит к тому, что оксидная пленка подвергается дальнейшим структурным изменениям, образуя более плотное и твердое поверхностное покрытие. Температура обычно между 150-200 ° C, и время выпечки зависит от толщины пленки и материала.

Пост-обработка

Поверхностная обработка образца после формирования пленки, такая как полировка, может улучшить поверхностную отделку, окраска может придать части определенный цвет, керамика может еще больше усилить твердость и стойкость к износу поверхности. Полировка может быть сделана с помощью механической полировки или химической полировки. Раскраска достигается путем замачивания в определенном растворе для окрашивания. Керамическая обработка требует специальных процессов и оборудования для завершения.

Высокая твердость и стойкость к износу

Твердое анодированное металлическое поверхность образует толстый и чрезвычайно твердый оксидный слой, который может достигать 400-600HV на алюминиевом сплаве и даже превышать 1500HV на чистого алюминия. Это заставляет обработанную поверхность обладает превосходной износостойкой и может эффективно противостоять трениям и износу, значительно продлевая срок службы детали.

Отличная коррозионная стойкость

Оксидный слой может эффективно противостоять эрозии большинства химических веществ, значительно снижая риск окисления и коррозии поверхности металла. Будь то в кислых, щелочных или нейтральных средах, он может поддерживать хорошую стабильность и обеспечить надежную защиту деталей.

Хорошая электрическая изоляция

Оксидная пленка обладает хорошей электрической изоляцией, ее удельное сопротивление большое, а напряжение разрушения может достигать более 2000В. Эта функция делает твердое анодирование широко используемой в электронных, электрических и других областях, и может эффективно предотвратить возникновение утечки тока и электрическую коррозию.

Другие преимущества

Стабильность цвета: металлическая поверхность после твердого анодирования может показать множество цветов, таких как черное, серебро и т. Д., А цвет очень стабилен, нелегко исчезать и может поддерживать долгосрочную красоту.

Эстетика: обработанная поверхность имеет хороший блеск и текстура, которая может улучшить оценку и эстетику частей.

Теплоизоляция: оксидная пленка имеет определенные теплоизоляционные свойства, которые могут уменьшить теплопередачу в высокотемпературных средах и защитить детали и окружающую среду.

Контроль тока и напряжения

Плотность тока жесткого анодирования, как правило, 2-5 А/дм²и напряжение составляет более 25 В, а самое высокое может достигать 100 В. Во время работы ток и напряжение должны регулироваться в соответствии с требованиями материала алюминиевого сплава, формы детали и оксидной пленки. Для более сложных частей или необходимости в более толстой оксидной пленке плотность тока и напряжения могут быть надлежащим образом увеличены, но следует обратить внимание на постепенное увеличение напряжения, чтобы избежать чрезмерного начального напряжения, что приводит к снижению качества оксидной пленки, мягкой пленки, тусклой, порошка, отсутствия износа и других проблем.

Выбор источника питания

Импульсное питание или специальное питание формы волны являются более подходящим выбором для жесткого анодирования. Особенно для высокопоставленного алюминиевого сплава или алюминиевого сплава с высоким кремниевым литьем, обычное анодирование постоянного тока часто бывает бедным. Импульсный источник питания обеспечивает более точный контроль тока, что помогает улучшить качество и однородность оксидной пленки.

Управление температурой резервуара

Температура ванны оказывает важное влияние на качество жесткой анодной оксидной пленки. В общем, температура резервуара для твердого анодирования следует контролировать ниже 5 ° C, потому что чем ниже температура, тем выше твердость сгенерированной оксидной пленки. Чтобы достичь и поддерживать низкие температуры, обычно необходимо иметь охлаждающее оборудование, такое как чиллер. В то же время обратите внимание на перемешивание жидкости резервуара, чтобы обеспечить равномерную температуру.

Регулировка концентрации жидкости резервуара

Принимая анодирование серной кислоты в качестве примера, концентрация жесткого анодирования резервуара, как правило, составляет менее 15%. Качество оксидной пленки может быть оптимизировано путем настройки концентрации ванны. Когда необходимо получить более толстую и более высокую пленку оксида твердости, концентрация резервуара может быть соответствующим образом уменьшена. Однако слишком низкая концентрация может повлиять на скорость роста оксидной пленки, поэтому она должна быть сбалансирована в соответствии с конкретными потребностями.

Добавление органических кислот

Добавление щавелевой кислоты, тартарной кислоты и других органических кислот в ванну может улучшить твердость пленки. При выборе органических кислот следует учитывать его совместимость с серной кислотой и его влияние на свойства оксидных пленок. Добавленное количество должно быть определена в соответствии с экспериментом и опытом, слишком много или слишком мало может повлиять на эффект окисления.

Аэрокосмическая

В аэрокосмической области жесткое анодирование играет незаменимую роль. Части самолета двигателя, такие как лезвия турбины, поршни и т. Д. После твердой анодирующей обработки могут противостоять экстремальным условиям, вызванным высокой температурой, высоким давлением и высокоскоростной работой, значительно улучшают износ и коррозионную стойкость деталей, чтобы обеспечить безопасность полета. Некоторые ключевые части структуры фюзеляжа, такие как разъемы и опорные детали, также используют сложные процессы анодирования для повышения их прочности и долговечности, снижая вес фюзеляжа, обеспечивая при этом структурную стабильность.

Автомобильная промышленность

Жесткий анодирование широко используется в автомобильной промышленности. Автомобильные детали двигателя, такие как клапаны, распределительные валы и т. Д., Могут эффективно противостоять износу и коррозии после обработки и продлевают срок службы двигателя. Гидравлический цилиндр жестко анодирован для поддержания хорошей устойчивости к уплотнению и износу в рабочей среде высокого давления. Кроме того, некоторые компоненты тормозной системы также выигрывают от этого процесса, улучшая общую производительность и безопасность автомобиля.

Электронное поле

В области электроники жесткое анодирование играет важную роль. Оболочка электронных устройств, таких как металлическая оболочка мобильных телефонов и компьютеров, обладает хорошей износостойкой и коррозионной стойкостью после обработки, а также может обеспечить определенный эффект электромагнитного экранирования. На радиатор принимает процесс жесткого анодирования, который может не только увеличить площадь поверхности и повысить эффективность рассеивания тепла, но также предотвратить окисление и коррозию, а также обеспечить долгосрочную стабильность характеристик тепла.

Военная промышленность

Производительность деталей в военной промышленности очень высока, а в нем применяется сложный процесс анодирования с замечательными результатами. Компоненты оружия, такие как ствол и болт, обрабатываются для поддержания хорошей производительности в суровых рабочих средах. Некоторые ключевые компоненты радиолокационного оборудования, такого как антенна и волновод, улучшаются путем твердой анодирующей обработки для улучшения их сопротивления погоды и электромагнитных свойств, а также обеспечить надежность и стабильность оборудования. Получите цитату