การสำรวจอโนไดซ์แบบแข็ง: กระบวนการ ข้อดี และเทคนิค

แนวคิดและหมวดหมู่

Hard anodizing เป็นกระบวนการบำบัดพื้นผิวพิเศษส่วนใหญ่ใช้ในวัสดุอลูมิเนียมและอลูมิเนียมโลหะผสม มันถูกออกแบบมาเพื่อสร้างรูปแบบที่แข็งทนต่อการสึกหรอทนต่อการกัดกร่อนและเป็นฉนวนที่ดีและฟิล์มออกไซด์ที่ทนความร้อนบนพื้นผิวของวัสดุโดยใช้ออกซิเดชันอิเล็กโทรไลต์ กระบวนการนี้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนอลูมิเนียมและอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ต้องการความต้านทานการสึกหรอสูงความต้านทานความร้อนและคุณสมบัติฉนวนที่ดีเช่นผนังด้านในของกระบอกสูบต่าง ๆ , ลูกสูบ, ปลั๊กไอน้ำ, กระบอกสูบ, ตลับ

หลักการพื้นฐาน

ในกระบวนการอะโนไดซ์ที่แข็งปฏิกิริยาแคโทดมีดังนี้: 4H<จีบ>+ + 4e<จีบ>- = 2H<ส่วนย่อย>2& uarr ;; ปฏิกิริยาขั้วบวกคือ: 4 โอ้ < จีบ > - < / sup > - 4 E < จีบ > - < / sup > = 2 ชั่วโมง < ส่วนย่อย > 2 < / ย่อย > O + O < ส่วนย่อย > 2 < / ย่อย > เขียน; ปฏิกิริยาออกซิเดชันของอลูมิเนียมคือ: 2AL + 3O → อัล<ส่วนย่อย>2O<ส่วนย่อย>3.

ความหนาของฟิล์มออกไซด์เป็นกระบวนการแบบไดนามิก ฟิล์มออกไซด์ข้นขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเพิ่มเวลาไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า นี่เป็นเพราะอะตอมออกซิเจนที่เกิดขึ้นนั้นมีปฏิกิริยามากกว่าออกซิเจนในสถานะโมเลกุลและมีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยากับอลูมิเนียมเพื่อสร้างฟิล์มออกไซด์ อย่างไรก็ตามในเวลาเดียวกันฟิล์มออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะละลายในสารละลายที่เป็นกรด เฉพาะเมื่ออัตราการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์สูงกว่าอัตราการละลายฟิล์มออกไซด์จะยังคงข้นขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อความเร็วทั้งสองเท่ากันความหนาของฟิล์มออกไซด์จะไม่เพิ่มขึ้น หากอัตราการเกิดออกซิเดชันมากกว่าอัตราการละลายมากเกินไปพื้นผิวของอลูมิเนียมและอลูมิเนียมอัลลอยด์นั้นง่ายต่อการสร้างฟิล์มออกไซด์แบบแป้ง

เพื่อให้ได้ฟิล์มออกไซด์ที่หนาขึ้นจำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าภายนอกที่สูงขึ้นเพื่อเอาชนะความต้านทานสูงของฟิล์มออกไซด์ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้จะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์การให้ความร้อนอย่างรุนแรงและความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อฟิล์มออกไซด์ถูกสร้างขึ้นจะทำให้อุณหภูมิอิเล็กโทรไลต์รอบชิ้นส่วนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะช่วยเร่งการสลายตัวของฟิล์มออกไซด์และส่งผลกระทบต่อผลกระทบที่หนาขึ้นของฟิล์มออกไซด์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ทำความเย็นและความปั่นป่วนเพื่อรักษาความเสถียรของอุณหภูมิของอิเล็กโทรไลต์เพื่อให้ได้ฟิล์มออกไซด์ที่มีคุณภาพสูง

การปรับสภาพ

การปรับสภาพเป็นขั้นตอนสำคัญก่อนที่จะทำให้แอโนไดซ์แข็ง ก่อนอื่นพื้นผิวของอลูมิเนียมหรือโลหะผสมจะต้องเสื่อมสภาพโดยปกติจะใช้สารละลายอัลคาไลน์เพื่อกำจัดน้ำมันออกจากพื้นผิว ออกไซด์พื้นผิวและสิ่งสกปรกจะถูกลบออกโดยการดองซึ่งโดยทั่วไปจะมีส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดฟอสฟอริก ขั้นตอนนี้ให้พื้นผิวที่สะอาดสำหรับกระบวนการอะโนไดซ์ที่ตามมาทำให้มั่นใจได้ว่าคุณภาพและการยึดเกาะของฟิล์มออกไซด์

อโนไดซ์

ในอิเล็กโทรไลต์เฉพาะเช่นสารละลายกรดซัลฟิวริกหรือสารละลายของกรดซัลฟิวริกที่เติมด้วยกรดอินทรีย์ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลต์จะดำเนินการเพื่อสร้างฟิล์มออกไซด์ ในกระบวนการนี้พารามิเตอร์เช่นความหนาแน่นกระแสแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิจะต้องมีการควบคุมอย่างเคร่งครัด โดยทั่วไปความหนาแน่นปัจจุบันคือ 2-6 A/DM<จีบ>2แรงดันไฟฟ้าอยู่ระหว่าง 40-90 V และต้องปรับอุณหภูมิตามข้อกำหนดของกระบวนการเฉพาะ ในขณะเดียวกันก็จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าตำแหน่งของชิ้นส่วนในอิเล็กโทรไลเซอร์นั้นสม่ำเสมอเพื่อให้ได้ฟิล์มออกไซด์ที่มีความหนาสม่ำเสมอ

การล้าง

บทบาทของการล้างคือการกำจัดสิ่งสกปรกและสิ่งตกค้างออกจากอิเล็กโทรไลต์ที่ติดอยู่กับพื้นผิวของชิ้นส่วน โดยปกติแล้วจะล้างออกหลายครั้งด้วยน้ำเย็นเพื่อให้แน่ใจว่าทำความสะอาดอย่างละเอียด ขั้นตอนนี้สามารถลดอิทธิพลของสิ่งสกปรกต่อขั้นตอนการรักษาที่ตามมาและปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพของฟิล์มออกไซด์

การปิดผนึกป้องกัน

ความสำคัญของการรักษาแบบปิดผนึกคือการเติม micropores ของฟิล์มออกไซด์ปรับปรุงความหนาแน่นและความต้านทานการกัดกร่อนของฟิล์ม วิธีการปิดผนึกทั่วไป ได้แก่ การปิดผนึกน้ำร้อนการปิดผนึกไอน้ำและการปิดผนึกสารเคมี ตัวอย่างเช่นการปิดผนึกน้ำร้อนคือการแช่ชิ้นส่วนในน้ำร้อนที่ 90-100 ° C เป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้ micropores ของฟิล์มออกไซด์เต็มไปด้วยผลิตภัณฑ์ให้ความชุ่มชื้น การปิดผนึกสารเคมีคือการใช้สารเคมีเฉพาะเพื่อรักษาพื้นผิวของฟิล์มออกไซด์เพื่อสร้างชั้นป้องกัน

การสร้างภาพยนตร์

กระบวนการขึ้นรูปฟิล์มมักจะเกี่ยวข้องกับการอบที่อุณหภูมิสูง ชิ้นส่วนปิดจะถูกใส่ลงในเตาอุณหภูมิสูงและอบภายใต้อุณหภูมิและสภาพเวลาที่แน่นอน สิ่งนี้ทำให้ฟิล์มออกไซด์ได้รับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเพิ่มเติมทำให้เกิดการเคลือบผิวที่หนาแน่นและแข็งมากขึ้น อุณหภูมิโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 150-200 ° C และเวลาอบขึ้นอยู่กับความหนาและวัสดุของฟิล์ม

การโพสต์

การรักษาพื้นผิวของตัวอย่างหลังจากการก่อตัวของฟิล์มเช่นการขัดสามารถปรับปรุงพื้นผิวผิวการระบายสีสามารถให้สีที่เฉพาะเจาะจงเซรามิกสามารถเพิ่มความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิว การขัดสามารถทำได้โดยการขัดด้วยเครื่องจักรกลหรือการขัดด้วยสารเคมี การระบายสีทำได้โดยการแช่ในสารละลายย้อมที่เฉพาะเจาะจง การประมวลผลเซรามิกต้องใช้กระบวนการและอุปกรณ์พิเศษเพื่อให้เสร็จสมบูรณ์

ความแข็งสูงและความต้านทานการสึกหรอ

พื้นผิวโลหะอะโนไดซ์แข็งจะสร้างชั้นออกไซด์ที่หนาและแข็งมากซึ่งสามารถเข้าถึง 400-600HV บนโลหะผสมอลูมิเนียมและเกิน 1,500HV บนอลูมิเนียมบริสุทธิ์ สิ่งนี้ทำให้พื้นผิวที่ได้รับการรักษามีความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยมและสามารถต้านทานแรงเสียดทานและการสึกหรอได้อย่างมีประสิทธิภาพขยายอายุการใช้งานของส่วนนี้อย่างมาก

ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม

ชั้นออกไซด์สามารถต้านทานการกัดเซาะของสารเคมีส่วนใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพลดความเสี่ยงของการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนของพื้นผิวโลหะ ไม่ว่าจะเป็นสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดอัลคาไลน์หรือเป็นกลางสามารถรักษาเสถียรภาพที่ดีและให้การป้องกันที่เชื่อถือได้สำหรับชิ้นส่วน

ฉนวนไฟฟ้าที่ดี

ฟิล์มออกไซด์มีประสิทธิภาพของฉนวนไฟฟ้าที่ดีความต้านทานของมันมีขนาดใหญ่และแรงดันไฟฟ้าสลายสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 2,000V คุณลักษณะนี้ทำให้ anodizing อย่างหนักใช้กันอย่างแพร่หลายในเขตข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ไฟฟ้าและอื่น ๆ และสามารถป้องกันการเกิดการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าและการกัดกร่อนทางไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ข้อดีอื่น ๆ

ความเสถียรของสี: พื้นผิวโลหะหลังการอโนไดซ์แข็งสามารถแสดงสีที่หลากหลายเช่นสีดำเงิน ฯลฯ และสีมีความเสถียรมากไม่ง่ายที่จะจางหายไปและสามารถรักษาความงามระยะยาวได้

สุนทรียศาสตร์: พื้นผิวที่ได้รับการบำบัดมีความมันวาวและพื้นผิวที่ดีซึ่งสามารถปรับปรุงเกรดและสุนทรียภาพของชิ้นส่วน

ฉนวนกันความร้อน: ฟิล์มออกไซด์มีคุณสมบัติฉนวนกันความร้อนบางอย่างซึ่งสามารถลดการถ่ายเทความร้อนในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงและปกป้องชิ้นส่วนและสภาพแวดล้อมโดยรอบ

การควบคุมกระแสและแรงดันไฟฟ้า

ความหนาแน่นปัจจุบันของ anodizing แข็งโดยทั่วไปคือ 2-5 A/DM²และแรงดันไฟฟ้ามากกว่า 25V และสูงสุดอาจถึง 100V ในระหว่างการดำเนินการควรปรับกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าตามข้อกำหนดของวัสดุของโลหะผสมอลูมิเนียมรูปร่างของชิ้นส่วนและฟิล์มออกไซด์ สำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนมากขึ้นหรือความต้องการฟิล์มออกไซด์ที่หนาขึ้นความหนาแน่นในปัจจุบันและแรงดันไฟฟ้าสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างเหมาะสม แต่ควรให้ความสนใจเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเพื่อหลีกเลี่ยงแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นที่มากเกินไปทำให้คุณภาพของฟิล์มออกไซด์ลดลง

การเลือกแหล่งจ่ายไฟ

แหล่งจ่ายไฟพัลส์หรือแหล่งจ่ายไฟแบบคลื่นพิเศษเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมกว่าสำหรับการปรับสภาพแบบแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอัลลอยอลูมิเนียมทองแดงสูงหรือโลหะผสมอลูมิเนียมซิลิกอนสูง, DC anodizing ปกติมักจะไม่ดี แหล่งจ่ายไฟพัลซิ่งให้การควบคุมปัจจุบันที่แม่นยำยิ่งขึ้นซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณภาพและความสม่ำเสมอของฟิล์มออกไซด์

การจัดการอุณหภูมิถัง

อุณหภูมิของอ่างอาบน้ำมีผลกระทบสำคัญต่อคุณภาพของฟิล์มขั้วบวกแข็ง โดยทั่วไปควรควบคุมอุณหภูมิของถังสำหรับ anodizing แข็งด้านล่าง 5 ° C, เนื่องจากอุณหภูมิที่ต่ำกว่าความแข็งของฟิล์มออกไซด์ที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งสูงขึ้น เพื่อให้บรรลุและรักษาอุณหภูมิต่ำมักจะจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ทำความเย็นเช่นเครื่องทำความเย็น ในเวลาเดียวกันให้ความสนใจกับการกวนของเหลวในถังเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิสม่ำเสมอ

การปรับความเข้มข้นของของเหลวในถัง

การใช้กรดซัลฟิวริกอะโนไดซ์เป็นตัวอย่างความเข้มข้นของถังของการปรับขั้วแข็งโดยทั่วไปจะน้อยกว่า 15% คุณภาพของฟิล์มออกไซด์สามารถปรับให้เหมาะสมได้โดยการปรับความเข้มข้นของอ่างอาบน้ำ เมื่อจำเป็นต้องได้รับฟิล์มออกไซด์ที่หนาขึ้นและสูงขึ้นความเข้มข้นของถังสามารถลดลงได้อย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตามความเข้มข้นต่ำเกินไปอาจส่งผลต่ออัตราการเติบโตของฟิล์มออกไซด์ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีความสมดุลตามความต้องการเฉพาะ

เพิ่มกรดอินทรีย์

การเพิ่มกรดออกซาลิกกรดทาร์ทาริกและกรดอินทรีย์อื่น ๆ ลงในอ่างสามารถปรับปรุงความแข็งของฟิล์ม เมื่อเลือกกรดอินทรีย์ความเข้ากันได้กับกรดซัลฟิวริกและผลกระทบต่อคุณสมบัติของฟิล์มออกไซด์ควรได้รับการพิจารณา ควรกำหนดจำนวนเงินที่เพิ่มขึ้นตามการทดลองและประสบการณ์มากเกินไปหรือน้อยเกินไปอาจส่งผลกระทบต่อผลกระทบออกซิเดชัน

การบินและอวกาศ

ในสนามบินและอวกาศอโนไดซ์อย่างหนักมีบทบาทที่ขาดไม่ได้ ชิ้นส่วนเครื่องยนต์อากาศยานเช่นใบพัดกังหัน, ลูกสูบ, ฯลฯ หลังจากการรักษาแบบอโนไดซ์อย่างหนักสามารถทนต่อสภาวะที่สูงขึ้นโดยอุณหภูมิสูงแรงดันสูงและการทำงานความเร็วสูงช่วยปรับปรุงการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อนของชิ้นส่วนเพื่อความปลอดภัยของเที่ยวบิน ส่วนสำคัญบางส่วนของโครงสร้างลำตัวเช่นตัวเชื่อมต่อและชิ้นส่วนรองรับยังใช้กระบวนการอะโนไดซ์ที่แข็งเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานของพวกเขาลดน้ำหนักของลำตัวในขณะที่มั่นใจว่าโครงสร้างความเสถียรของโครงสร้าง

อุตสาหกรรมรถยนต์

anodizing แข็งถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ยานยนต์เช่นวาล์วเพลาลูกเบี้ยว ฯลฯ สามารถต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อนหลังการรักษาได้อย่างมีประสิทธิภาพและยืดอายุการใช้งานของเครื่องยนต์ กระบอกไฮดรอลิกนั้นยากที่จะรักษาความต้านทานต่อการปิดผนึกและการสึกหรอที่ดีในสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีแรงดันสูง นอกจากนี้ส่วนประกอบบางอย่างของระบบเบรกยังได้รับประโยชน์จากกระบวนการนี้ปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมและความปลอดภัยของรถยนต์

สนามอิเล็กทรอนิกส์

ในสาขาอิเล็กทรอนิกส์อย่างหนักอะโนไดซ์มีบทบาทสำคัญ เปลือกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นเปลือกโลหะของโทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์มีความต้านทานการสึกหรอที่ดีและความต้านทานการกัดกร่อนหลังการรักษาและยังสามารถให้เอฟเฟกต์การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าบางอย่าง Sink Heat ใช้กระบวนการ anodizing ที่ยากซึ่งไม่เพียง แต่สามารถเพิ่มพื้นที่ผิวและปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายความร้อน แต่ยังป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนและตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีความเสถียรในระยะยาวของประสิทธิภาพการกระจายความร้อน

อุตสาหกรรมทหาร

ประสิทธิภาพของชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมทหารนั้นสูงมากและกระบวนการอะโนไดซ์ที่ยากได้ถูกนำไปใช้กับผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง ส่วนประกอบของอาวุธเช่นบาร์เรลและสลักเกลียวได้รับการปฏิบัติเพื่อรักษาประสิทธิภาพที่ดีในสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรง ส่วนประกอบสำคัญบางอย่างของอุปกรณ์เรดาร์เช่นเสาอากาศและท่อนำคลื่นได้รับการปรับปรุงโดยการรักษาแบบอะโนไดซ์อย่างหนักเพื่อปรับปรุงความต้านทานต่อสภาพอากาศและคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าและมั่นใจในความน่าเชื่อถือและความเสถียรของอุปกรณ์ รับใบเสนอราคา