Anodisering af trykstøbt aluminium skaber en beskyttende overflade. Først rengøres støbedelen af aluminium. Dernæst danner en elektrisk strøm i et syrebad et oxidlag. Dette lag styrker aluminiummet og øger dets modstandsdygtighed over for slid. Til sidst kan den anodiserede del indfarves. Anodisering giver et produkt en bestemt farve og øger dets æstetik. Porøsitet kan dog påvirke den endelige finish.

Derfor fremhæver denne artikel nogle vigtige parametre for anodisering af trykstøbt aluminium. Dette dækker kvalitetskontrol, procedurer og forbehandlingstaktik.

Hvis du leder efter anodiserende trykstøbning af aluminiumstjenester til dine trykstøbningsdele, er du velkommen til at kontakte os, vi løser dit problem, du kan gå til anodisering af støbt aluminium side for at få mere at vide om anodisering af overfladefinish.

Hvad er trykstøbning af aluminium?

Trykstøbning af aluminium er en meget anvendt proces. Den kan fremstille meget detaljerede dele til enhver industri. Det første trin i denne proces er at smelte aluminiumslegeringen ved at opvarme den til dens smeltepunkt.

Derefter gennemgår dette smeltede metal en indsprøjtningsproces for at fylde stålformen jævnt under højt tryk. Formen giver produktets profilform, og efter størkning bliver delen klar til at blive fjernet.

Processer til trykstøbning

1. Alle dele med tynde vægge (1-2 mm) kan fremstilles med højtryksstøbning. Det skyldes, at den indsprøjter metal ved 10.000+ psi og derfor arbejder hurtigere. Denne proces er også velegnet til masseproduktion.
2. Trykstøbning under lavt tryk er perfekt til dele med tynde til moderat tykke vægge. Det giver den faktiske form uden at forårsage mange defekter. Men det er en langsom proces, hvor der bruges 20-100 psi.
3. Vakuumstøbning fjerner i første omgang den indfangede luft fra formen. På grund af dette producerer støbningen ikke små huller, der i sidste ende omdannes til porøsitet.

Almindelige aluminiumslegeringer

A380:

Denne legering har god flydeevne på grund af tilstedeværelsen af siliciumelementer i den. Producenterne anvender en temperatur på 660-680 °C til at støbe den.

A380 passer grundlæggende til emner med tynde vægge og giver bedre styrke til anodisering end højtydende legeringer.

ADC12:

Der er et højere indhold af silicium i ADC12. Det er derfor, disse legeringer giver snævre tolerancer med 2-3 mm vægge.

Alternativt er de ikke meget mere håndterbare at anodisere. Det indsprøjtes ved en temperatur på under 650-670 °C.

Vigtige egenskaber

• Styrke: A380 producerer stærke dele.
• Modstandsdygtighed over for korrosion: ADC12 korroderer ikke let.
• Anodisering: A380 passer godt til anodisering. I mellemtiden er ADC12 sværere, da der er overskydende silicium. Det forstyrrer oxidlaget.

Fejl og mangler

Der dannes små huller (porøsitet), når støbningen ikke afkøler metallet jævnt, hvilket svækker delene.

Indholdet af snavs eller oxider kan fanges i metallet og forårsage indeslutninger. Disse problemer påvirker også anodiseringsresultaterne og ødelægger på en eller anden måde finishen.

Værktøj

Værktøj betyder form (matrice). Den er normalt lavet af stålmetal for at have tilstrækkelig styrke. Det kan derfor arbejde under høj varme (over 600 °C) og tryk (10.000+ psi).

Overfladefinish

Trykstøbte dele har måske allerede bedre og pænere overflader, men der er behov for at fjerne mindre fejl. Deres nuværende ruhed varierer mellem 1,6 og 3,2 µm (som fint sandpapir). Polering af disse overflader kan gøre dem glattere.

Hvad er anodisering af aluminiumsstøbning?

Anodisering refererer til en elektrokemisk teknik. Det er en yderligere forbedring af det naturlige oxidlag på aluminium. Efter anodisering korroderer delene ikke så let. De holder godt på malingen og holder længere.

Biler, rumfart og forbrugerelektronik bruger det til at fremstille deres funktionelle og æstetiske komponenter.

Elektrokemisk proces

For at anodisere en del forberedes et bad, der indeholder en syreelektrolyt (f.eks. svovlsyre). Personalet nedsænker derefter aluminium i det.

Processen skaber et hårdt, porøst oxidlag ved at tage en elektrisk strøm. Dette resultat bliver muligt på grund af dannelsen af oxygenioner. De binder sig til aluminium.

Lagtykkelsen kan være omkring 5 til 100 mikrometer (µm) alt efter processen.

Kemiske ligninger

• Den kemiske ligning ved anoden (aluminiumsdelen) er 2Al+3H₂O→Al₂O₃+6H⁺+6e-.
• Inde i den badlignende katode er der 6H⁺ + 6e- → 3H₂.

Typer af anodisering af trykstøbt aluminium

1. Anodisering med kromsyre:

De fleste rumfartsdele skal være tilstrækkeligt holdbare og veje mindre. I det tilfælde fungerer anodisering med kromsyre godt. Det bliver lettere at danne et tyndt oxidlag, typisk 2-5 µm tykt.

2. Anodisering med svovlsyre:

Det falder ind under kategorien almindelig anodiseringstype. Processen involverer brug af svovlsyre. Den kan skabe meget tykkere oxidlag, der svinger mellem 5 og 25 µm.

Generelt skaber denne anodisering afbalancerede egenskaber med hensyn til holdbarhed og æstetik i dele. Det kan være forbrugerprodukter som smartphones, køkkengrej og arkitektur.

3. Hård anodisering:

Dette er en anden type anodisering, der på samme måde bruger svovlsyre. Men den er anderledes på grund af dens evne til at skabe et tykkere og hårdere oxidlag. Det kan være 25 til 100 µm.

Tykkere lag er vigtige for tunge dele for at skabe barrierer mod slitage. Eksempler er hydrauliske systemer, militært udstyr og industrimaskiner.

Mikrostruktur i det anodiserede lag.

Der er porer i det anodiserede lag. Det ligner en bikagelignende struktur. Porerne absorberer maling godt og tilføjer et beskyttende lag mod korrosion og slitage.

Dannelsen af porestørrelsen afhænger af, hvilken proces der anvendes. For eksempel spænding (12-24 volt) og temperatur (18-22 °C for type II).

Konventionel vs. hård anodisering

Konventionel anodisering (svovlsyre) er bedst egnet til dele, der har brug for et æstetisk præg eller medium slidstyrke.

I tilfælde af ekstrem holdbarhed og hårdhed er hård anodisering (type 3) ideel. Den kan opnå en hårdhed på op til 350-500 Vickers Hardness (HV).

Forudgående anodisering til trykstøbning af aluminium

Rengøring

Aluminiumsdele rengøres med flere forskellige rengøringsmidler. Alkaliske rengøringsmidler (pH 10-12) er de mest almindelige.

De arbejder ved 50-70 °C. Det tager 5-10 minutter at fjerne skidt, fedt eller snavs. Rengøringsmidler nedbryder olieindhold via forsæbning og omdanner det til sæbeform.

Derudover findes der også opløsningsmiddelbaserede rengøringsmidler. De er for hurtige og affedter uden vand.

Ætsning

En slags lidt ru tekstur uden oxider kommer normalt af at gennemgå en ætsningsproces. Den involverer kaustisk soda (natriumhydroxid, 50-100 g/L). Processen foregår ved 50-70 °C og kræver 1 til 5 minutters hvile.

Delens ruhed forbedres fra 0,8 µm til 1,5-3 µm. Så emnet kan holde eller hæfte godt med maling. Overætsning er ikke nødvendigvis vigtigt, fordi det forårsager grubetæring.

Afsmeltning

Afsmeltningsprocessen er god at bruge til nem fjernelse af sort smuds. Smut (rester af oxider og legeringselementer) opstår efter afslutningen af ætsningstrinnet.

Derfor har de brug for en slags opløsning (salpetersyre med en andel på 10-30%), der opløser deres lag.

Syrefrigørelsesreaktionen opløser resterende oxider og tager 1-3 minutter. Det gør aluminiumsoverflader helt rene.

Måling af overfladeruhed

Overfladeruhed varierer, men kan spores ved hjælp af profilometri-målinger. Den bruger en stylus til at analysere toppe og dale.

De ideelle ruhedsparametre ligger mellem 0,5 og 2,5 µm. Alt for glatte dele holder ikke godt på belægninger, mens høj ruhed ikke giver en jævn finish.

Betydningen af opholdstider og kemiske koncentrationer

Ved at koncentrere sig om opholdstiden kan man opnå det ønskede resultat, enten ved rengøring eller ætsning.

Ellers kan delen blive beskadiget.

Hvis man f.eks. giver kaustisk soda længere tid (mere end 5 minutter), overætser man tynde vægge.

Anodiseringsproces til trykstøbning af aluminium

Elektrolyt-sammensætning i Anodisering af trykstøbt aluminium

Badet fremstilles ved at blande svovlsyre med vand. Men for at kontrollere poredannelse eller skabe bedre absorption fungerer tilsætningsstoffer som organiske syrer bedst.

Kølevand er også vigtigt for at holde badets temperatur omkring 18-22 °C.

Strømtæthed, temperatur og tid

• Strømtæthed: DC-strømkilden og strømbegrænseren styrer den. Den skal være omkring 1,5-3 A/dm². En højere strømstyrke fremskynder processen, men giver ikke ensartethed.
• Spænding: 12-24 volt er tilstrækkeligt til generelle formål. Den kan dog ændres alt efter legering eller tykkelse.
• Tid: Anodisering tager 30-60 minutter. Mere tid giver tykkere lag.

Dannelse af porestruktur

Vi har allerede diskuteret poredannelse via elektrisk strøm under anodisering. Så omrørere fordeler kemikalier jævnt i dem. Farvestoffer fylder dem så korrekt, at de ikke korroderer så let.

Anodisering med kromsyre vs. svovlsyre

Kromsyre (type I):

Bruger 3-10% kromsyre i badet. Giver tyndere lag (2-5 µm) med fremragende korrosionsbestandighed, men begrænset farvbarhed.

Denne proces bruger 3-10% kromsyre i badet. Den fungerer bedst til at lave tyndere vægge og stoppe korrosion. Det gælder dog ikke for alle belægninger.

Svovlsyre (type 2/3):

Det er bedre at bruge til at lave tykkere lag, der kan holde stærkt på farven. Hård anodisering giver ekstrem holdbarhed.

Katodens rolle

Kredsløbet slutter ved katoden (ledninger eller stål). Her dannes brintgas, som muliggør anodens reaktion med oxygenioner.

Indvirkning af legeringens sammensætning

Højere siliciumpartikler i ADC12 blokerer for reaktioner, hvilket gør, at oxidlaget ikke klæber så godt.

I mellemtiden absorberer lavere silicium i A380 maling ensartet.

Processer efter anodisering og kvalitetskontrol

Forseglingsmekanismer

Det er vigtigt at forsegle det porøse lag. Det vil forbedre beskyttelsesbarrieren. Du kan forsegle dem med varmt vand (90-100 °C i 15-30 minutter). Det skaber hydreret aluminiumoxid.

Indfarvningsproces

Organiske eller uorganiske farvestoffer dækker det porøse oxidlag. Her lægger producenterne delene i farvebade ved 50-60 °C i 5-20 minutter. Sprøjtning og dyppebelægning fordeler også farven ligeligt.

Test af tykkelse

Tværsnitsmikroskopi måler tykkelsen. Som vist på billedet repræsenterer etiketten oxid oxidlaget, og A1 står for aluminiumoverfladen.

Tykkelsesniveauet skal være i overensstemmelse med standarder som ISO 7583. Kravet ligger mellem 5-25 µm fra type 2 eller 25-100 µm fra type 3. Desuden sikrer indarbejdelsen af Eddy's strømtest en ikke-destruktiv grundlæggende.

Anodisering af trykstøbt aluminium Korrosionstest

Den proces, der kan identificere, om dele kan korrodere eller ej, er salttågetest (ASTM B117). Producenterne sprøjter delene og lader dem stå i 100-1000 timer.

Den elektrokemiske impedansspektroskopitest analyserer oxidlagets evne til at modstå elektriske strømme.

Kvalitetsstandarder

Kvalitet kommer generelt først. Så de anodiserede dele skal opfylde standarder som MIL-A-8625. Den vejledning handler om den acceptable porøsitet, tykkelse og binding.

Vigtigheden af pH-kontrol i forseglingen

For at opretholde forseglingsbadets pH er det værdifuldt at vælge en pH på 5,5-6,5 (for nikkelacetat) eller neutral pH (varmt vand). På grund af dette er der færre chancer for ufuldstændig forsegling.

Konklusion

Korrekte anodiseringsmetoder får de støbte aluminiumsdele til at blive stærkere. De kan modstå korrosion mere effektivt og se smukke ud. Optimerede støbeteknikker, egnede legeringer og præcis anodiseringskoncentration giver et resultat med kvalitet og holdbarhed. Der findes også standarder som MIL-A-8625, hvor producenterne kan få ordentlig indsigt i efterbehandling.