Оксидирование. Процесс оксидирования. Оксидирование алюминия.

Общие сведения о технологии анодирования

Технология анодирования алюминия схожа с гальванической обработкой. Оседание ионов оксидов раствора на заготовке происходит в жидком электролите при высоких или низких температурах. Использование нагретого раствора возможно в промышленных установках, где есть возможность тщательного контроля и регулирования напряжения и силы тока в автоматическом режиме.

В домашних условиях обычно пользуются холодным методом. Данный способ достаточно прост, не требует постоянного контроля, а оборудование и расходные материалы — доступны. Для приготовления раствора можно использовать электролит, применяемый в свинцовых автомобильных аккумуляторах. Он продается в каждом автомагазине.

Высокая прочность защитной оксидной пленки зависит от ее толщины, которая в домашних условиях получается при обработке в холодном растворе. Наращивание производится ступенчатым регулированием рабочего тока.

Оксидирование алюминия в черный цвет относится к цветному анодированию. Черный цвет получают в два этапа. Вначале наносится бесцветная пленка электролитическим способом, а затем заготовку помещают солевой раствор кислот. В зависимости от кислоты цвет может быть от бледной латуни до насыщенного черного. Черный алюминий широко используется в строительстве и отделке.

Хим оксидирование стали: преимущества

Теперь перечислим особенности, которых можно добиться, если использовать технологию создания оксидной пленки с помощью химикатов.

Надежное покрытие антикор

Стальная деталь фактически становится нержавейкой.

То есть ржавление хоть и не полностью исключено, но очень значительно заторможено.

Хорошие электрические изоляторы

После химической обработки можно ожидать, что поверхность совсем или частично перестает проводить ток. Все будет зависеть от того, какой раствор был взят, в какой концентрации и пр.

Тонкий, но стойкий поверхностный слой

Интересно, что может быть достигнута пленочка, толщиной всего в 200 мкм. Но это не делает ее более восприимчивой к механическим или иным вредителям.

Оригинальная цветовая гамма

Это больше признак анодирования.

Но мы отметим, что после процедуры можно получить не только черный цвет, но и переливчатые волны от желтого к темно-синему, как на фото.

Подготовительный процесс

Для получения гладкой поверхности на стадии подготовки необходимо заготовку отполировать. С помощью войлочного или другого полировального круга устраняются царапины, затягиваются большие поры. Отсутствие микронеровностей снижает вероятность появления прогаров. Анодная пленка не способна скрыть внешние дефекты.

Перед анодированием алюминия необходимо определиться с размерами обрабатываемых деталей. Получаемый слой имеет толщину 50 микрон, поэтому на обработанную резьбу невозможно будет накрутить гайку. Если же детали соединяются с помощью посадки, то не стоит забывать, что после анодирования детали шлифовке не подлежат.

Проведение анодирования в домашних условиях

Для проведения процесса необходимы емкости. Емкости для анодирования должны соответствовать размерам деталей, быть чуть больше. В связи с чем обычно пользуются несколькими ваннами. Материал емкостей – алюминий. Но если изделия небольшого размера, то подойдут пластиковые контейнеры. Только на дно и вдоль стенок необходимо уложить алюминиевые листы. Это необходимо, чтобы создать ток равномерной плотности по всему объему.

Электролит нуждается в изоляции от внешнего воздействия тепла. При нагревании его придется менять. Для исключения нагрева емкости снаружи покрываются слоем теплоизоляции. Ее можно обклеить пенопластом до 50 мм толщиной или, поместив в короб, заполнить свободное пространство монтажной пеной.

Раствор серной кислоты получают путем разбавления электролита для автомобильных аккумуляторов дистиллированной водой в пропорциях один к одному. Купив канистру емкостью 5 литров, раствора можно получить 10 литров.

Смешивание, когда в кислоту добавляется вода, сопровождается обильным тепловыделением, и она буквально вскипает разбрызгиваясь. Поэтому в целях безопасности серную кислоту вливают в емкость с водой.

Перед началом анодирования алюминия его подвергают химической подготовке. Химическая подготовка – процесс обезжиривания. В промышленных условиях обработку проводят едким натром или калием. Но в домашних условиях лучше пользоваться хозяйственным мылом. Зубной щеткой и мыльным раствором с поверхности хорошо удаляются загрязнения. После чего сначала заготовки промываются теплой водой, а затем — холодной.

Альтернативой хозяйственному мылу служит стиральный порошок. Растворив его в закрытом пластиковом контейнере и поместив туда обрабатываемые детали, необходимо интенсивно встряхнуть. Затем детали промываются и просушиваются потоком горячего воздуха. Активный кислород, содержащийся в стиральном порошке, защищает обезжиренные изделия, даже если их взять голыми руками.

Оксидирование алюминия в домашних условиях

Анодирование алюминия в домашних условиях своими руками необходимо, если вы хотите, чтобы материал бы защищен от коррозии и прослужил как можно дольше.
Алюминий очень часто используется в домашнем производстве и быту, поэтому знать, как обеспечить его защиту своими руками, не прибегая к помощи специалистов, будет полезно каждому.

Благодаря анодированию на поверхности металла появляется плотная и толстая окисная пленка, которая защищает его от коррозии и других негативных факторов воздействия природной среды.

Наиболее прочную и стойкую пленку вам поможет создать технология тонкослойного анодирования, о которой вы узнаете в этой статье.

• Подготовка к анодированию
• Этапы работ

Подготовка к анодированию

Своими руками анодирование может провести любой, однако нужно создать минимальные меры предосторожности, прежде чем начинать работу. Лучше всего, чтобы процесс проходил на открытом воздухе: на улице или хотя бы на балконе.

Также нужно подумать о самозащите, т.к.

в ходе анодирования вы будете иметь дело с кислотой, а это химическое вещество, которое способно вызвать неприятный зуд при попадании на кожу, и куда более тяжелые травмы, если попадет на слизистую оболочку глаз.

Процесс анодирования своими руками вы можете увидеть на фото.

Лучше всего заниматься анодированием в защитных очках и заранее подготовить воду или слабый содовый раствор, чтобы, в случае чего, сразу же промыть участок, на который попала кислота.

Анодирование ни в коем случае нельзя проводить в закрытом помещении, т.к. вы будете иметь дело с выделениями кислорода и водорода, которые появляются на аноде и катоде.

В результате получится электрохимическое соединение по свойствам аналогичное динамиту.

Если создавать подобное электрохимическое соединение в закрытом пространстве, то для серьезных травм и даже смерти будет достаточно одной искры, которую выделяет электрохимическое соединение.

Прежде чем приступать к работе, учитывайте размер деталей: после процесс анодирования они увеличатся в размере как минимум на 0.5 мм – такова толщина защитного слоя, который создается в ходе процесса.

Если до анодирования детали закручиваются впритирку, то после его окончания они, скорее всего, совсем не будут закручиваться и вся работа пройдет зря.

Поэтому проследите, чтобы материалы свободно двигались до начала анодирования, чтобы потом не пришлось начинать заново всю работу, т.к. шлифовать анодированную поверхности практически бесполезно.

Однако можно отполировать детали с помощью полировочного круга так, чтобы они приобрели зеркальный блеск. Это вполне можно сделать своими руками.

Благодаря этому процессу изделия будут выглядеть лучше, а также уменьшиться вероятность прогара, который нередок при анодировании.

Кроме того, технология анодирования никак не влияет на дефекты деталей – если они есть, то и после окончания работ останутся заметны.

Гальваника – необходимый этап, предшествующий основной работе. Перед ней металл нужно тщательно обезжирить. Для этого лучше использовать хозяйственное мыло и щетку.

Некоторые советуют подержать металл в натрии или калии, но от этого поверхность может испортиться. Нужно промыть изделия попеременно сначала в горячей, а затем в холодной воде.

:

В пластиковую емкость нужно добавить стиральный порошок и растворить его в горячей воде, а затем засыпать туда детали и потрясти их. После промывки нужно высушить твердое тело деталей под горячим воздухом.

Чтобы провести анодирование, вам понадобится электролит, который можно сделать своими руками. Для домашнего изготовления чаще всего используют серную кислоту, которую разводят в дистиллированной воде.

Купить и воду, и кислоту вы сможете в любом магазине автозапчастей, чтобы не тратить время на их самостоятельное изготовление.

Нужно только учитывать, что в магазинах кислота выпускается разбавленной, поэтому пропорции для смешивания жидкости должны быть 1:1. Процесс анодирования требует около 10 литров электролита для мелких деталей и 20 – для крупных.

Вливать воду в кислоту нужно постепенно, тонкой струей, т.к.

жидкость моментально нагревается и при большом потоке просто закипит и начнет брызгать.

Не забывайте размешивать смесь с помощью стеклянной палочки и надеть очки перед работой.

Если кислота попала на кожу или одежду, то ее нужно удалить с помощью воды, а затем промыть участок содовым раствором.

Этапы работ

При проведении анодирования деталей, температура должна оставаться в следующем диапазоне: от -10 до + 10 градусов.

Если она будет ниже, то напряжения у блока питания будет недостаточно, чтобы поддерживать нужную силу тока, а если выше, то не сформируется твердое защитное покрытие – оно будет мягким и бесцветным и не сможет защитить металл.

Лучше всего заканчивать анодирование, когда температура достигла +5 градусов, т.к. в углах ванны и на поверхности предмета будет разная температура, а процедура анодирования позволяет выделять достаточное количество тепла.

Кроме того, процесс перемещения электролита должно быть постоянным: мешать его можно с помощью воздуха, ложки или насоса, чтобы температура на поверхности обрабатываемого изделия и алюминия была примерно одинаковой.

Разница же температур приведет к тому, что некоторые участки детали перегреются, а затем на них появятся пробои или случится растрав изделия.

Чтобы провести твердое анодирование под золото, вам понадобится специальное оборудование. Чаще всего это несколько ванн, в одной из которых будут обрабатываться детали из алюминия, а другая – маленькая емкость.

Для нее можно использовать пищевые контейнеры или пластиковые горшки. Стенки и дно ванн нужно покрыть алюминиевыми листами, либо сделать из них специальную выкройку и согнуть ее так, чтобы получилась емкость.

Это нужно, чтобы создать равномерную плотность тока с каждой стороны изделия.

Корпус ванны должен обладать хорошей теплоизоляцией, иначе электролит будет нагреваться слишком быстро, и жидкость придется постоянно менять.

Проще всего создать теплоизоляционный слой, оклеив стенки пенопластом толщиной 2-4 см, либо залить промежутки пеной для строительства.

После того как вы залили в ванну электролит, на выход нужно поставить блок питания, генерирующий ток. Чтобы регулировать силу подачи тока, присоедините резистор к цепи.

Если контакт качественный, то вы увидите кислородные пузырьки, которые будут появляться по всей поверхности изделия. Они небольшие по диаметру и по течению напоминают струи дыма.

Длительность этого процесса зависит от скорости окраски деталей – под золото или в другой цвет. Окрашивание в цвет будет заметно визуально, поэтому никаких других приспособлений не требуется.

Скорость окрашивания под золото, в черный цвет и другие оттенки зависит от размера детали: для маленьких объектов это около 20-30 минут, для больших – 60-90 минут.

После того как вся деталь приобретет нужный цвет, достаньте ее из емкости и промойте под холодной водой, а затем протрите ваткой, смоченной в растворе марганцовки – это поможет удалить лишние микроэлементы, получившиеся в ходе реакции, но поможет сохранить цвет под золото или другой.

После изъятия детали, она должна иметь светло-серый цвет, быть гладкой и блестящей.

:

В зависимости от режимов анодирования, изделия могут приобрести различный цвет: серый, темно-матовый, золотой и т.д.

Чтобы дополнительно окрасить детали, нужно поместить их в анилиновый краситель, который нагреет деталь до 50-60 градусов.

Перед тем как начинать цветное анодирование, нужно отфильтровать раствор, чтобы на поверхности деталей не образовались пятна, которые появляются от оставшихся мелких крупинок красителя.

Чтобы окрасить изделия и получить нужный цвет, обычно достаточно 15-20 минут.

После того как необходимый цвет (черный, под золото и др.) и защитный слой правильной консистенции (твердый и блестящий) получен, нужно дополнительно зафиксировать его, чтобы со временем он не слез.

Поскольку анодирование под золото создает пористую структуру материала, которая не устойчива к химическим воздействиям, хоть и тщательно защищена от механических воздействий.

Технология закрытия микропор на металле может быть различной.

Легче всего проварить анодированные детали в воде на плите в течение 30 минут.

Для варки лучше всего использовать дистиллированную воду, т.к. она придаст материалу больше защитных свойств.

Другой способ: сделать для деталей паровую баню, в которой они должны находиться также не менее получаса.

Технология работы с алюминием может несколько отличаться, в зависимости от типа детали и материала, но в целом все этапы анодирования материала выглядят подобным образом.

:

Отличия могут быть в температуре электролита, однако рекомендуется следовать в этом приведенным цифрам, т.к. в ином случае защитные свойства материала будут недостаточны, либо вы получите не тот цвет, который вам был нужен.

Подготовка электролита

Растворы кислот считаются небезопасными реактивами, поэтому для проведения анодирования алюминия в домашних условиях прибегают к другому типу раствора. Для его приготовления используют соль и соду, которые всегда есть под рукой.

Для приготовления электролита берут две пластмассовые емкости. В них наводят солевой и содовый составы, соблюдая пропорцию: на порцию соли или соды 9 порций дистиллированной воды.

Анодирование в домашних условиях

После растворения компонентов раствор выдерживается с целью оседания не растворившихся частиц на дно. При переливании в емкость для анодирования его необходимо процедить.

Способы анодирования алюминия

Разработано несколько способов обработки алюминиевых сплавов, но широкое применение нашел химический способ в среде электролита. Для получения раствора используют кислоты:

• серную;
• хромовую;
• щавелевую;
• сульфосалициловую.

Для придания дополнительных свойств в раствор добавляют соли или органические кислоты. В домашних условиях в основном используют серную кислоту, но при обработке деталей сложной конфигурации предпочтительнее использовать хромовую кислоту.

Процесс происходит при температурах от 0°С до 50°С. При низких температурах на поверхности алюминия образуется твердое покрытие. При повышении температуры процесс протекает значительно быстрее, но покрытие обладает высокой мягкостью и пористостью.

Технология твердого анодирования алюминия

Кроме химического метода в некоторых случаях используются следующие методы анодирования алюминия:

• микродуговое;
• цветное:
  адсорбцией;
• опусканием в электролит;
• опусканием в красящий раствор;
• гальваникой;

• интерферентное;
• интегральное.

Теплое анодирование

Способ теплого анодирования используется для получения основы под покраску. Покрытие пористое, но за счет этого обладает высокой адгезией. Нанесенная сверху эпоксидная краска надежно защитит алюминий от внешних воздействий.

Недостатком считается низкая механическая прочность и коррозионная стойкость покрытия. Оно разрушается при контакте с морской водой и активными металлами. Данный способ можно произвести в домашних условиях.

Процесс протекает при комнатной температуре или выше (не более 50°С). После обезжиривания заготовки устанавливаются на подвесе, который удерживает их в растворе электролита.

Анодирование продолжается до тех пор, пока на поверхности не появится покрытие молочного цвета. После снятия напряжения заготовки промываются в холодной воде. Затем детали подлежат окрашиванию. Красят их путем помещения в емкость с горячим красителем. После чего полученный результат закрепляют на протяжении 1 часа.

Методы цветного анодировния алюминия

Термическое оксидирование

Представим таблицу с некоторыми сплавами, которые наиболее часто подвергают оксидации:

Импульсное лазерное излучение

Когда нагрев происходит не в печи, как при термическом методе, а с помощью лазера, то результат получается хороший, хоть и процесс – более трудный. До настоящего момента проводятся исследования, какие материалы как следует подвергать воздействию луча, но одним из вариантов является импульсы – то есть короткая подача потока на участок с постепенным смещением головки установки.

Непрерывное излучение

В таком случае обрабатываются только прочные стали, которые не боятся перегрева под постоянным воздействием. На зону направляется луч, который непрерывно перемещается по всей области оксидирования. Соответственно, нагрев получается очень значительный.

Холодная технология

Для проведения анодирования алюминия необходимы:

• источник питания 12 В (АКБ, стабилизатор);
• алюминиевые провода;
• реостат;
• амперметр;
• емкости для растворов.

Холодная технология отличается тем, что рост анодированного покрытия со стороны металла протекает с большей скоростью, чем его растворение с внешней стороны.

Вначале проводятся подготовительные работы, описанные выше. Затем детали необходимо закрепить. Не следует забывать, что под крепежным элементом пленка не образуется. А подвешенные заготовки при опускании в емкость не должны касаться стенок и дна.

К деталям от источника питания подключается анод, соответственно к емкости катод. Плотность тока подбирается в пределах 1,6-4 А/дм2. Рекомендуемые значения 2-2,2 А/дм2. При малых значениях процесс будет протекать медленнее, а при больших может возникнуть пробой цепи и покрытие начнет разрушаться.

Не рекомендуется, чтобы температура электролита поднималась выше 5°С. При анодировании электролит нагревается не равномерно. В центре он теплее, чем в углах емкости, поэтому необходимо постоянное перемешивание.

Продолжительность анодирования при холодном способе составляет около получаса для небольших элементов. Для крупных деталей продолжительность может составлять 60-90 минут. На окончание процесса указывает измененный цвет на поверхности алюминиевого изделия. После отсоединения проводов деталь промывается.