Алуминиеви екструдирани сплави, подходящи за анодиране?

Лошите резултати от анодирането често се дължат на един погрешен избор. Сплавта. Много купувачи се сблъскват с неравномерен цвят, слаби слоеве и повърхностни дефекти. Тези проблеми увеличават разходите и забавят проектите.

Алуминиевите сплави за екструдиране, подходящи за анодиране, са тези с ниски нива на примеси, стабилен химичен състав и контролирана микроструктура, като например сплавите от серия 6xxx, които образуват равномерни и трайни оксидни слоеве при анодна обработка.

Много инженери се фокусират само върху контрола на процесите. Това не е достатъчно. Изборът на сплав определя по-голямата част от крайния вид и експлоатационните характеристики. Разбирането на тази първа стъпка помага да се избегнат рисковете за качеството на по-късен етап.

Кои серии сплави са най-подходящи за анодиране?

Проблемите се появяват бързо, когато се анодизира неправилната сплав. Несъответствие на цветовете. Ивици. Слаба устойчивост на корозия. Тези проблеми често започват при избора на сплав, а не в резервоара за анодиране.

Алуминиевата сплав от серията 6xxx е най-подходяща за анодиране, тъй като балансира съдържанието на магнезий и силиций, което позволява получаването на равномерен оксиден слой с добра цветова реакция и силно сцепление.

Алуминиевите сплави се държат много различно по време на анодиране. Окисният слой нараства от основния метал. Ако легиращите елементи нарушат този растеж, се появяват дефекти. Въз основа на производствения опит и отзивите от практиката някои семейства сплави се представят по-добре от други.

Защо серията 6xxx доминира в приложенията за анодиране

Серията 6xxx включва 6063, 6061 и други подобни марки. Тези сплави се използват широко за архитектурни, промишлени и декоративни екструдирани изделия. Химическият им състав е стабилен и предсказуем.

Основни причини за тяхното представяне:

• Умереното съдържание на магнезий подпомага растежа на оксидите
• Силицият подобрява потока на екструдиране, без да уврежда анодирането
• Ниското съдържание на мед намалява вариациите в цвета
• Структурата на фините зърна поддържа гладки повърхности

6063 често се нарича архитектурна сплав. Това не е маркетингов език. При нея се получава най-равномерното анодирано покритие в условията на масово производство. 6061 е по-здрава, но все пак се анодизира добре, когато параметрите се контролират.

Сравнение на обичайните сплави за анодиране

Таблицата показва ясен модел. С увеличаване на якостта на сплавта качеството на анодиране често се понижава. Това се дължи на добавените елементи като мед и цинк.

Защо други серии се борят

Сплавите от сериите 2xxx и 7xxx съдържат мед и цинк. Тези елементи не се окисляват равномерно. По време на анодирането те образуват тъмни петна или слаби зони. Това води до лош външен вид и намалена устойчивост на корозия.

Сплавите 5ххх съдържат повече магнезий. Те могат да се анодизират, но контролът на цвета е по-труден. При дебели слоеве те могат да показват сиви или мътни тонове.

От гледна точка на доставчика най-сигурната препоръка за анодиране остава 6063 или контролирано 6061.

Как влияе чистотата на сплавта върху качеството на оксидния слой?

Много купувачи смятат, че анодирането е покритие. Това не е така. То е контролирано окисление на основния метал. Това означава, че чистотата е от значение за всеки микрон.

По-високата чистота на сплавта води до по-плътен и по-равномерен оксиден слой, тъй като по-малко частици примеси прекъсват растежа на оксида и потока на електрическия ток по време на анодирането.

Чистотата не означава само чист алуминий. Той означава контролирани граници на нежеланите елементи. Желязото, медта и цинкът са най-честите причинители на проблеми.

Роля на елементите на примеса

По време на анодирането през алуминиевата повърхност протича ток. Окисът нараства нагоре и навътре. Примесите блокират този поток. Когато се блокира, дебелината на оксида става неравномерна.

Общи ефекти на примесите:

• Желязото създава тъмни ивици
• Медта причинява черни петна
• Цинкът понижава устойчивостта на корозия
• Оловото създава дупчици

Дори малките количества са от значение. Промяна от 0,05% мед може да промени крайния цвят.

Съгласуваност на микроструктурата

Чистотата също влияе върху структурата на зърната. Чистите сплави образуват фини и равномерни зърна по време на екструдирането. Тези зърна реагират равномерно на тока на анодиране.

Лошата чистота води до:

• Смесени размери на зърната
• Сегрегационни ленти
• Неравномерно гравиране
• Разноцветни цветови зони

Ето защо два профила с едно и също наименование на сплавта могат да се анодизират по различен начин, ако са доставени от различни фабрики.

Практически насоки за чистота за купувачите

Тези ограничения са по-строги от стандартните спецификации на сплавите. Те отразяват реалната производителност на анодирането, а не само химическото съответствие.

В реални производствени линии по-строгият контрол на чистотата намалява процента на бракуваните продукти. Той също така съкращава настройките на цикъла на анодиране.

Могат ли високоякостните сплави да се анодизират ефективно?

Високата якост често е свързана със скрити разходи. Анодирането е една от тях. Много инженери се питат дали здравината и външният вид могат да съществуват едновременно.

Алуминиевите сплави с висока якост могат да бъдат анодизирани, но резултатите често са ограничени по отношение на равномерността на цвета, целостта на слоя и устойчивостта на корозия в сравнение със сплавите със средна якост.

Здравината на алуминия обикновено идва от медта, цинка или и от двете. Тези елементи пречат на химията на анодирането.

Типични предизвикателства при сплавите с висока якост

Сплавите с висока якост като 2024 и 7075 показват често срещани проблеми:

• Тъмни или неравномерни цветове
• Изгаряне по краищата
• Намалена адхезия на оксиди
• По-високи нива на отхвърляне

Тези проблеми невинаги се проявяват при малки извадки. Те често се появяват в масовото производство.

Кога анодирането на сплави с висока якост има смисъл

Има случаи, в които все още е необходимо анодиране:

• Аерокосмически компоненти
• Военно оборудване
• Функционална защита от корозия
• Необходимост от електрическа изолация

В тези случаи очакванията трябва да се коригират. Безцветното анодиране се представя по-добре от цветното анодиране. Тънките слоеве се представят по-добре от дебелите.

Корекции на процеса, които помагат

За подобряване на резултатите:

• Използвайте по-ниска плътност на тока
• Прилагане на по-дълги периоди на разгръщане
• Изберете само анодиране със сярна киселина
• Избягвайте органични багрила

Дори и с корекциите, резултатите остават по-ниски от финишните покрития от серия 6xxx.

Компромис между здравина и анодиране

Този компромис трябва да се обсъди още в началото на проектирането. Много преработки се извършват твърде късно, защото този въпрос се пренебрегва.

Кои обработки на повърхността трябва да предшестват анодирането?

Анодирането не прощава грешките. Подготовката на повърхността създава основата за всичко следващо.

Обработката на повърхността, като обезмасляване, алкално ецване и десмутиране, трябва да предшества анодирането, за да се осигурят чисти, реактивни алуминиеви повърхности за равномерен растеж на оксида.

Пропускането или прибързването на подготовката води до трайни дефекти. Веднъж анодизирани, дефектите не могат да бъдат отстранени.

Обезмасляване

Екструдираните продукти носят масла от екструдирането и обработката. Тези масла блокират тока на анодиране.

Обезмасляването премахва:

• Смазочни материали
• Пръстови отпечатъци
• Остатъци от опаковки

Може да се използва както алкално обезмасляване, така и обезмасляване с разтворител. Контролирайте внимателно времето, за да избегнете появата на петна.

Алкално ецване

Ецването отстранява повърхностни окиси и малки драскотини. То също така изравнява следите от екструдиране.

Ефекти от правилното ецване:

• Равномерна матова повърхност
• Намалени линии на матрицата
• По-добра абсорбция на цветовете

Прекаленото ецване води до загуба на размери и текстура на портокалова кора.

Десмутиране

След ецване остават остатъци от легиране. Те се наричат сажди. Десмутирането ги отстранява.

Тази стъпка е от решаващо значение за:

• Отстраняване на медта
• Отстраняване на железни частици
• Отстраняване на цинкови остатъци

Обикновено се извършва десмутиране на базата на азотна киселина.

Поток за подготовка на повърхността

Всяка стъпка надгражда предишната. Лошият контрол в началото създава видими дефекти по-късно.

Според данните от дългосрочното производство повечето оплаквания, свързани с анодирането, се дължат на подготовката, а не на резервоарите за анодиране.

Заключение

Изборът на правилната сплав и контролът на чистотата и подготовката определят успеха на анодирането. Средно здравите, чисти сплави 6ххх с подходяща повърхностна обработка осигуряват стабилни, повтарящи се резултати при мащабни проекти за екструдиране.