Anodiziranje je postopek elektrolitske pasivacije, ki se uporablja za povečanje debeline naravnega oksidnega sloja na površini kovinskih delov.

Postopek se imenuje eloksiranje, ker del, ki ga je treba obdelati, tvori anodno elektrodo elektrolitske celice.Anodizacija poveča odpornost proti koroziji in obrabi ter zagotavlja boljši oprijem temeljnih premazov in lepil kot gola kovina.Anodne folije je mogoče uporabiti tudi za več kozmetičnih učinkov, bodisi z debelimi poroznimi prevlekami, ki lahko absorbirajo barvila, ali s tankimi prozornimi prevlekami, ki dodajo učinke interference odbitih svetlobnih valov.

Anodiziranje se uporablja tudi za preprečevanje raztrganja navojnih komponent in za izdelavo dielektričnih filmov za elektrolitske kondenzatorje.Anodne folije se najpogosteje uporabljajo za zaščito aluminijevih zlitin, čeprav obstajajo postopki tudi za titan, cink, magnezij, niobij, cirkonij, hafnij in tantal.Kovina iz železa ali ogljikovega jekla se lušči, ko je oksidirana v nevtralnih ali alkalnih mikroelektrolitskih pogojih;tj. železov oksid (pravzaprav železov hidroksid ali hidratiran železov oksid, znan tudi kot rja) nastane zaradi anoksičnih anodnih jam in velike katodne površine, te jame koncentrirajo anione, kot sta sulfat in klorid, ki pospešijo korozijo osnovne kovine.Ogljikovi kosmiči ali vozlički v železu ali jeklu z visoko vsebnostjo ogljika (visokoogljično jeklo, lito železo) lahko povzročijo elektrolitski potencial in ovirajo prevleko ali galvanizacijo.Železne kovine so običajno anodizirane elektrolitsko v dušikovi kislini ali z obdelavo z rdečo kadečo dušikovo kislino, da nastane trd črn železov(II,III) oksid.Ta oksid ostane konformen, tudi če je nanešen na ožičenje in je ožičenje upognjeno.

Anodizacija spremeni mikroskopsko teksturo površine in kristalno strukturo kovine blizu površine.Debeli premazi so običajno porozni, zato je za doseganje odpornosti proti koroziji pogosto potreben postopek tesnjenja.Anodizirane aluminijaste površine so na primer trše od aluminija, vendar imajo nizko do zmerno odpornost proti obrabi, ki jo je mogoče izboljšati s povečanjem debeline ali z uporabo ustreznih tesnilnih snovi.Anodni filmi so na splošno veliko močnejši in bolj oprijemljivi kot večina vrst barv in kovinskih prevlek, vendar so tudi bolj krhki.Zaradi tega je manj verjetno, da bodo pokali in se luščili zaradi staranja in obrabe, vendar so bolj dovzetni za razpoke zaradi toplotne obremenitve.

Vrste eloksiranja:

Anodiziranje se že dolgo uporablja v industriji in ga je mogoče povzeti v naslednje metode razvrščanja:

Glede na vrsto toka obstaja: eloksiranje z enosmernim tokom, eloksiranje z izmeničnim tokom in eloksiranje s pulznim tokom, ki lahko skrajšajo proizvodni čas, da dosežejo zahtevano debelino, plast filma je debela, enakomerna in gosta, odpornost proti koroziji pa se znatno izboljša .

Glede na elektrolit se deli na: žveplovo kislino, oksalno kislino, kromovo kislino, mešano kislino in naravno barvno eloksiranje z raztopino organske sulfonske kisline.

Glede na naravo filma je razdeljen na: navaden film, trdi film (debel film), porcelanasti film, svetlo modifikacijsko plast, polprevodniško pregradno plast in drugo anodizacijo.

Uporaba metode eloksiranja z žveplovo kislino z enosmernim tokom je najpogostejša, ker ima eloksiranje, primerno za aluminij in večino aluminijevih zlitin;plast filma je debela, trda in odporna proti obrabi, po tesnjenju pa je mogoče doseči boljšo odpornost proti koroziji;Filmska plast je brezbarvna in prozorna, z močno adsorpcijsko zmogljivostjo in enostavna za barvanje;Obdelovalna napetost je nizka in poraba energije je nizka;procesu obdelave ni treba spreminjati napetostnega cikla, kar je ugodno za neprekinjeno proizvodnjo in praktično avtomatizacijo delovanja;žveplova kislina je manj škodljiva za človeško telo kot kromova kislina, ponudba pa je široka., nizka cena in druge prednosti.

Preden izberete postopek oksidacije, morate razumeti material iz aluminija ali aluminijeve zlitine, saj bo kakovost materiala in razlika v sestavinah neposredno vplivala na kakovost aluminijastega izdelka po anodizaciji.Na primer, če na površini aluminija obstajajo napake, kot so mehurčki, praske, luščenje in hrapavost, bodo vse napake še vedno vidne po eloksiranju.Sestava zlitine ima tudi neposreden vpliv na videz površine po anodizaciji.Na primer, aluminijeva zlitina, ki vsebuje 1-2% mangana, je po oksidaciji rjavo modra.S povečanjem vsebnosti mangana v aluminiju se barva površine po oksidaciji spremeni iz rjavo modre v temno rjavo.Aluminijeve zlitine, ki vsebujejo 0,6 do 1,5 % silicija, so po oksidaciji sive, belo sive pa, če vsebujejo 3 do 6 % silicija.Tisti, ki vsebujejo cink, so opalescentni, tisti, ki vsebujejo krom, so zlato do sivi v neenakomernih odtenkih, tisti, ki vsebujejo nikelj, pa so bledo rumeni.Na splošno lahko le aluminij, ki vsebuje magnezij, in titan, ki vsebuje več kot 5 % zlata, po oksidaciji dobita brezbarven, prozoren, svetel in čist videz.

Po izbiri materialov iz aluminija in aluminijevih zlitin je naravno razmisliti o izbiri ustreznega postopka eloksiranja.Trenutno so metode oksidacije žveplove kisline, metode oksidacije oksalne kisline in metode oksidacije kromove kisline, ki se pogosto uporabljajo pri nas, podrobno predstavljene v priročnikih in knjigah, zato jih ni treba ponavljati.Ta članek želi na kratko predstaviti nekatere nove tehnologije, ki se trenutno razvijajo na Kitajskem, kot tudi nekatere metode v tujini.

1. Nova tehnologija eloksiranja je bila razvita na Kitajskem

(1) Hitra oksidacija mešane raztopine oksalne kisline in mravljinčne kisline

Uporaba mešanice oksalne kisline in mravljinčne kisline je zato, ker je mravljinčna kislina močan oksidant, v taki kopeli mravljinčna kislina pospeši raztapljanje notranjega sloja (pregradnega sloja in pregradnega sloja) oksidnega filma, zaradi česar postane porozen sloj (tj. zunanji sloj oksidnega filma).Prevodnost kopeli je mogoče izboljšati (tj. povečati gostoto toka), tako da se lahko oksidni film hitro oblikuje.V primerjavi z metodo oksidacije čiste oksalne kisline lahko ta rešitev poveča produktivnost za 37,5 %, zmanjša porabo energije (poraba energije metode oksidacije z oksalno kislino je 3,32 kWh/m2, ta metoda je 2 kWh/m2) in prihrani električne energije za 40 %.

Tehnološka formula je: oksalna kislina 4-5%, mravljinčna kislina 0,55%, trifazni AC 44±2 voltov, gostota toka 2-2,5A/d㎡, temperatura 30±2℃.

(2) Mešana kislinska oksidacija

Ta metoda je bila uradno vključena v japonski nacionalni standard leta 1976, sprejela pa jo je Japan North Star Nikkei Household Products Co., Ltd. Njene značilnosti so, da se film hitro oblikuje, trdota, odpornost proti obrabi in odpornost proti koroziji pa so višji od tistih pri običajni metodi oksidacije z žveplovo kislino, filmska plast pa je srebrno bela, kar je primerno za tiskanje in barvanje izdelkov.Potem ko je industrija aluminijastih izdelkov moje države obiskala Japonsko, je bil priporočen za uporabo leta 1979. Priporočena procesna formula je: H2SO4 10～20 %, COOHCOOH·2H2O 1～2 %, napetost 10～20V, gostota toka 1～3A/d㎡ , temperatura 15～30℃, čas 30 minut.

(3) Oksidacija porcelana

Oksidacija porcelana uporablja predvsem kromovo kislino, borovo kislino in kalijev titanov oksalat kot elektrolite, za elektrolitsko obdelavo pa uporablja visoko napetost in visoko temperaturo.Videz filmske plasti je podoben glazuri na porcelanu, ki ima visoko odpornost proti koroziji in dobro odpornost proti obrabi.Filmski sloj je lahko barvan z organskimi ali anorganskimi barvili, tako da ima videz poseben lesk in barvo.Trenutno se večinoma uporablja v aluminijasti kuhinjski posodi, vžigalnikih, zlatih peresih in drugih izdelkih in je zelo priljubljen med množicami.

(4) Nacionalna obramba barvne oksidacije

Barvna oksidacija nacionalne obrambe se uporablja predvsem pri dekoraciji vojaških izdelkov iz aluminija, zato zahteva posebno zaščito.Oksidni film je vojaško zelen, mat, odporen proti obrabi in trpežen ter ima dobro zaščitno delovanje.Postopek je sledeč: najprej se oksalna kislina oksidira, da nastane zlato rumena filmska plast, nato pa se eloksira z raztopino kalijevega permanganata 20g/l in H2SO41g/l.Shenyang Aluminium Products Factory je ta postopek uporabil za proizvodnjo vojaških kotličkov in kuhinjskih pripomočkov.

(5) Večbarvna oksidacija

Navlažite obarvano, a nezatesnjeno plast anodnega oksida s kromovo ali oksalno kislino, da porazdelite CrO3.Del površine barvanega izdelka bo zbledel, ko ga bo zmočil CrO3.Po potrebi dodajte oksalno kislino ali krom kateremu koli delu izdelka.Izpiranje s kislino lahko na splošno ustavi reakcijo s sliko.Nato pobarvajte drugo barvo ali ponovite postopke brisanja s CrO3, splakovanja, barvanja itd. in po potrebi se lahko pojavijo vzorci, kot so rože in oblaki.Trenutno se večinoma uporablja v zlatih skodelicah, skodelicah za vodo, škatlah za čaj, vžigalnikih in drugih izdelkih.

(6) Postopek barvanja vzorcev marmorja

Oksidirani izdelek najprej pobarvamo s prvo osnovno barvo, posušimo in nato potopimo v vodo, na površini katere plava olje.Ko ga dvignete ali potopite, bosta olje in voda naravno upadla, zaradi česar bo sloj filma neenakomerno progast.Onesnaženo z maščobo.Pri ponovnem barvanju druge barve deli oksidnega filma, ki so umazani z maščobo, ne bodo obarvani, deli brez maščobe pa bodo obarvani z drugo barvo in tvorijo nepravilen vzorec, kot je vzorec marmorja.To metodo je mogoče videti v člankih tovariša Zhou Shouyuja iz tovarne nožev Yangjiang, ki je v državni lasti Guangdonga (»Galvanska obdelava in končna obdelava«, št. 2, 1982).

(7) Kemično jedkanje in oksidacija

Po mehanskem poliranju in razmaščevanju so aluminijasti izdelki prevlečeni z maskirnim sredstvom ali fotosenzibilom in nato po sušenju kemično jedkani (jedkalo s fluoridom ali železovo soljo), da se oblikuje konkavno-konveksni vzorec.Po elektrokemičnem poliranju in eloksiranju predstavlja površinski vzorec z močnim občutkom telesa, ki je primerljiv s površinskim videzom nerjavečega jekla.Zdaj se večinoma uporablja v zlatih peresih, škatlah za čaj in zaslonih.

(8) Hitra anodna oksidacija pri sobni temperaturi

Običajno oksidacija H2SO4 zahteva hladilno opremo, ki porabi veliko električne energije.Po dodajanju α-hidroksipropionske kisline in glicerola je mogoče inhibirati raztapljanje oksidnega filma, tako da lahko oksidacijo izvedemo pri normalni temperaturi.V primerjavi z običajno metodo oksidacije z žveplovo kislino se lahko debelina filma poveča za 2-krat.Priporočena formula postopka je:

H2SO4 150～160g/l

CH3CH(OH)COOH 18ml/l

CH2OHCHOHCH2OH 12ml/l

Gostota toka 0,8 ~ 12 A/d㎡

Napetost 12-18 voltov

Temperatura 18～22℃

(9) Metoda kemične oksidacije (znana tudi kot prevodni oksidni film)

Odpornost filma proti koroziji je blizu odpornosti filma, anodiziranega z žveplovo kislino.Prevodni oksidni film ima majhen kontaktni upor in lahko prevaja elektriko, medtem ko anodni oksidni film H2SO4 ne more prevajati elektrike zaradi velikega kontaktnega upora.Odpornost prevodnega oksidnega filma proti koroziji je veliko močnejša od odpornosti bakra, srebra ali kositra na aluminiju.Pomanjkljivost je, da sloja filma ni mogoče spajkati, lahko se uporablja le točkovno varjenje.Priporočena formula postopka je:

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

V zadnjih letih se je površinska obdelava aluminijastih materialov mednarodno hitro razvila.Nekateri stari procesi, ki so stali za delovno silo, elektriko in vire, so bili reformirani, nekateri novi procesi in tehnologije pa so bili široko uporabljeni v industrijski proizvodnji. Tukaj so značilne metode dvigovanja:

(1) Metoda eloksiranja visoke hitrosti

Postopek eloksiranja z visoko hitrostjo v glavnem zmanjša impedanco elektrolita s spreminjanjem sestave elektrolitske raztopine in s tem omogoči hitro eloksiranje z večjo gostoto toka.Rešitev starega postopka je uporabila gostoto toka 1 A/d㎡ za tvorbo filma s hitrostjo od 0,2 do 0,25 μ/min.Po uporabi te nove procesne rešitve, tudi če bi še vedno uporabljali gostoto toka 1 A/d㎡, bi lahko izboljšali hitrost oblikovanja filma.Povečajte na 0,4 ~ 0,5 μ/min, močno skrajšajte čas obdelave in izboljšajte učinkovitost proizvodnje.

(2) Metoda tipa Tomita (hitra oksidacija).

Metoda Tomita je veliko krajša od starega postopka, učinkovitost proizvodnje pa je mogoče povečati za več kot 33 %.Ta metoda ni primerna samo za navaden anodni oksidni film, ampak tudi za oksidacijo trdega filma.

Če želimo ustvariti trd film, to dosežemo z znižanjem temperature raztopine, hitrost tvorjenja filma pa je približno enaka tisti, ki je navedena v zgornji tabeli.Razmerje med trdoto filma in temperaturo raztopine je naslednje:

10℃——trdota 500H, 20℃——400H, 30℃——30H

(3) Ruby film

Postopek oblikovanja rubinastega filma na površini aluminija je nov postopek.Barva filma je lahko primerljiva z barvo umetnega rubina, zato je dekorativni učinek odličen, dobra pa sta tudi odpornost proti koroziji in odpornost proti obrabi.Pojav različnih barv lahko povzročijo tudi različne vrste kovinskih oksidov, ki jih vsebuje raztopina.Metoda postopka je naslednja: najprej uporabite 15-odstotno žveplovo kislino za anodno oksidacijo, uporabljena gostota toka je 1 A/d㎡, čas pa 80 minut.Ko ga vzamete ven, lahko obdelovanec potopite v raztopine (NH4) 2CrO4 različnih koncentracij glede na zahteve globine barve, temperatura je 40 ℃ in čas 30 minut, predvsem zato, da kovinski ioni vstopijo v porozno vir lukenj iz anodno oksidnega filma.Nato dodajte natrijev hidrogensulfat (1 g molekulske mase), amonijev hidrogensulfat (1,5 g molekulske mase), temperatura je 170 ℃, gostota toka je 1 A/d㎡, po zgornji obdelavi vijolično rdeč in utripajoč fluorescentni rubin film se da dobiti.Če je potopitev Fe2(CrO4)3, Na2CrO4, je nastali film moder z temno vijolično fluorescenco.

(4) Elektrolitsko barvanje po metodi Asada

Elektrolitsko barvanje z metodo Asada je, da kovinski kationi (nikljeve soli, bakrove soli, kobaltove soli itd.) prodrejo v dno lukenj oksidnega filma po eloksiranju z elektrolizo električnega toka in tako obarvajo.Ta postopek se je v zadnjih letih hitro razvil, predvsem zato, ker lahko dobimo bronaste tone in črnine, ki so dobrodošle v gradbeništvu.Barva ima zelo stabilno svetlobno obstojnost in lahko prenese tudi težke vremenske razmere.V primerjavi z metodo naravnega barvanja lahko ta postopek prihrani električno energijo.Skoraj vsi aluminijasti profili za gradnjo na Japonskem so bili obarvani s to metodo.Tianjin, Yingkou, Guangdong in drugi kraji moje države so prav tako uvedli takšno tehnologijo in celoten sklop opreme.Nekatere enote v Guangdongu so bile tudi uspešno testirane in uporabljene v proizvodnji.

(5) Metoda naravnega barvanja

Metoda naravnega barvanja se zaključi z eno elektrolizo.Obstaja tudi več vrst raztopin, vključno s sulfosalicilno kislino in žveplovo kislino, sulfotitansko kislino in žveplovo kislino ter sulfosalicilno kislino in maleinsko kislino.Ker večina naravnih metod barvanja uporablja organske kisline, je oksidni film razmeroma gost, sloj filma pa ima odlično svetlobno odpornost, odpornost proti obrabi in odpornost proti koroziji.Toda pomanjkljivost te metode je: da bi dobili dobro barvo, je treba sestavo materiala iz aluminijeve zlitine strogo nadzorovati.