Anodizarea aluminiului turnat sub presiune: Tehnici, provocări și aplicații

Anodizarea aluminiului turnat sub presiune este un proces cheie de finisare a metalelor care îmbunătățește durabilitatea, anti-setare/coroziune și aspectul produselor din aluminiu care sunt extrase prin turnare sub presiune. Având în vedere cererile din ce în ce mai mari ale industriei de a produce componente mai ușoare, cu rezistență ridicată, pentru orice, de la piese auto la carcase electronice, proprietățile sale de suprafață au devenit unul dintre cele mai importante lucruri de adăugat.

În spatele procesului de anodizare se află un strat de oxid controlat care se formează pe suprafața aluminiului printr-o tehnică de electrochimie. Deși metoda a fost dezvoltată temeinic în ceea ce privește aluminiul pur, utilizarea sa cu aliajul care este creat în turnarea sub presiune are dificultăți specifice asociate cu aceasta din cauza includerii altor elemente, cum ar fi siliciul și zincul. Astfel, producătorii se întreabă dacă se poate anodiza aluminiul turnat sub presiune fără a sacrifica calitatea și aspectul.

Pentru a atinge niveluri de performanță în condiții severe, o combinație de tehnici va fi utilizată de unele industrii care astăzi sunt denumite turnare sub presiune a aliajelor de aluminiu, placare anodizare. Tehnica este o combinație a forței de galvanizare și anodizare, prin urmare, prezintă o duritate mai bună a suprafeței, conductivitate și rezistență la coroziune.

Acest articol prezintă știința, tehnicile și diferențele în anodizarea aluminiului turnat sub presiune pentru a oferi o imagine completă inginerilor, proiectanților și producătorilor care doresc să utilizeze o tehnologie de finisare a suprafeței fiabilă și de lungă durată.

Tabla de conținut

Ce este aluminiul turnat sub presiune?

Turnarea sub presiune presupune presarea metalului topit într-o cavitate a matriței la presiune ridicată. Aluminiul este ușor și rezistent, ceea ce îl face un material eficient pentru realizarea de piese durabile cu o precizie dimensională ridicată. Cu toate acestea, din cauza unor impurități și porozități găsite în proces, procedurile de finisare a suprafeței, cum ar fi anodizarea aluminiului turnat sub presiune, sunt complexe.

De asemenea, se obișnuiește să se adauge siliciu și alți aditivi aliajelor de aluminiu turnate sub presiune pentru a îmbunătăți fluiditatea și alte proprietăți mecanice. Cu toate acestea, complică activitatea de tratare a suprafeței, deoarece acești aditivi vor perturba procesul de anodizare.

Știința anodizării

Anodizarea este un tratament electrochimic de întărire și îngroșare a peliculei de oxid care apare în mod natural pe metal și îl face mai dur. Metoda va crește durata de viață/durabilitatea, rezistența la coroziune și aspectul. Finisajul anodizat pe aluminiu are o structură poroasă care este perfectă pentru a absorbi vopsele și etanșanți sigilați, oferind astfel aplicații decorative și funcționale bune.

Dificultatea anodizării aluminiului turnat sub presiune constă în compoziția sa. Aliajele cu conținut ridicat de siliciu nu se anodizează bine, iar consecința poate fi un finisaj cu pete sau o rezistență redusă la coroziune. Prin urmare, compoziția aliajului este importantă pentru a obține un finisaj anodizat reușit.

Ce este anodizarea aluminiului turnat?

Anodizarea aluminiului turnat sub presiune. Anodizarea aluminiului turnat sub presiune este tratamentul electrochimic al pieselor din aluminiu turnat sub presiune pentru a produce un strat permanent, protector, adesea decorativ de oxid rezistent la coroziune pe suprafață. Tehnica este utilă, în special în zonele care necesită protecție împotriva coroziunii, avansarea durității suprafeței și un efect estetic limitat.

În procesul cunoscut sub numele de anodizare a aluminiului turnat sub presiune, piesa de aluminiu este introdusă într-o baie electrolitică de acid, de obicei acid sulfuric, în care este generat un curent electric. Acest lucru duce la oxidarea suprafeței aluminiului pentru a produce un film de oxid, care este controlat și uniform. Cu toate acestea, procesul poate fi complicat, având în vedere compoziția specială a aluminiului turnat sub presiune, care conține de obicei un conținut ridicat de siliciu și alte componente de aliere.

Cu toate acestea, industriile continuă să investească în tehnologii care ajută la maximizarea calității anodizării aluminiului turnat sub presiune. Pregătirea finală a finisării anodizate se realizează prin metode de pregătire a suprafeței, cum ar fi lustruirea, gravarea cu acid și smutuirea pentru a îndepărta contaminanții.

Lista articolelor în care anodizarea aluminiului turnat sub presiune este folosită și utilizată este lungă, incluzând piese auto, electronice de larg consum și multe altele, fie pentru a servi unor scopuri funcționale, fie ca ornament. Capacitatea sa de a crește durata de viață a pieselor, precum și vulnerabilitatea acestora la degradarea mediului, o transformă într-o tehnică vitală de tratare a suprafețelor în industria prelucrătoare contemporană.

Procesul

Procesul de anodizare a aluminiului turnat sub presiune constă în diverse etape importante care trebuie urmate pentru a obține un finisaj bun, uniform și de calitate, chiar dacă acesta este un proces dificil din cauza factorilor care înconjoară utilizarea metalelor turnate sub presiune. Toți pașii trebuie să fie bine reglementați pentru a aborda provocări precum porozitatea suprafeței și inconsistența aliajelor.

1. Curățare și degresare

Vopseaua, grăsimea și uleiul se lipesc de o suprafață și trebuie îndepărtate înainte de anodizare prin curățare. Acest lucru va face ca procesul de formare a oxidului pe suprafața materialului să fie uniform pe tot parcursul procesului de anodizare a aluminiului turnat sub presiune.

2. Gravură și dezmembrare

Stratul exterior este apoi îndepărtat, lăsând o suprafață metalică curată prin gravură cu ajutorul unei soluții alcaline. Aceasta este urmată de un proces de de-smutuire pentru a îndepărta reziduurile lăsate de elementele de aliere, o situație obișnuită în anodizarea aluminiului turnat sub presiune.

3. Anodizare ( oxidare electrolitică )

Componenta este scufundată într-o soluție electrolitică, în mod normal acid sulfuric, și atașată ca anod. Un strat controlat de oxid este generat prin utilizarea unui curent electric. Această etapă se află în centrul procesului de anodizare a aluminiului turnat sub presiune, deoarece definește grosimea, porozitatea și longevitatea finisajului final.

4. Colorare (opțional)

În cazul în care finisajul este colorat, se pot adăuga coloranți la suprafața anodizată poroasă. Acest proces este aplicat în mod normal în procesele decorative în care aspectul contează la fel de mult ca performanța în anodizarea aluminiului turnat sub presiune.

5. Etanșare

În cele din urmă, piesa este sigilată cu apă fierbinte sau acetat de nichel; frecvent, sigilarea se face în apă fierbinte sau acetat de nichel pentru a sigila porii și a îmbunătăți rezistența la coroziune. Acest proces sigilează coloranții și consolidează stratul de oxid, iar procesul de anodizare a aluminiului turnat sub presiune este complet.

Toate etapele acestui proces trebuie controlate cu exactitate, la fel și tipurile de materiale turnate sub presiune care sunt utilizate, deoarece acestea tind să fie de compoziție variabilă. Procesul corect de anodizare lasă un aspect durabil, care este plăcut și poate rezista la uzură, coroziune și expunere la mediu.

Frecvent, aliaje generale și utilizarea lor

Atunci când conversația se învârte în jurul aluminiului anodizat turnat sub presiune, trebuie să se înțeleagă diferitele aliaje. Unele dintre cele mai tipice sunt:

Aluminiu-Siliciu (Al-Si): Are o turnabilitate și caracteristici termice bune și caracteristici de anodizare slabe, deoarece are un conținut ridicat de siliciu.
Aluminiu-zinc (Al-Zn): Acestea se caracterizează prin rezistență ridicată și finisaje netede; cu toate acestea, ele creează rezultate de anodizare neregulate.
Aluminiu-Magneziu (AlMg): Oferă o rezistență mai mare la coroziune și finisaje, dar este mai puțin utilizat în turnarea sub presiune.

Chiar și grosimea anodizării și uniformitatea culorii, precum și gradul de aderență la suprafață depind de conținutul de aliaj, astfel încât succesul anodizării aluminiului turnat sub presiune necesită o alegere adecvată a aliajului.

Cum rămâne cu placarea și alte opțiuni de placare?

Înainte de răspândirea practicii anodizării, protecția suprafețelor de aluminiu turnat sub presiune componentele pot fi formate din metale precum cromarea sau nichelarea. Deși funcționează, acestea nu sunt la fel de ecologice, nu sunt economice și nu durează mult. O combinație a ambelor caracteristici ale anodizării și electroplacării este preluată de tehnica de finisare integrată, care este așa-numita metodă de turnare sub presiune, placare și anodizare a aliajelor de aluminiu. Aceasta poate fi utilizată eficient în aplicații high-end, deoarece conductivitatea, rezistența la coroziune și aspectul pot fi îmbunătățite prin utilizarea acestui tratament dublu. Dar pentru a reuși, aceste metode necesită un control atent al procesului și puritatea materialelor.

Având în vedere că sectorul industrial se îndreaptă către producerea de tehnologii mai eficiente și mai ecologice, precum și mai durabile, întrebarea pe care și-o pun mulți ingineri și designeri este: puteți anodiza aluminiu turnat sub presiune într-un mod care să fie atât durabil, cât și eficient și care să nu necesite utilizarea de compuși toxici de placare? Poate că nu este un răspuns simplu, de tipul "da" sau "nu", dar înclinația este mai degrabă spre "da", acum datorită inovației și eficienței procesului.

Este posibilă anodizarea aluminiului turnat sub presiune?

Una dintre cele mai frecvente solicitări de inginerie de pe forumurile de inginerie și din literatura de fabricație este următoarea: Puteți anodiza aluminiu turnat sub presiune?

Răspunsul rapid este da, dar nu este chiar așa în cazul anodizării aluminiului pur. Particulele non-conductoare formate de prezența siliciului și zincului în aliajele turnate sub presiune perturbă formarea stratului de oxid. Aceste particule cauzează finisaje neuniforme, aderență scăzută, precum și absorbția variabilă a colorantului.

Cu toate acestea, multe dintre aceste probleme pot fi rezolvate prin efectuarea unui pretratament special (gravură, dezmembrare) și prin utilizarea unor aliaje optimizate. Cele mai bune utilizări ale procesului de anodizare a aluminiului turnat sub presiune provin din industriile care și-au însușit capacitatea de control al calității, selectarea materialului și pregătirea corespunzătoare a suprafeței.

Dar din această cauză, atunci când aluminiul turnat sub presiune este realizat corect, întrebarea, puteți anodiza aluminiul turnat sub presiune, devine un răspuns; da, acest lucru se poate face.

Material utilizat

Procesul de anodizare a aluminiului turnat sub presiune este un amestec de echipamente, substanțe chimice și metale care vizează crearea unui strat protector și controlat de oxid. În continuare sunt prezentate detalii despre materialele esențiale necesare în acest proces:

1. Aliaje de aluminiu turnate sub presiune

Aluminiul în sine va fi, desigur, baza principală, și anume: aliaje pe bază de aluminiu-siliciu (Al-Si) sau aluminiu-zinc (Al-Zn). În cazul anodizării aluminiului turnat sub presiune, aliajele cu conținut scăzut de siliciu sunt mai lipsite de defecte și uniforme în straturile lor de oxid. Aliajele cu conținut ridicat de siliciu sunt mai ușor de turnat, dar pot cauza complicații legate de un finisaj neuniform în timpul procesului de anodizare.

2. Soluție electrolitică

Acidul sulfuric (H 2 SO 4 ) este cel mai popular electrolit în cazul procesului de anodizare a aluminiului turnat sub presiune. Acesta este remediul care permite suprafeței aluminiului să sufere o oxidare controlată. În cazul haranodizării, electrolitul poate conține și aditivi precum acidul oxalic și necesită un control strict al temperaturii.

3. Agenți de dezmembrare

Deoarece aliajele utilizate în turnarea sub presiune conțin alte metale, cum ar fi zincul, magneziul și cuprul, după procesul de gravură, se aplică agenți de descompunere (de obicei pe bază de acid azotic) pentru a curăța suprafața și, prin urmare, pentru a îmbunătăți formarea oxidului prin gravură în timpul procesului cunoscut sub numele de anodizare a aluminiului turnat sub presiune.

4. Soluții de etanșare

Oxidul este apoi sigilat sub apă deionizată fierbinte, acetat de nichel sau soluții de silicat pentru a crește rezistența la coroziune după post-anodizare. Utilizarea acestor materiale este esențială pentru prelungirea duratei de viață a suprafeței anodizate după procedura de anodizare a aluminiului turnat sub presiune.

5. Coloranți (opțional)

În cazul în care este necesară o culoare, aceasta poate fi obținută prin vopsire în timpul procesului de anodizare, folosind coloranți organici sau anorganici. Stratul poros de oxid utilizat preia acești coloranți, care sunt apoi sigilați pentru a conferi o valoare estetică permanentă.

Succesul finisării depinde de alegerea materialelor utilizate în procesul de anodizare a aluminiului turnat sub presiune. Totul, inclusiv compoziția aliajului, electrolitul, trebuie ales și reglat special pentru a depăși problemele legate de utilizarea unui substrat turnat sub presiune.

Modalități de anodizare a aluminiului turnat..

Anodizarea are diferite clase de procese dezvoltate pentru a se potrivi unei cerințe industriale. În cazul anodizării aluminiului turnat sub presiune, deoarece aliajul are diferite caracteristici particulare, cum ar fi conținutul de siliciu și porozitatea suprafeței, este important să alegeți tipul potrivit.

1. Tipul I - Anodizare cu acid cromic

Acesta este cel mai timpuriu, iar stratul de oxid rezultat este subțire (0,52,5 microni). Este un material moderat rezistent la coroziune și este aplicat în principal în componentele aerospațiale. În cazurile de anodizare a aluminiului turnat sub presiune, acesta este rar aplicat deoarece nu este foarte durabil și deoarece este însoțit de crom, care prezintă probleme de mediu.

2. Tipul II - Anodizare cu acid sulfuric

Este cea mai răspândită procedură de anodizare și poate fi aplicată atât ca finisaj funcțional, cât și ca finisaj decorativ. Ea oferă un strat intermediar de oxidare (5-25 microni). În cazul aplicațiilor în procesul de anodizare a aluminiului turnat sub presiune, rezultatele uniforme necesită o pregătire corespunzătoare a suprafețelor.

3. Tipul III - Anodizare dură

Acest proces, numit și anodizare cu strat dur, este utilizat pentru a forma un strat gros, foarte rezistent la uzură (25150 microni). Acesta poate fi utilizat în cazul în care sunt implicate aplicații cu frecare puternică sau în medii extreme. Acesta este un proces complicat, iar anodizarea aluminiului turnat sub presiune este posibilă cu un bun control al tensiunii și temperaturii.

4. Procesul PEO Oxidarea electrolitică cu plasmă (PEO)

PEO este o tehnologie mai modernă, bazată pe utilizarea descărcărilor de plasmă care depun un strat de oxid de tip ceramic. Este mai puțin obișnuită, dar oferă cea mai bună duritate și rezistență la temperatură și este o opțiune orientată spre viitorul anodizării aluminiului turnat sub presiune.

5. Integram Colouraanodising

În acest proces, culoarea rezultă în același timp cu stratul de oxid din timpul anodizării. Aceasta are nuanțe întunecate, metalice și este utilizată ocazional în finisajele high-end în care se utilizează aluminiu anodizat turnat sub presiune.

Anodizare dură Aluminiu turnat sub presiune

O altă formă specializată de anodizare, denumită anodizare dură aluminiu turnat sub presiune, iar stratul de oxid obținut după anodizare este foarte rezistent la uzură și de multe ori mai gros decât anodizarea standard. Este perfect într-o componentă cu tensiuni ridicate, frecare sau medii dificile.

În această metodă, la anodizare se utilizează tensiune înaltă și temperatură scăzută. Se obține astfel o grosime a stratului de acoperire de 25 până la 150 microni, cu o rezistență remarcabilă la abraziune, precum și rezistență dielectrică.

Cu toate acestea, ceea ce poate părea a fi o soluție simplă la o problemă, și anume anodizarea dură a aluminiului turnat sub presiune, nu este întotdeauna așa. Aliajele cu conținut ridicat de siliciu sau zinc pot afecta calitatea stratului de acoperire prin neregularitate sau prin exfoliere. Prin urmare, pretratamentul și alegerea aliajului sunt importante.

Aplicațiile aerospațiale, auto sau militare stabilesc apărarea personalizată, care este foarte de dorit în industrii precum anodizarea dură a proprietăților de protecție din aluminiu turnat sub presiune.

Placare și finisare de suprafață

Pe lângă anodizare, există și alte procese de finisare, printre care se numără galvanizarea, acoperirea cu pulbere și vopsirea. Deși anodizarea se face pe suprafața reală a metalului, placarea este o depunere pe metal a unui metal suplimentar.

Electroplacarea îi va oferi o conductivitate îmbunătățită și va ascunde, de asemenea, defectele de turnare. Cu toate acestea, nu este la fel de durabilă și ecologică ca anodizarea aluminiului turnat sub presiune. Anodizarea este o soluție mai potrivită și mai durabilă atunci când frumusețea, rezistența la uzură și coroziune sunt de interes.

Întreprinderi de turnare sub presiune a aliajelor de aluminiu, placare cu ng, anodizare - procese combinate

Cuvintele utilizate sunt că procesul este o turnare sub presiune a aliajului de aluminiu, placare anodizare, iar acest lucru implică procesul combinat în care atât placarea, cât și anodizarea sunt luate în considerare în procesul de finisare a pieselor din aluminiu turnate sub presiune. Există situații în care se creează configurații hibride, care implică placarea inițială (pentru a face față porozității și conductivității) și apoi anodizarea.

Un control intens este necesar în cazul turnării sub presiune a aliajelor de aluminiu, al anodizării prin placare. Contaminanții de suprafață trebuie îndepărtați cu atenție pentru a obține o aderență bună și rezultate constante. Industria electronică și cea auto sunt industrii care utilizează acest proces dual atunci când este necesar să se obțină atât un avantaj funcțional, cât și cosmetic.

Alegerea ordinii și a procedurii adecvate de lucru în cadrul definiției, combinând turnarea sub presiune a aliajelor de aluminiu, placarea și anodizarea poate afecta în mare măsură durabilitatea și funcționalitatea piesei.

Avantaje

Avantajele anodizării aluminiului turnat sub presiune sunt utile și reprezintă motivele pentru care a devenit o metodă preferată de tratare a suprafețelor în multe industrii. Procesul are o valoare adăugată extraordinară în componentele turnate sub presiune în ceea ce privește durabilitatea sporită și aspectul estetic. Principalele beneficii sunt următoarele:

1. Rezistența la coroziune

Printre cele mai mari beneficii ale procesului de anodizare a aluminiului turnat sub presiune se numără rezistența sporită la coroziune. Fiind o barieră protectoare, stratul anodizat ține la distanță umiditatea, substanțele chimice și poluanții, care nu pot pătrunde pe suprafața aluminiului nici măcar în condiții auto și marine.

2. Duritate îmbunătățită a suprafeței

Anodizarea aluminiului turnat sub presiune este o reacție electrochimică care produce un strat de oxid dur, rezistent la zgârieturi, la uzură și puternic din punct de vedere mecanic. Aceasta este ceea ce îl face potrivit pentru piesele expuse la frecare sau la manipulări regulate.

3. Versatilitate estetică

Tehnica de anodizare a aluminiului turnat sub presiune poate fi realizată în multe moduri diferite, adică de la culori clare la culori vibrante, obținând în același timp finisajul natural al metalului. Acest lucru îl face să fie foarte căutat în produsele electronice de larg consum, în feroneria decorativă și în elementele de arhitectură.

4. Prietenia față de mediu

Spre deosebire de majoritatea proceselor de acoperire a suprafețelor, anodizarea aluminiului turnat sub presiune este mai sigură pentru mediu. Procesul nu implică evacuarea compușilor organici volatili (COV), iar o mare parte din materialul utilizat poate fi reciclat, ceea ce se încadrează destul de bine în obiectivele actuale de durabilitate.

5. Îmbunătățirea aderenței pentru vopsele și acoperiri

Aderența acestor vopsele, etanșanți și adezivi este îmbunătățită de caracteristicile poroase ale stratului anodizat produs în procesul de anodizare a aluminiului turnat sub presiune. Aceasta constituie o bună bază de grund pentru finisare, în cazul în care este necesar.

În concluzie, beneficiile anodizării aluminiului turnat sub presiune depășesc cu mult simpla îmbunătățire a aspectului, deoarece tratamentul face ca o piesă să fie mai durabilă și, în cele din urmă, mai puternică, mărindu-i considerabil durata de viață și utilizările alternative în cadrul practicii industriale.

Utilizare și aplicații în industrie

Anodizarea aluminiului turnat sub presiune este utilizată în cel mai larg sens al cuvântului; în aproape toate industriile, cum ar fi:

Automobile: Finisajul thanodizat pe piese precum carcasele angrenajelor, suporturile și piesele motorului este util.
Electronică: Carcasele, radiatoarele sunt anodizate pentru a servi ca izolatoare și pentru a rezista la căldură.
Aerospațial: Componentele nestructurale și structurale sunt supuse unui tratament pentru a avea o durabilitate sporită.
Bunuri de larg consum: Elementele ornamentale, cum ar fi mânerele, butoanele și cadrele, sunt anodizate fie pentru a le face să arate bine, fie pentru a dura mai mult.

În aceste două industrii, procese precum turnarea sub presiune a aluminiului și a aliajelor de aluminiu, placarea și anodizarea sunt personalizate în funcție de nevoile aplicației.

Dificultăți și constrângeri

Cu toate acestea, chiar dacă are meritele sale, anodizarea aluminiului turnat sub presiune nu este lipsită de dificultăți:

Compoziția aliajului: Aliajele cu conținut ridicat de siliciu sau zinc împiedică anodizarea.
Porozitate: Porozitatea la turnarea sub presiune va aduce neregularități de suprafață care pot bloca substanțele chimice de anodizare sau pot duce la finisaje inconsistente.
Cost: Anodizarea dură și procesele în două etape, cum ar fi așa-numitul proces de anodizare prin placare a aliajelor de aluminiu turnate sub presiune, sunt costisitoare, deoarece controlul și pregătirea suprafeței sunt factori de mare importanță.
Reglementări de mediu: Există metode de anodizare care presupun utilizarea unor substanțe chimice periculoase, pentru care sunt necesare reglementări stricte de mediu.

Există, de asemenea, unele întrebări comune, cum ar fi puteți anodiza aluminiu turnat sub presiune, din cauza discrepanței în rezultatele proceselor slab controlate. Pentru a oferi calitate, sunt necesare echipamente sofisticate, personal competent și un control impecabil al calității.

Concluzie

Pe scurt, anodizarea aluminiului turnat sub presiune este pur și simplu un proces benefic care ar oferi durabilitate peste așteptări, rezistență la coroziune și aspect estetic Utilizarea sa a fost extinsă și mai mult prin procese hibride, cum ar fi adăugarea altor procese la sfârșitul procesului, dar chiar și cu limitările sale (în special compoziția aliajului și preocupările legate de porozitate), a fost extinsă prin inovarea modului în care este pregătită suprafața. Industrii precum cea aerospațială și cea a produselor electronice de consum au utilizat tehnologia pentru a susține performanța și excelența vizuală. Mulți oameni încă se întreabă dacă aluminiul turnat sub presiune poate fi anodizat, iar răspunsul este categoric pozitiv, atâta timp cât este tratat corect.

În cazurile în care sunt necesare suprafețe mai rezistente, anodizarea dură a aluminiului turnat sub presiune reprezintă o opțiune care, deși funcționează chiar mult sub cerințele mecanice și de mediu, este o opțiune mai bună decât celelalte suprafețe. Atunci când este realizată corect, folosind procesul potrivit, aliajul corect și cu o atenție deosebită la execuție, anodizarea este unul dintre fundamentele tratamentului suprafețelor de aluminiu și poate fi una dintre părțile esențiale ale producției moderne.