Anodisering är en elektrolytisk passiveringsprocess som används för att öka tjockleken på det naturliga oxidskiktet på ytan av metalldelar.

Processen kallas anodisering eftersom den del som ska behandlas bildar anodelektroden i en elektrolyscell.Anodisering ökar motståndskraften mot korrosion och slitage, och ger bättre vidhäftning för primers och lim än ren metall.Anodfilmer kan också användas för flera kosmetiska effekter, antingen med tjocka porösa beläggningar som kan absorbera färgämnen eller med tunna transparenta beläggningar som lägger till interferenseffekter av reflekterade ljusvågor.

Anodisering används också för att förhindra att gängade komponenter kliar och för att göra dielektriska filmer för elektrolytiska kondensatorer.Anodfilmer används oftast för att skydda aluminiumlegeringar, även om processer även existerar för titan, zink, magnesium, niob, zirkonium, hafnium och tantal.Järn- eller kolstålmetall exfolierar när den oxideras under neutrala eller alkaliska mikroelektrolytiska förhållanden;dvs järnoxiden (egentligen järn(III)hydroxid eller hydratiserad järnoxid, även känd som rost) bildas av anoxiska anodgropar och stor katodyta, dessa gropar koncentrerar anjoner såsom sulfat och klorid och accelererar den underliggande metallen till korrosion.Kolflingor eller knölar i järn eller stål med hög kolhalt (stål med hög kolhalt, gjutjärn) kan orsaka en elektrolytisk potential och störa beläggning eller plätering.Järnmetaller anodiseras vanligtvis elektrolytiskt i salpetersyra eller genom behandling med röd rykande salpetersyra för att bilda hård svart järn(II,III)oxid.Denna oxid förblir konform även när den pläteras på ledningar och ledningarna är böjda.

Anodisering förändrar ytans mikroskopiska struktur och metallens kristallstruktur nära ytan.Tjocka beläggningar är normalt porösa, så en tätningsprocess krävs ofta för att uppnå korrosionsbeständighet.Anodiserade aluminiumytor är till exempel hårdare än aluminium men har låg till måttlig slitstyrka som kan förbättras med ökande tjocklek eller genom att applicera lämpliga tätningsmedel.Anodfilmer är i allmänhet mycket starkare och mer vidhäftande än de flesta typer av färg och metallplätering, men också mer spröda.Detta gör dem mindre benägna att spricka och flagna av åldrande och slitage, men mer känsliga för sprickbildning från termisk stress.

Typer av anodisering:

Anodisering har använts i stor utsträckning inom industrin under lång tid och kan sammanfattas i följande klassificeringsmetoder:

Enligt den aktuella typen finns det: likströmsanodisering, växelströmsanodisering och pulsströmanodisering som kan förkorta produktionstiden för att nå önskad tjocklek, filmskiktet är tjockt, enhetligt och tätt, och korrosionsbeständigheten förbättras avsevärt .

Enligt elektrolyten är den uppdelad i: svavelsyra, oxalsyra, kromsyra, blandad syra och naturlig färganodisering med organisk sulfonsyralösning.

Beroende på filmens natur är den uppdelad i: vanlig film, hårdfilm (tjock film), porslinsfilm, ljusmodifieringsskikt, halvledarbarriärskikt och annan anodisering.

Tillämpningen av likströms anodiseringsmetod för svavelsyra är den vanligaste, eftersom den har anodiseringsbehandling lämplig för aluminium och de flesta aluminiumlegeringar;filmskiktet är tjockt, hårt och slitstarkt, och bättre korrosionsbeständighet kan erhållas efter försegling;Filmskiktet är färglöst och transparent, med stark adsorptionskapacitet och lätt att färga;behandlingsspänningen är låg och strömförbrukningen är låg;bearbetningsprocessen behöver inte ändra spänningscykeln, vilket bidrar till kontinuerlig produktion och praktisk driftautomatisering;svavelsyra är mindre skadlig för människokroppen än kromsyra, och utbudet är stort., lågt pris och andra fördelar.

Innan du väljer oxidationsprocessen bör du förstå aluminium- eller aluminiumlegeringsmaterialet, eftersom kvaliteten på materialet och skillnaden i ingredienserna kommer att direkt påverka kvaliteten på aluminiumprodukten efter anodisering.Till exempel, om det finns defekter som bubblor, repor, flagning och ojämnhet på ytan av aluminium, kommer alla defekter fortfarande att avslöjas efter anodisering.Legeringssammansättningen har också en direkt inverkan på ytutseendet efter anodisering.Till exempel är aluminiumlegeringen som innehåller 1-2 % mangan brunblå efter oxidation.Med ökningen av manganhalten i aluminiummaterialet ändras ytfärgen efter oxidation från brunblå till mörkbrun.Aluminiumlegeringar som innehåller 0,6 till 1,5 % kisel är gråa efter oxidation och vitgråa när de innehåller 3 till 6 % kisel.De zinkhaltiga är opaliserande, de kromhaltiga är gyllene till gråa i ojämna nyanser och de nickelhaltiga är ljusgula.Generellt sett kan endast aluminium som innehåller magnesium och titan som innehåller mer än 5 % guld få ett färglöst, transparent, ljust och rent utseende efter oxidation.

Efter att ha valt aluminium och aluminiumlegeringsmaterial är det naturligt att överväga valet av en lämplig anodiseringsprocess.För närvarande har svavelsyraoxidationsmetoden, oxalsyraoxidationsmetoden och kromsyraoxidationsmetoden som används ofta i vårt land alla introducerats i detalj i manualer och böcker, så det är onödigt att upprepa dem.Den här artikeln vill ge en kort introduktion till några nya tekniker som för närvarande är under utveckling i Kina, såväl som några metoder i främmande länder.

1. Den nya tekniken för anodisering har utvecklats i Kina

(1) Snabb oxidation av oxalsyra-myrsyra blandad lösning

Användningen av oxalsyra-myrsyrablandning beror på att myrsyra är en stark oxidant, i ett sådant bad accelererar myrsyra upplösningen av det inre skiktet (barriärskiktet och barriärskiktet) av oxidfilmen, vilket gör den till ett poröst skikt (dvs. det yttre skiktet av oxidfilmen).Badets ledningsförmåga kan förbättras (dvs. strömtätheten kan ökas), så att oxidfilmen snabbt kan bildas.Jämfört med oxidationsmetoden för ren oxalsyra kan denna lösning öka produktiviteten med 37,5 %, minska strömförbrukningen (strömförbrukningen för oxidationsmetoden för oxalsyra är 3,32 kWh/m2, denna metod är 2 kWh/m2) och spara el med 40 %.

Den tekniska formeln är: oxalsyra 4-5%, myrsyra 0,55%, trefas AC 44±2 volt, strömtäthet 2-2,5A/d㎡, temperatur 30±2℃.

(2) Blandad syraoxidation

Denna metod införlivades officiellt i den japanska nationella standarden 1976 och antogs av Japan North Star Nikkei Household Products Co., Ltd. Dess egenskaper är att filmen formas snabbt, filmens hårdhet, slitstyrka och korrosionsbeständighet är högre än de för den vanliga svavelsyraoxidationsmetoden, och filmskiktet är silvervitt, vilket är lämpligt för tryckning och färgning av produkter.Efter att mitt lands aluminiumproduktindustri besökte Japan, rekommenderades den för användning 1979. Den rekommenderade processformeln är: H2SO4 10–20 %, COOHCOOH·2H2O 1–2 %, spänning 10–20V, strömtäthet 1–3A/d㎡ , temperatur 15~30℃, tid 30 minuter.

(3) Porslinsoxidation

Porslinsoxidation använder huvudsakligen kromsyra, borsyra och kaliumtitanoxalat som elektrolyter, och använder högspänning och hög temperatur för elektrolytisk behandling.Utseendet på filmskiktet är som glasyren på porslinet, som har hög korrosionsbeständighet och god slitstyrka.Filmskiktet kan färgas med organiska eller oorganiska färgämnen, så att utseendet får en speciell lyster och färg.För närvarande används den mest i köksredskap av aluminium, tändare, guldpennor och andra produkter, och är mycket populär bland massorna.

(4) National Defense Color Oxidation

Nationell försvarsfärgoxidation används huvudsakligen i dekoration av militära aluminiumprodukter, så det kräver särskilt skydd.Oxidfilmen är militärgrön, matt, slitstark och hållbar och har bra skyddsprestanda.Processen är som följer: först oxideras oxalsyra för att bilda ett gyllengult filmskikt och anodiseras sedan med en lösning av kaliumpermanganat 20g/l och H2SO41g/l.Shenyang Aluminium Products Factory använde denna process för att producera militära vattenkokare och matlagningsredskap.

(5) Flerfärgsoxidation

Fukta det färgade men oförseglade anodoxidskiktet med kromsyra eller oxalsyra för att sprida ut CrO3.En del av ytan på den färgade produkten kommer att blekna efter att ha blivit blöt av CrO3.Tillsätt oxalsyra eller krom till någon del av produkten efter behov.Syrasköljning kan i allmänhet stoppa reaktionen med bilden.Färga sedan den andra färgen eller upprepa procedurerna med CrO3-torkning, spolning, färgning etc., och mönster som blommor och moln kan dyka upp efter behov.För närvarande används det mest i guldkoppar, vattenkoppar, teaskar, tändare och andra produkter.

(6) Marmormönsterfärgningsprocess

Den oxiderade produkten färgas först med den första basfärgen, torkas och sänks sedan ned i vatten med olja flytande på ytan.När den lyfts eller nedsänks kommer oljan och vattnet att sjunka naturligt, vilket gör filmskiktet oregelbundet randigt.Förorenad av fett.Vid omfärgning av den andra färgen kommer de delar av oxidfilmen som är färgade med fett inte att färgas, och delarna utan fett kommer att färgas med den andra färgen, vilket bildar ett oregelbundet mönster som ett marmormönster.Denna metod kan ses i artiklarna av kamrat Zhou Shouyu från Guangdongs statsägda Yangjiang Knife Factory ("Galvanisering och efterbehandling", nr 2, 1982).

(7) Kemisk etsning och oxidation

Efter mekanisk polering och avfettning beläggs aluminiumprodukterna med maskeringsmedel eller ljuskänsligt och etsas sedan kemiskt (fluorid eller järnsaltetsmedel) efter torkning för att bilda ett konkavt-konvext mönster.Efter elektrokemisk polering och anodisering uppvisar den ett ytmönster med en stark känsla av kropp, vilket är jämförbart med ytutseendet hos rostfritt stål.Nu används det mest i guldpennor, teaskar och skärmar.

(8) Snabb anodisk oxidation vid rumstemperatur

Vanligtvis kräver H2SO4-oxidation kylutrustning, som förbrukar mycket el.Efter tillsats av a-hydroxipropionsyra och glycerol kan upplösningen av oxidfilmen inhiberas, så att oxidationen kan utföras vid normal temperatur.Jämfört med den vanliga svavelsyraoxidationsmetoden kan filmtjockleken ökas med 2 gånger.Den rekommenderade processformeln är:

H2SO4 150~160g/l

CH3CH(OH)COOH 18ml/l

CH2OHCHOHCH2OH 12ml/l

Strömtäthet 0,8–12A/d㎡

Spänning 12-18 volt

Temperatur 18–22℃

(9) Kemisk oxidationsmetod (även känd som ledande oxidfilm)

Filmens korrosionsbeständighet är nära den för den svavelsyraanodiserade filmen.Den ledande oxidfilmen har en liten kontaktresistans och kan leda elektricitet, medan H2SO4 anodisk oxidfilm inte kan leda elektricitet på grund av dess stora kontaktresistans.Korrosionsbeständigheten hos den ledande oxidfilmen är mycket starkare än för koppar, silver eller tennplätering på aluminium.Nackdelen är att filmskiktet inte kan lödas, endast punktsvetsning kan användas.Den rekommenderade processformeln är:

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

De senaste åren har ytbehandlingen av aluminiummaterial utvecklats snabbt internationellt.Vissa gamla processer som kostar arbetskraft, elektricitet och resurser har reformerats, och vissa nya processer och tekniker har använts i stor utsträckning i industriell produktion. Här är typiska uppvärmningsmetoder:

(1) Höghastighetsanodiseringsmetod

Höghastighetsanodiseringsprocessen reducerar huvudsakligen elektrolytens impedans genom att ändra sammansättningen av elektrolytlösningen, vilket möjliggör höghastighetsanodisering med högre strömtäthet.Lösningen från den gamla processen använde en strömtäthet på 1A/d㎡ för att bilda en film med en hastighet av 0,2 till 0,25 μ/min.Efter att ha använt denna nya processlösning, även om strömdensiteten 1A/d㎡ fortfarande användes, kunde filmbildningshastigheten förbättras.Öka till 0,4 ~ 0,5 μ/min, förkorta bearbetningstiden avsevärt och förbättra produktionseffektiviteten.

(2) Metod av Tomita-typ (höghastighetsoxidation).

Tomita-metoden är mycket kortare än den gamla processen och produktionseffektiviteten kan ökas med mer än 33 %.Denna metod är inte bara lämplig för vanlig anodisk oxidfilm, utan även för hårdfilmsoxidation.

Om en hård film ska framställas uppnås det genom att sänka lösningens temperatur, och filmbildningshastigheten är ungefär densamma som den som anges i tabellen ovan.Förhållandet mellan filmens hårdhet och lösningens temperatur är följande:

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

(3) Rubinfilm

Processen att bilda en rubinfilm på ytan av aluminium är en ny process.Färgen på filmen kan vara jämförbar med den på konstgjord rubin, så den dekorativa effekten är utmärkt, och korrosionsbeständigheten och slitstyrkan är också bra.Utseendet på olika färger kan också framställas av olika typer av metalloxider som finns i lösningen.Processmetoden är som följer: Använd först 15 % svavelsyra för anodoxidation, strömdensiteten som används är 1A/d㎡ och tiden är 80 minuter.Efter att ha tagit ut det kan arbetsstycket nedsänkas i (NH4)2CrO4-lösningar av olika koncentrationer enligt kraven på färgdjupet, temperaturen är 40 ℃ och tiden är 30 minuter, främst för att låta metalljonerna komma in i det porösa hålkälla för anodoxidfilm.Tillsätt sedan natriumvätesulfat (1 g molekylvikt), ammoniumvätesulfat (1,5 g molekylvikt), temperaturen är 170 ℃, strömdensiteten är 1A/d㎡, efter ovanstående behandling, en lila-röd och blinkande fluorescerande rubin film kan erhållas.Om nedsänkningen är Fe2(CrO4)3, Na2CrO4, är den resulterande filmen blå med djuplila fluorescens.

(4) Asada-metoden elektrolytisk färgning

Asada-metoden elektrolytisk färgning är att få metallkatjoner (nickelsalter, kopparsalter, koboltsalter, etc.) att tränga in i botten av hålen i oxidfilmen efter anodisering, genom elektrisk strömelektrolys, och därigenom färga.Denna process har utvecklats snabbt de senaste åren, främst för att den kan erhålla bronstoner och svärta, vilket välkomnas av byggbranschen.Färgen har mycket stabil ljusäkthet och tål även tuffa väderförhållanden.Jämfört med den naturliga färgmetoden kan denna process spara elektrisk energi.Nästan alla aluminiumprofiler för konstruktion i Japan har färgats med denna metod.Mitt lands Tianjin, Yingkou, Guangdong och andra platser har också infört sådan teknik och en komplett uppsättning utrustning.Vissa enheter i Guangdong har också framgångsrikt testat och tillämpat på produktion.

(5) Naturlig färgningsmetod

Den naturliga färgningsmetoden avslutas med en elektrolys.Det finns också flera typer av lösningar, inklusive sulfosalicylsyra och svavelsyra, sulfotitansyra och svavelsyra och sulfosalicylsyra och maleinsyra.Eftersom de flesta naturliga färgningsmetoderna använder organiska syror, är oxidfilmen relativt tät och filmskiktet har utmärkt ljusbeständighet, slitstyrka och korrosionsbeständighet.Men nackdelen med denna metod är: för att få bra färg måste sammansättningen av aluminiumlegeringsmaterialet kontrolleras strikt.