Kuidas alumiiniumi anodeerida?

Kunagi arvasin, et alumiiniumi anodeerimine on töö, mida saavad teha ainult tehased. Kuid pärast sammude õppimist sain teada, et õigete seadistustega saab igaüks aru, kuidas see toimib.

Alumiiniumi anodeerimine on mitmeastmeline elektrokeemiline protsess, mis paksendab looduslikku oksiidikihti, parandades korrosioonikindlust, vastupidavust ja viimistlust.

Kui ma sain aru kogu protsessist - alates puhastamisest kuni tihendamiseni - sain lõpuks aru, miks seda kasutatakse nii laialdaselt lennunduses, ehituses ja tarbeelektroonikas.

Millised on alumiiniumi anodeerimise sammud?

Kui ma esimest korda anodiseerimisega tutvusin, tundus see segane. Liiga palju kemikaale, samme ja juhtmeid. Kuid siis jagasin selle lihtsateks etappideks.

Anodeerimisprotsess hõlmab puhastamist, söövitamist, desmuteerimist, anodeerimist happevannis, võimalikku värvimist ja tihendamist.

Siin on samm-sammuline ülevaade sellest, mida ma teen alumiiniumdetaili ettevalmistamisel ja anodeerimisel.

1. Puhastamine

Alustan alumiiniumpinna puhastamisega, et eemaldada rasv, mustus ja oksüdeerumine. Tavaliselt kasutan rasvaärastusvahendit või mahedat leeliselist puhastusvahendit. See samm on kriitiline, sest kõik jääkide jäägid võivad anodeeritud viimistluse rikkuda.

• Tavalised puhastusvahendid: nõudepesuseep, Simple Green või trinaatriumfosfaat
• Loputage põhjalikult puhta veega

2. söövitus

Seejärel söövitan alumiiniumi naatriumhüdroksiidi lahusega. Söövitamine eemaldab pinnalt õhukese kihi ja aitab tasandada kriimustusi või defekte.

• Lahendus: 5-10% NaOH (leelis) segatud veega
• Aeg: 3-5 minutit
• Pärast söövitamist alati loputada

Söövitamine loob kergelt mati pinna ja annab anodeeritud kihile ühtlase aluse.

3. Desmuteerimine

Pärast söövitamist jääb sageli must või hall jääk (räbu). Selle jäägi lahustamiseks kastan detaili lämmastikhappe lahusesse.

• Lahendus: 20-30% lämmastikhape segatud veega
• Aeg: 1-2 minutit
• Loputage põhjalikult

See samm on eriti oluline alumiiniumisulamite puhul, mis sisaldavad vaske, räni või tsinki.

4. Anodeerimine (elektrolüüsi faas)

Siin on protsessi tõeline tuum. Ma kastan puhastatud osa väävelhappe elektrolüütidesse ja lasen läbi selle alalisvoolu. Alumiiniumosast saab anood (+) ja plii- või alumiiniumkatood (-) täiendab vooluringi.

• Lahendus: 15-20% väävelhape + destilleeritud vesi
• Pinge: 12-18 volti (DC)
• Praegune: 0,03-0,06 amprit ruuttolli kohta
• Aeg: 30-90 minutit
• Temperatuur: 15-25°C (60-75°F) enamiku viimistluste puhul.

Elektrolüüsi käigus vabanev hapnik reageerib alumiiniumiga, moodustades poorse oksiidikihi. See kiht on see, mida hiljem värvitakse või tihendatakse.

5. Valikuline värvimine

Kui tahan kindlat värvi, värvin osa kohe pärast anodeerimist. Värvaine siseneb poorse pinna sisse ja seob end keemiliselt.

• Värvained: aniliini, metallisoolapõhised või riidevärvid
• Aeg: 5-15 minutit kuumutatud värvivannis
• Enne pitseerimist loputage hästi

6. Tihendamine

Värvi või läbipaistva viimistluse fikseerimiseks ja oksiidikihi kaitsmiseks pitseerin detaili, kastes selle kuuma vette või nikkelatsetaadi lahusesse.

• Keeva vee meetod: 20-30 minutit
• Külma nikli tihend: kiirem, kuid vähem vastupidav

See viimane etapp on korrosioonikindluse ja viimistluse kestvuse seisukohalt väga oluline.

Anodeerimisprotsessi kokkuvõtlik tabel

Milliseid lahendusi kasutatakse alumiiniumi anodeerimisel?

Kui ma esimest korda anodiseerimisest lugesin, olin keemilistest nimedest ülekoormatud. Kuid selgub, et nimekiri ei olegi nii pikk - ja enamik neist on kergesti leitav.

Anodeerimise põhilised lahused on väävelhape anodeerimiseks, naatriumhüdroksiid söövitamiseks, lämmastikhape desmuteerimiseks ja vesi tihendamiseks.

Siin on nimekiri sellest, mida ma kasutan:

1. Väävelhape (h-sO?)

See on standardne elektrolüüt II tüüpi anodeerimiseks. Ma lahjendan seda destilleeritud veega umbes 15-20% mahuni.

• Tekitab poorse oksiidikihi
• Nõuab stabiilset temperatuuri kontrolli
• Saadaval keemiatarvete kauplustes

2. Naatriumhüdroksiid (NaOH)

Seda kasutatakse alumiiniumi söövitamiseks. See lagundab oksiidikihi ja pinnakriimustused.

• Väga söövitav
• Kasutatakse ahjupuhastites ja kanalisatsioonipuhastites
• Parim kasutusviis on 5-10% lahjendus.

3. Lämmastikhape (HNO?)

Kasutatakse alumiiniumi, eriti vase või tsingiga seotud sulamite söövituse eemaldamiseks pärast söövitamist.

• Lahustab järelejäänud mitte-alumiiniumijäägid
• Tugev oksüdeerija
• Peab olema ettevaatlik

4. Nikkelatsetaat või keev vesi

Tihendamiseks kasutan kas või:

• keev destilleeritud vesi (95-100°C) 20-30 minutit
• Külma nikli tihend (75-90°F) lühema töötlemisaja korral.

Mõlemad sulgevad poorid ja parandavad korrosioonikindlust.

Keemiliste lahenduste tabel

Kui kaua peaks alumiinium jääma happevanni?

Kui ma esimest korda alumiiniumi anodeerisin, ei teadnud ma, kui kaua seda jätta. Arvasin - ja tulemus oli ebaühtlane. Hiljem sain teada, et iga detaili suurus ja eesmärk mõjutab ajastust.

Standardse anodeerimise (II tüüp) puhul peaks alumiinium viibima happevannis 30-90 minutit, sõltuvalt voolutihedusest ja soovitud oksiidi paksusest.

Nii otsustan ma, kui kaua anodeerida:

• Õhukesed katted (5-10 mikronit): 30 minutit
• Standardkatted (10-25 mikronit): 45-60 minutit
• Kõvad katted (tüüp III, 25-100 mikronit): kuni 2 tundi madalamatel temperatuuridel

Aega mõjutavad tegurid

• Praegune tihedus: Rohkem voolu tähendab kiiremat oksiidide kasvu. Ma kasutan umbes 0,03 amprit ruuttolli kohta.
• Happe tugevus: Tugevam hape võib protsessi kiirendada.
• Temperatuur: Madalamad temperatuurid aeglustavad reaktsiooni, kuid parandavad kihi kõvadust.

Väikeste detailide puhul alustan sageli 45 minutiga ja kontrollin viimistlust enne pitseerimist.

Kuidas saavutada selge anodeeritud viimistlus?

Mulle on alati meeldinud naturaalse alumiiniumi puhas, harjatud välimus. Mõtlesin, kuidas seda välimust ilma värvita säilitada.

Selge anodeeritud viimistluse saavutamiseks kasutan kõrge puhtusastmega alumiiniumi, kontrollitud väävelhappevanni ja nõuetekohast tihendusmeetodit ilma värvaineteta.

Siin on see, millele ma keskendun:

1. Kasutage kõrge puhtusastmega alumiiniumi

Vähem vaske, räni või tsinki sisaldavad sulamid annavad paremaid tulemusi. Ma eelistan:

• 6063 (suurepärane viimistlus)
• 5052 (hea tugevus ja välimus)

Vältige 2024 või 7075, mis anodeerimisel tumenevad.

2. Järjepidev pinnatöötlus

Enne anodiseerimist poleerin või harjan alumiiniumi mehaaniliselt, kui tahan satiinset või peegeldavat pinda. Seejärel puhastan ja söövitan nagu tavaliselt.

3. Vanni temperatuuri ja pinge reguleerimine

Ma hoian vanni jahedana (~18°C / 65°F) ja püsivalt 12-15 volti juures. See moodustab selge, peenpoorse oksiidikihi.

4. Ärge kasutage värvainet

Ma jätan värvimisfaasi täielikult vahele. Oksiidikiht paistab loomulikuna hõbehallina. Kui enne poleerida, jääb see heledaks.

5. Pindade tihendamine

Ma pitseerin keevas vees või nikkelatsetaadis. See sulgeb poorid ja takistab mustuse hilisemat sattumist.

Selge anodeerimise kontrollnimekiri

Kokkuvõte

Ma saan nüüd aru, et alumiiniumi anodeerimine on midagi enamat kui metalli happesse kastmine. See on täpne, mitmeastmeline protsess, mis muudab pinna. Õige puhastamise, anodeerimislahuse, ajastuse ja tihendamise abil saan kontrollida nii välimust kui ka toimimist. Olenemata sellest, kas tahan läbipaistvat viimistlust või julget värvi, protsess jääb samaks - hoolikas, puhas ja järjepidev.