Aluminiu anodizat 101 se referă la aluminiu care a fost supus unui proces electrochimic controlat pentru a crea un strat stabil de oxid pe suprafața sa. Acest oxid anodic, spre deosebire de vopsea sau placare, face parte din metal și sporește rezistența aluminiului la coroziune, uzură și expunerea la mediu, menținând astfel utilitatea aluminiului ușor și rezistența sa.
Duritatea suprafeței poate fi, de asemenea, mărită, iar prin acest proces sunt posibile o varietate de finisaje decorative și funcționale. Anodizarea este esențială în fabricarea și proiectarea produselor contemporane, deoarece îmbunătățește performanța și aspectul fără a compromite stabilitatea dimensională.
Aluminiu anodizat a fost utilizat ca material de elecție datorită durabilității, rentabilității și sustenabilității sale. Acesta are aplicații extinse în arhitectură, industria auto, industria aerospațială, electronica de consum, echipamente medicale și echipamente industriale.
În plus, pe lângă produsele din aluminiu forjat, există o utilizare din ce în ce mai mare a componentelor din aluminiu turnat sub presiune, pe care se aplică aluminiu anodizat. Anodizarea poate îmbunătăți rezistența la coroziune, durata de viață a suprafeței și durata de viață pentru diverse aplicații funcționale, deși aliajele turnate sub presiune prezintă provocări, în special cu aliajele de siliciu.
Acest articol va oferi o descriere detaliată a aluminiu anodizat 101, inclusiv procesul de anodizare, considerente legate de aliaj, proiectare, avantaje și aplicații practice, pentru a ajuta cititorii să determine când să utilizeze aluminiu anodizat în proiectele lor.
Ce este anodizarea?
Procesul de oxidare deliberată a aluminiului pentru a îngroșa oxidul natural de pe suprafața materialului se numește anodizare. În anodizare, componenta de aluminiu este scufundată într-un electrolit acid și servește drept anod într-un circuit electric.
Ionii de oxigen reactivi cu suprafața aluminiului sunt generați atunci când un curent electric trece prin soluție, formând astfel un strat controlat și uniform de oxid de aluminiu. Acest oxid crește pe substrat în loc să fie aplicat ca un strat de suprafață, care este aplicat ulterior.
Aceasta este diferența majoră dintre anodizare și vopsire sau placare. Aderența mecanică menține vopselele și finisajele placate pe metal și se bazează pe acest mecanism pentru a rămâne în poziție. Cu timpul, acestea se pot desprinde, crăpa și ciobi. Cu toate acestea, în cazul anodizării, se formează un finisaj care face parte din metal și este mult mai durabil și fiabil în condiții dificile.
Stratul de oxid anodic conferă aluminiului mai multe beneficii importante în materie de performanță. În mare măsură, acesta sporește rezistența la coroziune prin formarea unui strat protector împotriva umidității, a substanțelor chimice și a expunerii atmosferice.
Duritatea suprafeței este, de asemenea, crescută prin acest proces, ceea ce sporește rezistența la abraziune și uzură mecanică. În plus, stratul anodic este în mod inerent poros, captând coloranți pentru colorare și servind ca un etanșant important care sporește și mai mult durabilitatea acestuia.
În cele din urmă, aluminiul anodizat asigură izolarea electrică deoarece stratul de oxid este neconductor și, prin urmare, este utilizat în aplicații electrice, electronice și industriale.
Explicarea procesului de anodizare a aluminiului
Pregătirea suprafeței
Unul dintre cei mai importanți pași în procesul de anodizare este pregătirea suprafeței, deoarece aspectul final al suprafeței și performanța aluminiu anodizat necesită o uniformitate și o curățenie ridicată a suprafeței. Orice ulei, unsoare, oxid sau defect de suprafață lăsat pe piesă poate cauza o acoperire neuniformă sau defecte vizibile după anodizare.
Imperfecțiunile suprafeței pot fi eliminate prin finisare mecanică sau se poate conferi textura dorită. Metodele tipice includ polizarea și lustruirea pentru a obține finisaje netede sau reflectorizante, șlefuirea pentru a produce finisaje direcționale și sablarea pentru a obține finisaje mate uniforme. Finisajele anodice sunt întotdeauna prezente deoarece sunt transparente; prin urmare, ele sunt vizibile după anodizare.
Pretratarea chimică este următorul pas în finisarea mecanică și cuprinde de obicei mai multe etape. Procesele de curățare și degresare îndepărtează uleiurile, lichidele de prelucrare și contaminanții. Dezoxidarea îndepărtează stratul natural de calcar și oxid și apoi se tratează termic, expunând astfel aluminiul proaspăt.
Suprafețele sunt apoi controlate din punct de vedere al aspectului: gravarea produce un finisaj mat uniform prin abraziune, în timp ce scufundarea strălucitoare utilizează substanțe chimice pentru a netezi suprafața și a crea un aspect strălucitor, reflectorizant.
Etapa de anodizare
Componentele din aluminiu sunt pregătite, apoi scufundate într-o baie de electrolit care conține acid sulfuric, iar anodul este conectat la circuitul electric. Circuitul este completat de un catod realizat de obicei din plumb sau aluminiu. La aplicarea curentului continuu, ionii de oxigen interacționează cu suprafața aluminiului, formând un strat de oxid anodic.
Această structură de oxid constă din două straturi: un strat barieră subțire și dens la interfața metalului și un strat poros mai gros deasupra acestuia. Aderența și protecția se realizează prin intermediul stratului de barieră, în timp ce colorarea și etanșarea se realizează prin intermediul stratului poros.
Colorare (opțional)
Natura poroasă a oxidului anodic este astfel încât acesta poate fi colorat în diferite moduri. O paletă mai largă de culori poate fi obținută prin absorbția coloranților organici sau anorganici în pori. Sărurile metalice sunt depuse în pori printr-un proces electrolitic pentru a produce finisaje de bronz și negru care sunt foarte durabile.
Colorarea integrală este o metodă de producere a culorii în timpul anodizării folosind un electrolit specializat. În schimb, colorarea interferențială este o metodă de colorare care produce culori unice prin manipularea reflexiei luminii.
Etanșare
Este necesară etanșarea porilor acoperirii anodice pentru a păstra culoarea și a crește rezistența la coroziune. Etanșarea cu apă fierbinte, etanșarea cu abur și etanșarea cu acetat de nichel sunt tehnici comune de etanșare care asigură o durată de viață extinsă și o stabilitate ridicată a finisajului.
Aliajul de aluminiu și efectele sale asupra anodizării
Aliaje de aluminiu forjat
Există o relație puternică între comportamentul anodizării, aspectul și performanța aluminiului și compoziția aliajului său. Produse prin laminare, extrudare sau forjare, aliajele de aluminiu forjat tind să se anodizeze mai uniform decât aliajele turnate, deoarece compoziția lor este controlată mai precis și conținutul lor de impurități este mai scăzut.
The Aliaje din seria 2xxx au un conținut ridicat de cupru și prezintă o rezistență și o prelucrabilitate ridicate. Cu toate acestea, conținutul ridicat de cupru face anodizarea mai dificilă, iar produsele finite tind să aibă straturi de oxid mai moi, mai puțin rezistente la coroziune și cu finisaje mai întunecate și mai puțin uniforme.
The Familia de aliaje 3xxx, care este aliat în principal cu mangan, oferă o rezistență și o formabilitate moderate. Aceste aliaje sunt ușor de anodizat și, de obicei, produc finisaje argintii, gri sau maro deschis, în funcție de condițiile de anodizare.
The Seria 5xxx este pe bază de magneziu și este cunoscută pentru obținerea unor finisaje decorative estetice plăcute. Unele aliaje cu conținut scăzut de fier din această serie sunt foarte reflectorizante și sunt utilizate frecvent în aplicații arhitecturale și auto.
The Seria 6xxx este considerat cel mai potrivit grup de aliaje pentru anodizarea de uz general. Aceste aliaje care pot fi tratate termic, 6063 și 6061, care sunt aliate cu magneziu și siliciu, sunt adecvate; ele răspund la anodizare, prezintă o bună rezistență la coroziune și sunt estetice, fiind astfel utilizate în aplicații arhitecturale, structurale și de consum.
Zinc ridicat Seria 7xxx oferă o rezistență foarte mare și este utilizat pe scară largă în aplicații aerospațiale. Aceste aliaje se anodizează în culori gri mai închise sau maronii și trebuie controlate pentru a produce o acoperire de înaltă calitate.
Aliaje de aluminiu turnat
Diferența dintre aluminiul turnat și aluminiul forjat este că primul are o concentrație mai mare de siliciu și alte impurități pentru a spori fluiditatea în timpul turnării. Siliciul nu se anodizează; astfel, aluminiul turnat este produs cu un finisaj mai întunecat, pestriț și neuniform. Aliajele care conțin mai puțin siliciu și mai mult magneziu sau zinc sunt mai susceptibile de a se anodiza, oferind o uniformitate mai bună a acoperirii și o rezistență mai mare la coroziune.
Varietăți de procese de anodizare
Procesele de electroliză includ anodizarea, care este în general clasificată în funcție de electrolit, adâncimea acoperirii și proprietățile de performanță.
Anodizare cu acid cromic
Anodizarea de tip I utilizează un electrolit de acid cromic pentru a forma straturi anodice extrem de subțiri, de obicei 0,5-2,5 microni. Tipul I oferă o protecție excelentă împotriva coroziunii și toleranțe dimensionale strânse, deși grosimea stratului de acoperire este redusă în comparație cu alte tipuri de anodizare.
Datorită stratului de oxid subțire și relativ flexibil, are un efect redus asupra rezistenței la oboseală, un factor important în aplicațiile structurale. Datorită acestor caracteristici, anodizarea cu acid cromic este utilizată pe scară largă în aplicații aerospațiale și militare, în special pentru componente de aeronave, piese structurale și ansambluri care necesită protecție împotriva coroziunii cu modificări dimensionale minime. Finisajul rezultat tinde să pară gri și are o absorbție slabă a culorii; prin urmare, nu poate fi utilizat în aplicații decorative.
Agar inhibat cu acid sulfuric tip II
Cea mai comună și universală anodizare este anodizarea cu acid sulfuric de tip II. Aceasta produce acoperiri cu o grosime medie de 2,5-25 micrometri, în funcție de condițiile procesului și de cerințele aplicației. Aceasta va produce un strat de oxid anodic poros care echilibrează protecția împotriva coroziunii și flexibilitatea estetică.
Anodizarea de tip II este în general aplicată pentru un efect decorativ și de protecție. Designul poros absoarbe ușor coloranții și, ca urmare, poate fi utilizat pentru a crea o gamă largă de culori, inclusiv negru, auriu, albastru, roșu și finisaje transparente naturale. Acest lucru a dus la utilizarea sa pe scară largă în elemente de construcție, ornamente auto, electronice de consum și bunuri de uz casnic.
Tip III - Anodizare cu strat dur
Anodizarea cu strat dur de tip III este un strat de oxid foarte gros și dens, în general de 25-125 microni sau mai mult. Acest lucru se obține în condiții stricte, cum ar fi temperaturi scăzute și densități de curent ridicate, iar stratul prezintă o duritate a suprafeței și o rezistență la uzură extrem de ridicate.
Produse industriale, medicale și aerospațiale. Anodizarea cu strat dur este populară în cazul componentelor pentru care rezistența la abraziune, rezistența la coroziune și durabilitatea sunt importante. În funcție de cerințele funcționale ale aplicației, acoperirea anodizată dură poate fi nesigilată pentru a promova duritatea și rezistența la uzură sau sigilată pentru a spori rezistența la coroziune.
Grosimea și specificațiile acoperirii anodizate
Grosimea stratului de acoperire este o variabilă importantă pentru durabilitate, aspect și conductivitate electrică. Grosimea este de obicei determinată în microni, mils sau inci, iar 1 mil reprezintă 25 de microni. Finisajele protectoare și decorative sunt în general subțiri și se aplică atunci când valoarea estetică este mai importantă decât cea practică.
Câteva standarde reglementează cerințele de anodizare. Sistemul de denumiri al Asociației aluminiului (AA) este utilizat pentru a identifica finisajele în funcție de grosimea și tipul acestora. MIL-A-8625 este utilizat pentru a specifica anodizarea în domeniul militar și aerospațial; AAC1119 este autoorientat.
Tehnici de colorare a aluminiului anodizat
Anodizarea transparentă păstrează aspectul natural al aluminiului. Coloranții organici oferă o gamă largă de culori, dar stabilitatea lor la lumină este scăzută, în timp ce coloranții anorganici au mai puține opțiuni de culori, dar sunt mai rezistenți la UV. Culorile care sunt depuse electrolitic folosind metale precum staniu, nichel sau cobalt sunt foarte puternice și sunt adesea utilizate în arhitectură. Rezistența culorii depinde de grosimea stratului de acoperire și de calitatea etanșării, iar potrivirea culorilor poate fi întotdeauna problematică din cauza variațiilor în compoziția aliajului și a modificărilor procesului.
Avantajele aluminiului anodizat
Aluminiul anodizat 101 are următoarele avantaje:
- Este foarte rezistent la coroziune.
- Mai greu de purtat
- Mai rezistent la întărire
- Prezintă o stabilitate îndelungată a culorii.
- Este ușor de întreținut, nu poluează mediul și este complet reciclabil.
- Anodizarea este de obicei mai puțin costisitoare decât vopsirea sau placarea pe durata de viață a produsului.
Considerații privind proiectarea și sfaturi pentru anodizare
- Proiectanții trebuie să țină cont de variațiile dimensionale rezultate din creșterea oxidului, care necesită de obicei ajustări ale toleranței.
- Alegerea aliajului influențează performanța și aspectul.
- Deteriorarea suprafeței este prevenită înainte de anodizare prin manipularea și ambalarea corespunzătoare.
Alte acoperiri pot fi aplicate înainte de anodizare, deși trebuie luate în considerare cerințele de conductivitate și mascare.
Aplicații
Aluminiul anodizat 101 poate fi utilizat în următoarele aplicații:
Aluminiul anodizat este utilizat pe scară largă:
- Arhitectură
- Automobile
- Industria aerospațială
- Medicale
- Electronice de consum
- Utilaje industriale
Anodizarea aluminiului turnat: Ce trebuie să știți
Aluminiul turnat poate fi anodizat; cu toate acestea, conținutul de siliciu și porozitatea pot duce la finisaje mai întunecate sau decolorate.
- Constatările tind să fie plictisitoare și nu luminoase.
- Cele mai bune practici implică selectarea aliajelor cu conținut scăzut de siliciu și adaptarea la constrângerile de aspect.
- Alte finisaje pot fi de preferat atunci când cosmeticele sunt vitale.
Anodizare comercială vs. Anodizare pe cont propriu
Anodizarea la domiciliu poate fi făcută, dar nu este foarte sigură și are o consistență slabă. Piese profesionale anodizate ar trebui să fie selectate atunci când calitatea și performanța sunt esențiale pentru componentele critice.
Greșeli frecvente de evitat
Problemele comune includ:
- Pregătirea necorespunzătoare a suprafeței
- Densitate de curent incorectă
- Omisiunea sigilării
- Standarde de aspect incorecte
- Selectarea necorespunzătoare a aliajului
Concluzie
Aluminiu anodizat 101 este unul dintre cele mai versatile materiale, dovedindu-se eficient în ceea ce privește performanța, durabilitatea și estetica. Anodizarea îmbunătățește substanțial rezistența la coroziune și la uzură a suprafeței aluminiului, sporește stabilitatea mediului și maximizează durata de viață, fără efecte negative asupra greutății sau preciziei dimensionale a metalului.
Eficiența anodizării, analizată în articol, depinde de gestionarea corectă a pregătirii suprafeței, de selectarea aliajului, de tipul de proces, de colorare și de etanșare. Aliajele forjate tind să ofere rezultate mai consistente, în timp ce aluminiul turnat prezintă, de asemenea, provocări speciale care trebuie abordate printr-o proiectare solidă și așteptări realiste privind aspectul.
Disponibil în mai multe tipuri de anodizare (inclusiv finisaje ornamentale cu acid sulfuric și finisaje cu strat dur care oferă performanțe ridicate), materialul poate fi personalizat de un inginer sau proiectant pentru a satisface nevoile funcționale și estetice.
În general, aluminiul anodizat 101 este un material ieftin, durabil și sustenabil utilizat în dezvoltarea și producția de produse arhitecturale, industriale, auto, aerospațiale și de consum și face parte integrantă din designul și fabricarea produselor contemporane.
