Anodowanie aluminium (obróbka anodowania) to obróbka powierzchni przeprowadzana w celu ochrony nieodłącznych właściwości materiałów aluminiowych. Jego zastosowanie jest bardzo szerokie i można powiedzieć, że wykorzystują go prawie wszystkie przemysłowe produkty aluminiowe. Przyjrzyjmy się cechom, zaletom i wadom aluminium anodowanego.
Charakterystyka anodowania aluminium (obróbka anodowania)
Anodowanie aluminium to proces sztucznego wytwarzania warstwy tlenku na powierzchni aluminium.
Ogólnie rzecz biorąc, aluminium jest postrzegane jako metal niepodatny na rdzę, jednak w rzeczywistości samo aluminium ma dużą skłonność do jonizacji i ma tę właściwość, że łatwo reaguje z różnymi substancjami chemicznymi, takimi jak woda i tlen. Dlatego po kontakcie z powietrzem łączy się z pierwiastkami tlenu zawartymi w powietrzu, tworząc cienką warstwę tlenku zwaną tlenkiem glinu (AL2O3), zwaną również boksytem, który charakteryzuje się bardzo stabilnymi właściwościami chemicznymi. Dlatego nie tylko ma właściwości przeciwutleniające, ale także jest odporny na erozję powodowaną przez płyny i substancje kwaśne, dzięki czemu jest mniej prawdopodobne, że powoduje inne reakcje chemiczne. Dlatego nawet bez specjalnej obróbki warstwa tlenku na powierzchni aluminium ma właściwość zabezpieczania wnętrza przed korozją. Z tego powodu aluminium uważane jest za metal nierdzewny. Dlatego metale, których właściwości wewnętrzne są chronione przez naturalnie występujące na powierzchni błony, nazywane są stanami nieaktywnymi. Jednakże ta naturalnie występująca warstwa tlenku ma tylko około 2 nm, jest bardzo cienka i nawet niewielkie zadrapania mogą odsłonić wewnętrzne podłoże. Dlatego nie można oczekiwać, że będzie miał dobre działanie antykorozyjne. Dlatego aluminium poddaje się obróbce elektrolitycznej w celu sztucznego wytworzenia grubszej warstwy tlenku, co jest znane jako anodowanie aluminium. Oprócz kwasu siarkowego i chromowego aluminium można zanurzać również w kwaśnych roztworach wodnych, takich jak kwas fosforowy i kwas szczawiowy. Aluminium umieszcza się po stronie anody (elektrody dodatniej) w celu elektrolizy, a w wyniku reakcji utleniania zachodzącej na anodzie, na powierzchni aluminium utworzy się film tlenkowy. Dlatego ta obróbka jest również znana jako obróbka anodowania aluminium. Znany również jako obróbka anodowania. Grubość warstwy tlenku powstałej w wyniku anodowania aluminium wynosi od 5 do 70 μm, ma strukturę plastra miodu i małe otwory rozmieszczone w regularny wzór pośrodku sześciokątnej jednostki. Inną cechą anodowania aluminium jest to, że utleniony przedmiot obrabiany zawiera część cienkiej folii, która wznosi się na zewnątrz od powierzchni materiału podstawowego, a także część wnikającą do wewnątrz od powierzchni materiału podstawowego. Dlatego przy anodowaniu części po anodowaniu należy jednorazowo zdjąć warstwę tlenku glinu, aby zmniejszyć grubość podłoża i uczynić je cieńszym. Dzięki wtórnemu anodowaniu folia będzie dalej rosła na zewnątrz, a zewnętrzne wymiary produktu również ulegną zmianie. Na przykład w przypadku standardowego anodowania aluminium na biało, ze względu na grubość warstwy anodowanego aluminium wynoszącą około 10 μm, wielkość powierzchni może zwiększyć się na zewnątrz o około 5 μm po anodowaniu aluminium. Należy pamiętać, że w otworach worków takich jak otwory na śruby bez penetracji, nawet jeśli wcześniej zostanie przeprowadzona obróbka odtłuszczająca, w otworach może nadal pozostać olej obróbczy, a czasami roztwory te mogą wytrysnąć podczas anodowania aluminium. W otworach w kształcie worków, takich jak otwory nieprzelotowe, nawet jeśli wcześniej przeprowadzono odtłuszczanie, w otworze może nadal pozostać olej obróbkowy. W niektórych przypadkach roztwory te mogą wytrysnąć podczas anodowania, dlatego należy zachować ostrożność.
Rodzaje anodowania aluminium
Anodowanie aluminium można podzielić na różne typy w zależności od koloru i powierzchni. Poniżej trzy najbardziej reprezentatywne.
Anodowanie aluminium na biało: Jest to najpopularniejsza metoda anodowania aluminium. Nie będzie sprawiał wrażenia białego, ale sprawi, że wygląd podłoża będzie lekko matowy. Grubość folii wynosi około 10 µm.
Anodowanie aluminium na czarno: Anodowanie aluminium jest barwione na różne kolory. Ten zabarwiony na czarno nazywa się czarnym anodowaniem aluminium. Jest to najczęściej stosowana metoda anodowania kolorowego aluminium.
Anodowanie aluminium (matowe): Jeżeli materiał zostanie piaskowany przed anodowaniem aluminium, uzyskany zostanie efekt matowy. Ma szczególnie wysokie właściwości dekoracyjne przy anodowaniu aluminium i może być barwiony nie tylko na biało, ale także na wiele kolorów.
Zalety anodowania aluminium
Oprócz zapobiegania korozji aluminium, anodowanie aluminium ma wiele innych zalet.
Brak zrzucania: Anodowanie aluminium rośnie i integruje się, powodując erozję materiału podstawowego. Dlatego w przeciwieństwie do galwanizacji i natryskiwania nie ma potrzeby martwić się odpadnięciem warstwy tlenku.
Silna odporność na korozję, odporność na zmianę koloru i odporność na korozję: Głównym składnikiem tlenku glinu (AL2O3) jest tlenek glinu, który ma stabilne właściwości chemiczne i nie jest łatwo reaktywny z innymi chemikaliami. Ponadto, uszczelniając otwory o strukturze plastra miodu utworzone na warstwie tlenkowej, może ona mieć wyższą odporność na korozję. Zapobiegnie to przebarwieniom i korozji.
Warstwa tlenkowa jest bardzo twarda i ma dużą odporność na zużycie: aluminium samo w sobie jest metalem stosunkowo miękkim, łatwym w obróbce i odkształcaniu. Twardość powierzchni wynosi tylko około HV20 ~ 150. Jednakże ze względu na fakt, że tlenek glinu jest bardzo twardą substancją, twardość powierzchniowa aluminium po anodowaniu może wzrosnąć do około HV200-600. Dlatego jego zaletą jest duża odporność na zużycie. Zwłaszcza w przypadku twardych materiałów anodowanych aluminium o grubości powłoki przekraczającej 20 μm, ich twardość przekracza HV400, a twardość powierzchni może przekraczać twardość stali nierdzewnej. Dlatego można go również stosować do elementów ślizgowych, takich jak wały.
Może być barwiony na wiele kolorów i ma piękny wygląd: jak wspomniano wcześniej, cienka warstwa utworzona w wyniku anodowania aluminium ma regularnie rozmieszczone mikropory. Może adsorbować barwniki i można go barwić na różne kolory, co jest również jedną z zalet anodowania aluminium. Zabarwienie anodowanego aluminium uzyskuje się poprzez zanurzenie części w roztworze rozpuszczonego środka barwiącego po obróbce elektrolitycznej i przed uszczelnieniem otworów o strukturze plastra miodu. Może to skutkować piękną powierzchnią o jasnym metalicznym połysku, różniącym się od powłok, co jest również jedną z jej cech charakterystycznych. Dodatkowo, ze względu na dużą twardość samego anodowania aluminium, jego piękna powierzchnia nie ulega łatwo uszkodzeniu, co jest również jego cechą charakterystyczną. Dlatego produkty z anodyzowanego aluminium są zwykle stosowane w dziedzinach wymagających pięknego wyglądu, takich jak zewnętrzne budynki i zewnętrzne maszyny.
Mocna izolacja i nieprzewodząca: Warstwa tlenku glinu utworzona przez anodowanie aluminium jest nieprzewodząca. Samo aluminium ma wysoką przewodność, ale po anodowaniu aluminium ma właściwości izolacyjne. I odwrotnie, jeśli pożądana jest przewodność, warstwę anodowanego aluminium można usunąć poprzez cięcie lub innymi metodami w celu odsłonięcia materiału podstawowego.
Niska przewodność cieplna, ale wysokie odprowadzanie ciepła: Anodowanie aluminium ma niską przewodność cieplną i właściwości termoizolacyjne. Z drugiej strony anodowane aluminium charakteryzuje się wysokim promieniowaniem (takim jak promieniowanie dalekiej podczerwieni) i dużym rozpraszaniem ciepła. Dlatego anodowane aluminium jest często stosowane jako element odprowadzający ciepło, taki jak grzejnik.
Wady anodowania aluminium
Chociaż anodowanie aluminium ma wiele zalet, ma również pewne wady i problemy, na które należy zwrócić uwagę.
Wysoka kruchość, niewystarczająca wytrzymałość: Anodowanie aluminium tworzy bardzo twardą cienką warstwę. Dlatego samo anodowanie aluminium ma wady w postaci niewystarczającej wytrzymałości i dużej kruchości. Jeżeli po anodowaniu aluminium przeprowadza się wiercenie lub gięcie, może to spowodować pęknięcie folii lub odklejenie się warstwy anodowanej od pęknięcia. Najlepiej więc zakończyć obróbkę pozostałych elementów przed anodowaniem aluminium, jednak przy zakupie materiałów po anodowaniu i obróbce należy zwrócić uwagę, czy warstwa tlenku nie uległa uszkodzeniu.
Niska odporność na ciepło: Ze względu na kruchość warstwy anodowanego aluminium, jej wadą jest to, że nie jest ona w stanie wytrzymać odkształcenia i skurczu rozszerzającego materiału podstawowego. Zwłaszcza, że podłoże aluminiowe jest materiałem podatnym na rozszerzalność cieplną, w warstwie anodowanego aluminium mogą wystąpić pęknięcia i łuszczenie się w środowiskach o temperaturach przekraczających 100 stopni. Chociaż samo anodowane aluminium jest stabilną i wytrzymałą cienką warstwą, właściwości aluminium podłoża nieuchronnie na nią wpływają. Należy pamiętać, że nie nadaje się do stosowania w środowiskach o wysokich temperaturach lub znacznych zmianach temperatury.