Na czym polega anodowanie?
Co to jest anodowanie i na czym polega?
Anodowanie (inaczej określane jako „eloksacja”, czyli „elektrolityczna oksydacja”) to proces obróbki powierzchni metalu, mający na celu wytworzenie na niej warstwy tlenku za pomocą elektrolizy. Anodowanie stosuje się głównie do aluminium i jego stopów, ale możliwe jest także jego zastosowanie do niektórych odmian stali, tytanu i stopów magnezu. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się jak przebiega proces anodowania aluminium.
Zastosowanie anodowania aluminium
Aluminium to metal o dosyć wrażliwej powierzchni, która z upływem czasu może matowieć i szarzeć. Za sprawą anodowania, wytworzona warstwa tlenku poprawia odporność na korozję, na uszkodzenia mechaniczne, ścieranie i szkodliwe czynniki zewnętrzne takie jak: kwaśne deszcze, promieniowanie UV, czy woda morska. Warstwa tlenku glinu na powierzchni aluminium opóźnia również jego starzenie.
Anodyzacja aluminium wpływa również na jego walory estetyczne, więc często stosowane jest w celach dekoracyjnych. Anodowana powierzchnia delikatnie połyskuje, wyróżnia się trwałą barwą, jest przyjemna w dotyku, a jednocześnie nie zatrzymuje brudu. Poza tym poprzez dodawanie do elektrolitu substancji barwiących można uzyskiwać na powierzchni trwałe, nieścieralne powłoki kolorowe, które nie wymagają specjalnej konserwacji.
Anodowane aluminium zyskuje w efekcie szereg pozytywnych cech, takich jak trwałość, wytrzymałość, wyższą odporność na korozję oraz ścieranie czy estetyczny wygląd. Z tego powodu anodowane aluminium znajduje zastosowanie wielu rozmaitych branżach. Doskonale sprawdza się ono w przemyśle elektronicznym, spożywczym, stoczniowym, meblarskim czy motoryzacyjnym.
Elementy anodowane wykonane z tego tworzywa nie wymagają specjalnej konserwacji. Anodowana powierzchnia wyróżnia się trwałym połyskiem i jest niezwykle przyjemna w dotyku. Dlatego często anoduje się powierzchnię profili aluminiowych, znajdujących zastosowanie do produkcji mebli, okien, balustrad, balkonów i do prac wykończeniowych w budownictwie (listwy przypodłogowe, listwy do płytek i inne profile). Profile aluminiowe często poddawane są anodowaniu, by zwiększyć ich odporność na warunki zewnętrzne i poprawić estetyczne walory, co jest szczególnie cenione w wykańczaniu wnętrz.
Producenci elektroniki używają anodowania także w celu wytworzenia warstw tlenkowych, stanowiących warstwę izolacyjną na folii aluminiowej, która potem wykorzystywana jest do produkcji kondensatorów i innych podzespołów. W przemyśle elektronicznym anodowanie aluminium nadaje trwałość i estetyczny wygląd wielu elementom składowym (obudowy, uchwyty, ramy, drzwiczki, itp.) nowoczesnego sprzętu (komputerom, smartfonom, urządzeniom AGD).
Proces anodowania aluminium
Na czym polega anodowanie i jak wygląda proces anodowania aluminium? Anodowanie aluminium i jego stopów to proces, który polega na pokryciu wierzchniej warstwy aluminiowego elementu cienką warstwą tlenku glinu – Al2O3 w celach ochronnych.
Proces anodowania powierzchni metalu składa się z następujących po sobie etapów: odtłuszczenie warstwy metalu, trawienie, płukanie, odtlenianie, anodowanie, płukanie, barwienie, płukanie DEMI, uszczelnianie.
Anodowanie powierzchni metalu – procesy przygotowawcze
Na początku całego procesu anodowania wykonywane jest odtłuszczenie i oczyszczenie wierzchniej warstwy metalu. Wykonuje się je w kwaśnych i zasadowych roztworach myjących. W efekcie powierzchnia anodowanego aluminium jest czysta, pozbawiona pozostałości z obróbki mechanicznej, a warstwa tlenku będzie lepiej przywierać do metalu ochranianego.
Następnie przeprowadza się wybłyszczanie lub poddaje metal trawieniu alkaicznemu. Wybłyszczanie to wygładzenie struktury materiału za pomocą mieszaniny stężonych kwasów. Aluminium rozjaśnia swoją powierzchnię i nabywa efekt połysku. Polerowanie chemiczne jest często stosowane przed procesem anodowania, aby usunąć wszelkie niedoskonałości i uzyskać idealnie gładką powierzchnię.
Trawienie alkaliczne przeprowadza się w sodzie kaustycznej, usuwa ono korozję z metalu, niweluje zarysowania i smugi, a także nadaje mu jednolity i matowy wygląd.
Te dwie techniki stosuje się zamiennie w zależności od potrzebnego efektu. Każdy etap kończy płukanie metalu, prowadzone w odpowiednich wannach technologicznych.
Kolejnym etapem procesu technologicznego jest rozjaśnianie. Usuwa ono osady i warstwy tlenkowe, które mogły zostać po wcześniejszych czynnościach wybłyszczania i trawienia. Dzięki temu można osiągnąć na aluminium jednolitą strukturalnie powłokę tlenkową.
Anodowanie aluminium
Po tych wszystkich procesach przygotowawczych realizowany jest właściwy proces anodowania wybranego elementu z aluminium, czyli wytworzenie na wierzchniej warstwie tego tworzywa powłoki z tlenku. Powłoka anodowa powstaje w roztworze odpowiedniego kwasu (siarkowego lub chromowego, zależnie od typu procesu), poprzez przyłożenie do anodowanego elementu prądu elektrycznego o określonej gęstości natężenia. Anodowanie może się odbywać w wyniku działania prądu stałego, zmiennego lub impulsowego.
Pod działaniem prądu z roztworu wydziela się tlen, który reagując z metalem, wytwarza powłoki tlenkowe, które jednocześnie wrastają w metal i narastają na nim. Taka powłoka anodowa powstaje szybciej i jest grubsza od naturalnej, zwiększając trwałość i wytrzymałość elementu oraz chroniąc go przed korozją. Dobór temperatury elektrolitu i jego składu oraz charakterystyki prądu decyduje o grubości powstającej powłoki. Może ona wynosić od kilku do kilkuset mikrometrów.
Detale wykonane z aluminium zawierającego minimalne ilości dodatków stopowych pokrywają się bezbarwną warstwą tlenku, natomiast te wykonane z aluminium z dużą ilością domieszek (mangan, krzem czy miedź) pokrywają się warstwą tlenkową o szarym zabarwieniu.
Powłoki miękkie stosuje się w celach dekoracyjnych, dla zwiększenia odporności mechanicznej, wytworzenia warstwy dielektrycznej. Powłoki twarde są nakładane w przypadkach kiedy wymagana jest szczególnie duża odporność antykorozyjna i twarda powierzchnia.
Opcjonalnie wykonuje się jeszcze barwienie aluminium. Ostatnim etapem jest uszczelnianie aluminium we wrzącej wodzie. Procesy te dokładniej omówimy poniżej.
Rodzaje anodowania aluminium
Anodować aluminium można na kilka sposobów. W przemyśle stosowane są następujące typy anodowania aluminium:
Anodowanie typu I
Proces anodowania aluminium prowadzony jest w kąpieli zawierającej kwas chromowy, który pełni funkcję elektrolitu. Stosowane dla przedmiotów ze skomplikowaną powierzchnią, która może zatrzymywać elektrolit. Powłoka jest cienka i ciemna, ale twardsza od powłoki powstającej w wyniku anodowania typu II. Często stosowane przy anodowaniu odlewów. Warstwa tlenkowa w 1/2 wrasta w element, reszta wystaje ponad jego powierzchnię.
Anodowanie typu II
Aluminium anodowane jest w kąpieli elektrolitycznej w roztworze kwasu siarkowego. Jest to najbardziej rozpowszechniony rodzaj anodowania. Powłoka jest dość gruba i odporna na ścieranie, a przy tym dość jasna i porowata, co ułatwia barwienie aluminium. Powłoka tlenkowa w 2/3 wrasta w niego, a 1/3 wyrasta ponad element.
Anodowanie typu III / Anodowanie twarde
Funkcję elektrolitu również pełni kwas siarkowy, ale w wyższym stężeniu. Jako dodatek bywa używany również kwas szczawiowy. W anodowaniu twardym prąd elektryczny ma wyższe natężenie. W efekcie uzyskuje się powłokę o dużej twardości, dorównującej hartowanej stali węglowej. Aluminiowe elementy zyskują wysoką odporność na korozję, następuje wzmocnienie wytrzymałości warstwy metalu, a twarda powierzchnia znosi duże obciążenia bez uszkodzeń. Ten typ procesu stosuje się w obróbce wymagających części np. zaworów, tłoków, przekładni, oraz w wyposażeniu wojskowym. Grubość powłoki tlenkowej po anodowaniu twardym wynosi 25÷120 mikrometrów (w zależności od rodzaju stopu aluminium).
Anodowanie kolorowe aluminium
Kolejną czynnością możliwą do wykonania podczas procesu anodowanie aluminium, jest barwienie aluminium. To dodatkowe opcjonalne działanie, stosowane w celach zdobniczych przy anodowaniu dekoracyjnym. Polega ono na zanurzeniu elementów z aluminium w kąpieli barwiącej.
Wykorzystuje się wiele rodzajów barwników organicznych: azowe, alizarynowe, barwniki kwasowe antrachinonowe, indygowe, ftalocyjaninowe, azynowe, ksantynowe, trójfenylo-metanowe. Można w ten sposób uzyskać kolory z szerokiej palety barw (np. kolor złoty, czerwony, czarny itp.), nie jest konieczne malowanie proszkowe elementu.
Można wykonać także dwa inne rodzaje barwienia aluminium. Pierwszy z nich to proces elektrochemiczny: przez dodanie substancji barwiących bezpośrednio do elektrolitu można uzyskać na powierzchni trwałe kolory. Zwykle używa się do tego również barwników organicznych. Stosuje się różne ich rodzaje w zależności od czynników takich jak pH i temperatura elektrolitu, a także czas anodowania i skład stopowy aluminium.
Kolejnym możliwym rodzajem barwienia jest barwienie interferencyjne, polegające na modyfikacji kształtu porów powłoki anodowej metodą elektrochemiczną w kąpieli solicyny. Dzięki wykorzystaniu zjawiska interferencji na tych porach uzyskuje się pożądany efekt optyczny, czyli odpowiedni kolor, połysk itp.
Anodowanie aluminium – procesy zwiększenia odporności
Końcowym elementem anodowania aluminium jest uszczelnianie go, czyli zamknięcie porowatej struktury powłoki tlenkowej, w celu nadania jej większej odporności. Aluminium jest zanurzone we wrzącej wodzie zdemineralizowanej lub innym płynie, dzięki temu glin zamienia się w bemit, zamykając pory. To sprawia, że powierzchnia anodowanego elementu staje się lśniąca i gładka, nabierając odporności na szkodliwe czynniki zewnętrzne. Czasem wcześniej pory tlenku wypełnia się solami niklu. Elementy o skomplikowanej strukturze powierzchniowej są szczególnie narażone na korozję, dlatego anodowanie jest kluczowe dla ich długotrwałej ochrony i utrzymania estetyki.
Zalety anodowania aluminium
Powłoki wytworzone podczas procesu anodowania, nie tylko zwiększają odporność elementu na warunki środowiska, ale sprawiają, że przedmiot zyskuje wyjątkowe walory estetyczne.
Powłoka tlenkowa jest chemicznie stabilna, nie rozkłada się, jest nietoksyczna, odporna na korozję i wysokie temperatury (aż do momentu stopienia się samego metalu).Po anodowaniu aluminium staje się bardziej odporne na ścieranie, co znacznie przedłuża jego trwałość w trudnych warunkach zewnętrznych.
Warstwa tlenkowa jest częścią materiału, co zapewnia doskonałą przyczepność do podłoża i
dobrą stabilność koloru, nawet po wystawieniu na promieniowanie UV.
Anodowanie oferuje szeroki wybór stopni połysku i odcieni kolorów, jednocześnie zachowując metaliczny charakter elementu. Charakteryzuje się przy tym wysoce powtarzalnym procesem barwienia.
Anodowanie jest bardzo ekonomicznym procesem, w porównaniu z innymi metodami wykańczania powierzchni. Jest także jednym z najbardziej przyjaznych środowisku i nieszkodliwych dla ludzi. Kąpiele chemiczne używane w nim są regenerowane i ponownie wykorzystywane.
Na anodowanych elementach nie zostają wyraźne ślady użytkowania, a ich czyszczenie wodą z delikatnym detergentem łatwo przywraca element do stanu oryginalnego.
Usługa anodowanie aluminium
Zapraszamy do skorzystania z Systemowego Parku Technologicznego MetalTop.pl. Znajdziesz w nim oferty anodowania detali z aluminium i innych metali. Nasza witryna internetowa pozwala wyszukiwać firmy wykonujące te usługi według: parametrów technicznych procesu, lokalizacji, terminie wykonania usługi itp. Wystarczy zaznaczyć wymagane pola.
