Anodizacija je proces elektrolitičke pasivizacije koji se koristi za povećanje debljine prirodnog oksidnog sloja na površini metalnih dijelova.

Proces se naziva eloksiranjem jer dio koji se tretira formira anodnu elektrodu elektrolitičke ćelije.Anodiziranje povećava otpornost na koroziju i habanje i pruža bolju adheziju za temeljne premaze i ljepila nego goli metal.Anodni filmovi se također mogu koristiti za nekoliko kozmetičkih efekata, bilo s debelim poroznim premazima koji mogu apsorbirati boje ili s tankim prozirnim premazima koji dodaju efekte interferencije reflektiranih svjetlosnih valova.

Anodiziranje se također koristi za sprječavanje habanja komponenti s navojem i za izradu dielektričnih filmova za elektrolitičke kondenzatore.Anodni filmovi se najčešće primjenjuju za zaštitu aluminijskih legura, iako postoje procesi i za titan, cink, magnezij, niobijum, cirkonijum, hafnij i tantal.Metal od željeza ili ugljičnog čelika se ljušti kada se oksidira u neutralnim ili alkalnim mikro-elektrolitičkim uvjetima;tj., željezni oksid (zapravo željezni hidroksid ili hidratizirani željezni oksid, također poznat kao rđa) nastaje anoksičnim anodnim jamama i velikom katodnom površinom, te jame koncentrišu anione kao što su sulfat i hlorid koji ubrzavaju koroziju metala ispod.Ugljične ljuspice ili čvorići u željezu ili čeliku s visokim sadržajem ugljika (čelik s visokim udjelom ugljika, lijevano željezo) mogu uzrokovati elektrolitički potencijal i ometati premazivanje ili prevlačenje.Gvozdeni metali se obično eloksiraju elektrolitičkim putem u dušičnoj kiselini ili obradom crvenom dimećom dušičnom kiselinom kako bi se formirao tvrdi crni željezo(II,III) oksid.Ovaj oksid ostaje konforman čak i kada se nanese na ožičenje i kada je ožičenje savijeno.

Anodizacija mijenja mikroskopsku teksturu površine i kristalnu strukturu metala blizu površine.Debeli premazi su obično porozni, tako da je često potreban proces zaptivanja da bi se postigla otpornost na koroziju.Anodizirane aluminijske površine, na primjer, tvrđe su od aluminija, ali imaju nisku do umjerenu otpornost na habanje koja se može poboljšati povećanjem debljine ili primjenom odgovarajućih zaptivnih tvari.Anodni filmovi su općenito mnogo jači i prionjiviji od većine vrsta boja i metalnih obloga, ali su i krhkiji.Zbog toga je manja vjerovatnoća da će pucati i ljuštiti se od starenja i habanja, ali su podložnije pucanju od termičkog stresa.

Vrste anodiziranja:

Anodizacija se već dugo koristi u industriji i može se sažeti u sljedeće metode klasifikacije:

Prema vrsti struje razlikuju se: eloksiranje jednosmjernom strujom, eloksiranje naizmjeničnom strujom i eloksiranje impulsnom strujom koje mogu skratiti vrijeme proizvodnje za postizanje potrebne debljine, sloj filma je debeo, ujednačen i gust, a otpornost na koroziju je značajno poboljšana .

Prema elektrolitu dijeli se na: sumpornu kiselinu, oksalnu kiselinu, hromnu kiselinu, mješovitu kiselinu i eloksiranje prirodne boje sa otopinom organske sulfonske kiseline.

Prema prirodi filma, dijeli se na: obični film, tvrdi film (debeli film), porculanski film, svijetli modifikacijski sloj, sloj poluvodičke barijere i druge anodizacije.

Primjena jednosmjerne metode anodizacije sumporne kiseline je najčešća, jer ima eloksirajući tretman pogodan za aluminij i većinu aluminijskih legura;sloj filma je debeo, tvrd i otporan na habanje, a nakon brtvljenja može se postići bolja otpornost na koroziju;Sloj filma je bezbojan i proziran, sa jakim kapacitetom adsorpcije i lako se boji;napon obrade je nizak, a potrošnja energije niska;proces obrade ne mora mijenjati ciklus napona, što je pogodno za kontinuiranu proizvodnju i praktičnu automatizaciju rada;sumporna kiselina je manje štetna za ljudski organizam od hromne kiseline, a zaliha je široka., niska cijena i druge prednosti.

Prije odabira procesa oksidacije, trebali biste razumjeti materijal aluminija ili legure aluminija, jer će kvaliteta materijala i razlika u sastojcima direktno utjecati na kvalitetu aluminijskog proizvoda nakon anodizacije.Na primjer, ako na površini aluminija postoje nedostaci kao što su mjehurići, ogrebotine, ljuštenje i hrapavost, svi će se nedostaci i dalje otkriti nakon anodizacije.Sastav legure također ima direktan utjecaj na izgled površine nakon anodizacije.Na primjer, aluminijska legura koja sadrži 1-2% mangana je smeđe-plava nakon oksidacije.Sa povećanjem sadržaja mangana u aluminijskom materijalu, boja površine nakon oksidacije mijenja se od smeđe-plave do tamno smeđe.Aluminijske legure koje sadrže 0,6 do 1,5% silicija su sive nakon oksidacije, a bijelo sive kada sadrže 3 do 6% silicija.Oni koji sadrže cink su opalescentni, oni koji sadrže hrom su zlatno sivi u neujednačenim nijansama, a oni koji sadrže nikl su blijedožuti.Uopšteno govoreći, samo aluminijum koji sadrži magnezijum i titanijum koji sadrži više od 5% zlata mogu dobiti bezbojan, proziran, svetao i čist izgled nakon oksidacije.

Nakon odabira aluminija i materijala od aluminijskih legura, prirodno je razmotriti odabir odgovarajućeg procesa eloksiranja.Danas su metode oksidacije sumporne kiseline, metode oksidacije oksalne kiseline i metode oksidacije hromne kiseline koje se široko koriste u našoj zemlji detaljno predstavljene u priručnicima i knjigama, pa ih je nepotrebno ponavljati.Ovaj članak želi da pruži kratak uvod u neke nove tehnologije koje se trenutno razvijaju u Kini, kao i neke metode u stranim zemljama.

1. Nova tehnologija eloksiranja razvijena je u Kini

(1) Brza oksidacija mješavine oksalne kiseline i mravlje kiseline

Upotreba mješavine oksalne kiseline i mravlje kiseline je zato što je mravlja kiselina jak oksidans, u takvoj kupki mravlja kiselina ubrzava otapanje unutrašnjeg sloja (barijernog sloja i barijernog sloja) oksidnog filma, čineći ga poroznim slojem. (tj. vanjski sloj oksidnog filma).Provodljivost kupke se može poboljšati (tj. može se povećati gustina struje), tako da se oksidni film može brzo formirati.U poređenju sa metodom oksidacije čiste oksalne kiseline, ovo rešenje može povećati produktivnost za 37,5%, smanjiti potrošnju energije (potrošnja energije metode oksidacije oksalne kiseline je 3,32 kWh/m2, ova metoda je 2 kWh/m2) i uštedeti električne energije za 40%.

Tehnološka formula je: oksalna kiselina 4-5%, mravlja kiselina 0,55%, trofazna AC 44±2 volta, gustina struje 2-2,5A/d㎡, temperatura 30±2℃.

(2) Mješovita kiselinska oksidacija

Ova metoda je službeno ugrađena u japanski nacionalni standard 1976. godine, a usvojila ju je Japan North Star Nikkei Household Products Co., Ltd. Njene karakteristike su da se film brzo formira, tvrdoća, otpornost na habanje i otpornost filma na koroziju su viši od onih kod uobičajene metode oksidacije sumpornom kiselinom, a sloj filma je srebrno-bijel, što je pogodno za štampu i bojenje proizvoda.Nakon što je industrija aluminijumskih proizvoda moje zemlje posjetila Japan, preporučena je za upotrebu 1979. Preporučena formula procesa je: H2SO4 10～20%, COOHCOOH·2H2O 1～2%, napon 10～20V, gustina struje 1～3A/d㎡ , temperatura 15～30℃, vrijeme 30 minuta.

(3) Oksidacija porculana

Oksidacija porculana uglavnom koristi hromnu kiselinu, bornu kiselinu i kalij-titanijum oksalat kao elektrolite, a koristi visok napon i visoku temperaturu za elektrolitičku obradu.Izgled sloja filma je poput glazure na porculanu, koji ima visoku otpornost na koroziju i dobru otpornost na habanje.Filmski sloj se može bojati organskim ili neorganskim bojama, tako da izgled ima poseban sjaj i boju.Trenutno se najviše koristi u aluminijskom posuđu, upaljačima, zlatnim olovkama i drugim proizvodima i vrlo je popularan među masama.

(4) Oksidacija boja nacionalne odbrane

Oksidacija boja nacionalne odbrane uglavnom se koristi u dekoraciji vojnih aluminijskih proizvoda, tako da zahtijeva posebnu zaštitu.Oksidni film je vojno zelene boje, mat, otporan na habanje i izdržljiv, te ima dobre zaštitne performanse.Proces je sljedeći: prvo se oksalna kiselina oksidira da bi se formirao zlatnožuti filmski sloj, a zatim se anodizira otopinom kalijevog permanganata 20g/l i H2SO41g/l.Fabrika aluminijumskih proizvoda u Shenyangu koristila je ovaj proces za proizvodnju vojnih kotlića i pribora za kuvanje.

(5) Višebojna oksidacija

Navlažite obojeni, ali nezapečaćeni sloj anodnog oksida hromnom kiselinom ili oksalnom kiselinom kako biste proširili CrO3.Dio površine obojenog proizvoda će izblijedjeti nakon vlaženja CrO3.Po potrebi dodajte oksalnu kiselinu ili hrom u bilo koji dio proizvoda.Ispiranje kiseline općenito može zaustaviti reakciju sa slikom.Zatim obojite drugu boju ili ponovite postupke brisanja CrO3, ispiranja, bojenja itd., a uzorci poput cvijeća i oblaka mogu se pojaviti po potrebi.Trenutno se najviše koristi u zlatnim šoljama, šoljama za vodu, kutijama za čaj, upaljačima i drugim proizvodima.

(6) Proces bojenja uzorka mramora

Oksidirani proizvod se prvo boji prvom osnovnom bojom, suši, a zatim uroni u vodu sa uljem koje pluta na površini.Kada se podigne ili uroni, ulje i voda će prirodno popustiti, čineći sloj filma nepravilnim prugama.Kontaminiran mašću.Prilikom ponovnog farbanja druge boje, dijelovi oksidnog filma koji su zamrljani mašću neće biti obojeni, a dijelovi bez masti bit će obojeni drugom bojom, formirajući nepravilan uzorak poput mramorne šare.Ova metoda se može vidjeti u člancima druga Zhou Shouyua iz tvornice noževa Yangjiang u vlasništvu države Guangdong (“Galvanizacija i završna obrada”, br. 2, 1982).

(7) Hemijsko jetkanje i oksidacija

Nakon mehaničkog poliranja i odmašćivanja, aluminijski proizvodi se premazuju sredstvom za maskiranje ili fotoosjetljivošću, a zatim se kemijski jetkaju (fluoridna ili željezna sol) nakon sušenja kako bi se formirao konkavno-konveksni uzorak.Nakon elektrohemijskog poliranja i anodizacije, predstavlja površinski uzorak sa snažnim osjećajem za tijelo, koji je uporediv s izgledom površine nehrđajućeg čelika.Sada se uglavnom koristi u zlatnim olovkama, kutijama za čaj i paravanima.

(8) Brza anodna oksidacija na sobnoj temperaturi

Obično je za oksidaciju H2SO4 potrebna rashladna oprema, koja troši mnogo električne energije.Nakon dodavanja α-hidroksipropionske kiseline i glicerola, otapanje oksidnog filma može biti inhibirano, tako da se oksidacija može provesti na normalnoj temperaturi.U poređenju sa uobičajenom metodom oksidacije sumporne kiseline, debljina filma može se povećati za 2 puta.Preporučena formula procesa je:

H2SO4 150～160g/l

CH3CH(OH)COOH 18ml/l

CH2OHCHOHCH2OH 12ml/l

Gustina struje 0,8～12A/d㎡

Napon 12-18 volti

Temperatura 18～22℃

(9) Metoda hemijske oksidacije (poznata i kao provodljivi oksidni film)

Otpornost filma na koroziju je bliska otpornosti filma anodiziranog sumpornom kiselinom.Vodljivi oksidni film ima mali kontaktni otpor i može provoditi električnu energiju, dok H2SO4 anodni oksidni film ne može provoditi električnu energiju zbog svog velikog kontaktnog otpora.Otpornost na koroziju vodljivog oksidnog filma je mnogo jača od otpornosti bakra, srebra ili kalaja na aluminiju.Nedostatak je što se sloj filma ne može lemiti, već se može koristiti samo točkasto zavarivanje.Preporučena formula procesa je:

CrO3 4g/l, K4Fe(CN)6·3H2O 0,5g/l, NaF 1g/l, temperatura 20～40℃, vrijeme 20～60 sekundi.

Posljednjih godina, površinska obrada aluminijskih materijala se brzo razvila na međunarodnom nivou.Neki stari procesi koji koštaju radnu snagu, električnu energiju i resurse su reformisani, a neki novi procesi i tehnologije su široko korišteni u industrijskoj proizvodnji. Evo tipičnih metoda podizanja:

(1) Metoda eloksiranja velike brzine

Proces eloksiranja velikom brzinom uglavnom smanjuje impedanciju elektrolita promjenom sastava elektrolitičke otopine, čime se omogućava brzo anodiziranje s većom gustoćom struje.Rješenje starog procesa koristilo je gustinu struje od 1A/d㎡ za formiranje filma brzinom od 0,2 do 0,25 μ/min.Nakon korištenja ovog novog procesnog rješenja, čak i ako se i dalje koristi gustoća struje od 1A/d㎡, brzina formiranja filma mogla bi se poboljšati.Povećajte na 0,4 ~ 0,5 μ/min, uvelike skratite vrijeme obrade i poboljšajte efikasnost proizvodnje.

(2) Metoda tipa Tomita (brza oksidacija).

Tomita metoda je mnogo kraća od starog procesa, a efikasnost proizvodnje može se povećati za više od 33%.Ova metoda nije prikladna samo za obični anodni oksidni film, već i za oksidaciju tvrdog filma.

Ako se želi proizvesti tvrdi film, to se postiže smanjenjem temperature otopine, a brzina formiranja filma je otprilike ista kao ona navedena u gornjoj tabeli.Odnos između tvrdoće filma i temperature otopine je sljedeći:

10℃——tvrdoća 500H, 20℃——400H, 30℃——30H

(3) Ruby film

Proces formiranja rubinskog filma na površini aluminija je nov proces.Boja filma može se uporediti sa bojom umjetnog rubina, tako da je dekorativni učinak odličan, a otpornost na koroziju i habanje su također dobri.Pojavu različitih boja mogu se pripremiti i različite vrste metalnih oksida sadržanih u otopini.Metoda procesa je sljedeća: Prvo koristite 15% sumpornu kiselinu za anodnu oksidaciju, gustoća struje koja se koristi je 1A/d㎡, a vrijeme je 80 minuta.Nakon vađenja, radni komad se može potopiti u (NH4)2CrO4 otopine različitih koncentracija u skladu sa zahtjevima dubine boje, temperatura je 40 ℃, a vrijeme je 30 minuta, uglavnom da se metalni joni uđu u porozne izvor rupe od anodnog oksidnog filma.Zatim dodajte natrijum hidrogen sulfat (1 g molekulske težine), amonijum hidrogen sulfat (1,5 g molekulske težine), temperatura je 170 ℃, gustina struje je 1A/d㎡, nakon gore navedenog tretmana, ljubičasto-crveni i trepćući fluorescentni rubin film se može nabaviti.Ako je imerzija Fe2(CrO4)3, Na2CrO4, rezultujući film je plave boje sa tamno ljubičastom fluorescencijom.

(4) Asada metodom elektrolitičkog bojenja

Asada metoda elektrolitičkog bojenja je da se metalni kationi (soli nikla, soli bakra, soli kobalta, itd.) prodru u dno rupica oksidnog filma nakon anodizacije, elektrolizom električnom strujom, čime se boje.Ovaj proces se posljednjih godina ubrzano razvija, uglavnom zbog toga što se mogu dobiti bronzani tonovi i crni, što je dobrodošlo u građevinskoj industriji.Boja ima vrlo stabilnu svjetlosnu postojanost i može izdržati i oštre vremenske uslove.U poređenju s prirodnom metodom bojenja, ovaj proces može uštedjeti električnu energiju.Gotovo svi aluminijski profili za građevinarstvo u Japanu obojeni su ovom metodom.Tianjin, Yingkou, Guangdong i druga mjesta moje zemlje su također uvela takvu tehnologiju i kompletan set opreme.Neke jedinice u Guangdongu su također uspješno testirane i primijenjene u proizvodnji.

(5) Prirodna metoda bojenja

Prirodna metoda bojenja je završena jednom elektrolizom.Postoji i nekoliko vrsta otopina, uključujući sulfosalicilnu kiselinu i sumpornu kiselinu, sulfotitansku kiselinu i sumpornu kiselinu, te sulfosalicilnu kiselinu i maleinsku kiselinu.Budući da većina prirodnih metoda bojenja koristi organske kiseline, oksidni film je relativno gust, a sloj filma ima odličnu svjetlosnu otpornost, otpornost na habanje i otpornost na koroziju.Ali nedostatak ove metode je: da bi se dobila dobra boja, sastav materijala od legure aluminija mora biti strogo kontroliran.