Khám phá anodizing cứng: quy trình, ưu điểm và kỹ thuật

Khái niệm và thể loại

Anodizing cứng là một quá trình xử lý bề mặt đặc biệt, chủ yếu được sử dụng trong vật liệu hợp kim nhôm và nhôm. Nó được thiết kế để tạo thành một màng oxit cứng, chống mài mòn, chống ăn mòn và cách nhiệt tốt và chịu nhiệt trên bề mặt vật liệu bằng quá trình oxy hóa điện phân. Quá trình này phù hợp cho các bộ phận hợp kim nhôm và nhôm đòi hỏi phải có khả năng chống mài mòn cao, khả năng chống nhiệt và tính chất cách nhiệt tốt, chẳng hạn như các bức tường bên trong của các xi lanh khác nhau, pít -tông, phích cắm hơi, xi lanh, vòng bi, máy bay giữ hàng, các bộ phận.

Nguyên tắc cơ bản

Trong quá trình anod hóa cứng, phản ứng catốt như sau: 4h⁺ + 4E^- = 2H2& uarr ;; Phản ứng cực dương là: 4 oh < sup > - < / sup > - 4 e < sup > - < / sup > = 2 h < phụ > 2 < / phụ > O + O < phụ > 2 < / phụ > viết; Phản ứng oxy hóa của nhôm là: 2al + 3O → Al2O3.

Sự dày lên của màng oxit là một quá trình năng động. Phim oxit dày lên dần dần với sự gia tăng thời gian điện khí hóa và dòng điện. Điều này là do các nguyên tử oxy thu được phản ứng nhiều hơn oxy ở trạng thái phân tử và có nhiều khả năng phản ứng với nhôm để tạo thành màng oxit. Tuy nhiên, đồng thời, màng oxit kết quả hòa tan trong một dung dịch axit. Chỉ khi tốc độ hình thành của màng oxit lớn hơn tốc độ hòa tan, màng oxit có thể tiếp tục dày lên. Khi hai tốc độ bằng nhau, độ dày của màng oxit không tăng. Nếu tốc độ oxy hóa quá lớn hơn nhiều so với tốc độ hòa tan, thì bề mặt của hợp kim nhôm và nhôm rất dễ tạo thành màng oxit bột.

Để có được một màng oxit dày hơn, cần phải áp dụng điện áp bên ngoài cao hơn để vượt qua điện trở cao của màng oxit. Tuy nhiên, điều này sẽ dẫn đến sự gia tăng dòng điện, dẫn đến hiện tượng sưởi ấm nghiêm trọng và nhiệt giải phóng khi màng oxit được tạo ra sẽ làm cho nhiệt độ điện phân xung quanh các bộ phận tăng mạnh. Sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ hòa tan của màng oxit và ảnh hưởng đến tác dụng làm dày của màng oxit. Do đó, thường cần sử dụng kết hợp các thiết bị làm mát và kích động để duy trì sự ổn định nhiệt độ của chất điện phân để có được màng oxit cứng chất lượng cao.

Tiền xử lý

Tiền xử lý là một bước quan trọng trước khi anod hóa khó khăn. Đầu tiên, bề mặt của nhôm hoặc hợp kim của nó cần được khử trùng, thường sử dụng các dung dịch kiềm để loại bỏ dầu khỏi bề mặt. Các oxit và tạp chất bề mặt sau đó được loại bỏ bằng cách ngâm, thường bao gồm hỗn hợp axit nitric và axit photphoric. Bước này cung cấp một bề mặt sạch cho quá trình anod hóa tiếp theo, đảm bảo chất lượng và độ bám dính của màng oxit.

Anod hóa

Trong một chất điện phân cụ thể, chẳng hạn như dung dịch axit sulfuric hoặc dung dịch axit sunfuric được thêm vào với axit hữu cơ, một phản ứng điện phân được thực hiện để tạo thành một màng oxit. Trong quá trình này, các tham số như mật độ hiện tại, điện áp và nhiệt độ cần được kiểm soát nghiêm ngặt. Nói chung, mật độ hiện tại là 2-6 a/dm², điện áp nằm trong khoảng từ 40-90 V và nhiệt độ cần được điều chỉnh theo các yêu cầu quy trình cụ thể. Đồng thời, cần phải đảm bảo rằng vị trí của các bộ phận trong chất điện phân là đồng đều để có được một màng oxit có độ dày đồng đều.

Rửa sạch

Vai trò của việc rửa sạch là loại bỏ các tạp chất và dư lượng từ chất điện phân được gắn vào bề mặt của bộ phận. Nó thường được rửa nhiều lần với nước lạnh để đảm bảo làm sạch kỹ lưỡng. Bước này có thể làm giảm ảnh hưởng của tạp chất đối với các bước điều trị tiếp theo và cải thiện chất lượng và hiệu suất của màng oxit.

Niêm phong bảo vệ

Tầm quan trọng của việc xử lý niêm phong là lấp đầy các micropores của màng oxit, cải thiện mật độ và khả năng chống ăn mòn của màng. Các phương pháp niêm phong phổ biến bao gồm niêm phong nước nóng, niêm phong hơi nước và niêm phong hóa học. Ví dụ, niêm phong nước nóng là ngâm các bộ phận trong nước nóng ở 90-100 ° C trong một khoảng thời gian, do đó các micropores của màng oxit chứa đầy các sản phẩm hydrat hóa. Niêm phong hóa học là việc sử dụng các tác nhân hóa học cụ thể để xử lý bề mặt của màng oxit để tạo thành một lớp bảo vệ.

Hình thành phim

Quá trình hình thành phim thường liên quan đến việc nướng ở nhiệt độ cao. Các phần kín được đặt vào lò nhiệt độ cao và nướng trong điều kiện nhiệt độ và thời gian nhất định. Điều này làm cho màng oxit trải qua những thay đổi cấu trúc hơn nữa, tạo thành một lớp phủ bề mặt dày đặc và cứng hơn. Nhiệt độ thường nằm trong khoảng từ 150-200 ° C, và thời gian nướng phụ thuộc vào độ dày và vật liệu màng.

Xử lý hậu kỳ

Việc xử lý bề mặt của mẫu sau khi hình thành màng, chẳng hạn như đánh bóng có thể cải thiện hoàn thiện bề mặt, tô màu có thể mang lại cho phần một màu cụ thể, gốm có thể tăng cường hơn nữa độ cứng và khả năng chống mài mòn bề mặt. Đánh bóng có thể được thực hiện bằng cách đánh bóng cơ học hoặc đánh bóng hóa học. Tô màu đạt được bằng cách ngâm trong một giải pháp nhuộm cụ thể. Xử lý gốm đòi hỏi các quy trình và thiết bị đặc biệt để hoàn thành.

Độ cứng cao và khả năng chống mài mòn

Bề mặt kim loại anodized cứng tạo thành một lớp oxit dày và cực cứng, có thể đạt 400-600hV trên hợp kim nhôm và thậm chí vượt quá 1500HV trên nhôm nguyên chất. Điều này làm cho bề mặt được xử lý có khả năng chống mài mòn tuyệt vời và có thể chống lại ma sát và hao mòn một cách hiệu quả, kéo dài rất nhiều thời gian phục vụ của bộ phận.

Kháng ăn mòn tuyệt vời

Lớp oxit có thể chống lại sự xói mòn của hầu hết các hóa chất, làm giảm đáng kể nguy cơ oxy hóa và ăn mòn bề mặt kim loại. Cho dù trong môi trường axit, kiềm hay trung tính, nó có thể duy trì sự ổn định tốt và cung cấp sự bảo vệ đáng tin cậy cho các bộ phận.

Cách điện tốt

Phim oxit có hiệu suất cách điện tốt, điện trở suất của nó lớn và điện áp phân hủy có thể đạt hơn 2000V. Tính năng này làm cho anodizing cứng được sử dụng rộng rãi trong các trường điện tử, điện và các trường khác, và có thể ngăn chặn hiệu quả sự xuất hiện của rò rỉ hiện tại và ăn mòn điện.

Những lợi thế khác

Tính ổn định màu sắc: Bề mặt kim loại sau khi anod hóa cứng có thể hiển thị nhiều màu sắc khác nhau, như màu đen, bạc, v.v., và màu rất ổn định, không dễ bị phai màu và có thể duy trì vẻ đẹp lâu dài.

Thẩm mỹ: Bề mặt được xử lý có độ bóng và kết cấu tốt, có thể cải thiện độ và tính thẩm mỹ của các bộ phận.

Cách nhiệt nhiệt: màng oxit có đặc tính cách nhiệt nhất định, có thể làm giảm truyền nhiệt trong môi trường nhiệt độ cao và bảo vệ các bộ phận và môi trường xung quanh.

Điều khiển hiện tại và điện áp

Mật độ anod hóa cứng hiện tại thường là 2-5 a/dm², và điện áp là hơn 25V, và cao nhất thậm chí có thể đạt 100V. Trong quá trình hoạt động, dòng điện và điện áp nên được điều chỉnh theo các yêu cầu của vật liệu của hợp kim nhôm, hình dạng của phần và màng oxit. Đối với các bộ phận phức tạp hơn hoặc nhu cầu về màng oxit dày hơn, mật độ và điện áp hiện tại có thể được tăng lên một cách thích hợp, nhưng cần chú ý để tăng dần điện áp để tránh điện áp ban đầu quá mức dẫn đến sự suy giảm chất lượng của màng oxit, màng mềm, mờ, bột, không hao mòn và các vấn đề khác.

Lựa chọn cung cấp điện

Cung cấp năng lượng xung hoặc cung cấp năng lượng dạng sóng đặc biệt là một lựa chọn phù hợp hơn để anod hóa cứng. Đặc biệt đối với hợp kim nhôm đồng cao hoặc hợp kim nhôm đúc silicon cao, anodizing DC thông thường thường kém. Cung cấp năng lượng xung cung cấp kiểm soát dòng điện chính xác hơn, giúp cải thiện chất lượng và tính đồng nhất của màng oxit.

Quản lý nhiệt độ xe tăng

Nhiệt độ của bồn tắm có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng của màng oxit anốt cứng. Nói chung, nhiệt độ của bể để anod hóa cứng nên được kiểm soát bên dưới 5 ° C, vì nhiệt độ càng thấp, độ cứng của màng oxit được tạo ra càng cao. Để đạt được và duy trì nhiệt độ thấp, thường cần phải có thiết bị làm lạnh, chẳng hạn như máy làm lạnh. Đồng thời, chú ý khuấy chất lỏng bể để đảm bảo nhiệt độ đồng đều.

Điều chỉnh nồng độ chất lỏng bể

Lấy ví dụ về anod hóa axit sunfuric, nồng độ bể anod hóa cứng thường dưới 15%. Chất lượng của màng oxit có thể được tối ưu hóa bằng cách điều chỉnh nồng độ của bồn tắm. Khi cần phải có được màng oxit độ cứng dày hơn và cao hơn, nồng độ bể có thể giảm một cách thích hợp. Tuy nhiên, nồng độ quá thấp có thể ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của màng oxit, vì vậy nó cần được cân bằng theo nhu cầu cụ thể.

Thêm axit hữu cơ

Thêm axit oxalic, axit tartaric và các axit hữu cơ khác vào bồn tắm có thể cải thiện độ cứng của màng. Khi chọn axit hữu cơ, khả năng tương thích của nó với axit sunfuric và tác động của nó đối với tính chất của màng oxit. Số tiền được thêm nên được xác định theo thí nghiệm và kinh nghiệm, quá nhiều hoặc quá ít có thể ảnh hưởng đến hiệu ứng oxy hóa.

Không gian vũ trụ

Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, anodizing khó đóng vai trò không thể thiếu. Các bộ phận của động cơ máy bay, như lưỡi tuabin, piston, v.v., sau khi điều trị anodizing cứng, có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt do nhiệt độ cao, áp suất cao và hoạt động tốc độ cao, cải thiện đáng kể khả năng chống mòn và ăn mòn của các bộ phận, để đảm bảo an toàn bay. Một số bộ phận chính của cấu trúc thân máy bay, chẳng hạn như đầu nối và các bộ phận hỗ trợ, cũng sử dụng các quá trình anod hóa cứng để tăng cường sức mạnh và độ bền của chúng, giảm trọng lượng của thân máy bay trong khi đảm bảo sự ổn định cấu trúc.

Ngành công nghiệp ô tô

Anodizing khó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô. Các bộ phận động cơ ô tô, chẳng hạn như van, trục cam, v.v., có thể chống lại sự hao mòn và ăn mòn một cách hiệu quả sau khi điều trị, và kéo dài tuổi thọ của động cơ. Xi lanh thủy lực được anot hóa cứng để duy trì niêm phong tốt và khả năng chống mài mòn trong môi trường làm việc áp suất cao. Ngoài ra, một số thành phần của hệ thống phanh cũng được hưởng lợi từ quá trình này, cải thiện hiệu suất và sự an toàn chung của xe.

Trường điện tử

Trong lĩnh vực điện tử, anodizing khó đóng vai trò quan trọng. Vỏ của các thiết bị điện tử, chẳng hạn như vỏ kim loại của điện thoại và máy tính di động, có khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn tốt sau khi xử lý, và cũng có thể cung cấp một hiệu ứng che chắn điện từ nhất định. Hệ thống tản nhiệt áp dụng quá trình anot hóa cứng, không chỉ có thể làm tăng diện tích bề mặt và cải thiện hiệu quả tản nhiệt, mà còn ngăn ngừa quá trình oxy hóa và ăn mòn, và đảm bảo sự ổn định lâu dài của hiệu suất tản nhiệt.

Công nghiệp quân sự

Hiệu suất của các bộ phận trong ngành quân sự là rất cao và quá trình anodizing khó khăn đã được áp dụng trong đó với kết quả đáng chú ý. Các thành phần của vũ khí, chẳng hạn như thùng và bu lông, được xử lý để duy trì hiệu suất tốt trong môi trường vận hành khắc nghiệt. Một số thành phần chính của thiết bị radar, chẳng hạn như ăng -ten và ống dẫn sóng, được cải thiện bằng cách xử lý anodizing cứng để cải thiện tính năng chống thời tiết và đặc tính điện từ của chúng, và đảm bảo độ tin cậy và độ ổn định của thiết bị. Nhận báo giá