Anodisering av pressstøpt aluminium skaper en beskyttende overflate. Først rengjøres aluminiumsstøpestykket. Deretter danner en elektrisk strøm i et syrebad et oksidlag. Dette laget styrker aluminiumet og gjør det mer motstandsdyktig mot slitasje. Til slutt kan den anodiserte delen farges inn. Anodisering gir et produkt en bestemt farge og øker dets estetikk. Porøsitet kan imidlertid påvirke den endelige finishen.

Derfor belyser denne artikkelen noen viktige parametere for anodisering av trykkstøpt aluminium. Dette omfatter kvalitetskontroll, prosedyrer og forbehandlingstaktikk.

Hvis du leter etter anodisering av støpegods av aluminiumstjenester for dine støpegodsdeler, velkommen til å kontakte oss, vi vil løse problemet ditt, du kan gå til anodisering av støpt aluminium siden for å vite mer om anodisering av overflatefinish.

Hva er pressstøping av aluminium?

Pressstøping av aluminium er en mye brukt prosess. Det kan lage skarpt detaljerte deler for alle bransjer. Det første trinnet i denne prosessen er å smelte aluminiumslegeringen ved å varme den opp til smeltepunktet.

Deretter går dette smeltede metallet gjennom en injeksjonsprosess for å fylle stålformen jevnt under høyt trykk. Formen gir produktprofilen form, og etter størkning blir delen klar til fjerning.

Prosesser for trykkstøping

1. Alle deler med tynne vegger (1-2 mm) kan produseres med høytrykksstøping. Dette skyldes at metallet sprøytes inn med et trykk på over 10 000 psi, og derfor går det raskere. Denne prosessen er også egnet for masseproduksjon.
2. Lavtrykksstøping er perfekt for deler med tynne til moderat tykke vegger. Det gir den faktiske formen uten å forårsake mange feil. Det er imidlertid en langsom prosess og bruker 20-100 psi.
3. Vakuumstøping fjerner innfanget luft fra støpeformen. På grunn av dette oppstår det ikke små hull i støpeformen som etter hvert blir til porøsitet.

Vanlige aluminiumslegeringer

A380:

Denne legeringen har god flytbarhet på grunn av tilstedeværelsen av silisiumelementer i den. Produsentene bruker 660-680 °C for å støpe den.

A380 egner seg i utgangspunktet til tynnveggede emner og gir bedre styrke for anodisering enn høyytelseslegeringer.

ADC12:

ADC12 har høyere silisiuminnhold. Dette er grunnen til at disse legeringene gir tette toleranser med 2-3 mm vegger.

Alternativt er de ikke mye mer håndterbare å anodisere. Den injiseres ved en temperatur på under 650-670 °C.

Viktige egenskaper

• Styrke: A380 produserer sterke deler.
• Motstandsdyktig mot korrosjon: ADC12 korroderer ikke lett.
• Anodisering: A380 går bra med anodisering. ADC12 er vanskeligere å anodisere, siden det er overskudd av silisium. Det forstyrrer oksidlaget.

Mangler

Små hull (porøsitet) dannes når støpingen ikke klarer å kjøle ned metallet jevnt, noe som svekker delene.

Innholdet av smuss eller oksider kan fanges i metallet og forårsake inneslutninger. Disse problemene påvirker også anodiseringsresultatet og ødelegger finishen.

Verktøy

Tooling betyr mold (die). Den er vanligvis laget av stålmetall for å ha nok styrke. Det kan derfor fungere under høy varme (over 600 °C) og trykk (10 000+ psi).

Overflatebehandling

Trykkstøpte deler har kanskje allerede bedre og penere overflater, men det er behov for å fjerne mindre feil. Den nåværende ruheten varierer mellom 1,6 og 3,2 µm (som fint sandpapir). Ved å polere disse overflatene kan de bli jevnere.

Hva er anodisering av aluminiumstøping?

Anodisering refererer til en elektrokjemisk teknikk. Det er som en ytterligere forbedring av det naturlige oksidlaget på aluminium. Etter anodisering korroderer ikke delene så lett. De holder godt på malingen og varer lenger.

Bilindustrien, flyindustrien og forbrukerelektronikk bruker det til å lage funksjonelle og estetiske komponenter.

Elektrokjemisk prosess

For å anodisere en del klargjøres et bad som inneholder en syreelektrolytt (f.eks. svovelsyre). Deretter senker man aluminiumet ned i det.

Prosessen skaper et hardt, porøst oksidlag ved hjelp av elektrisk strøm. Dette resultatet blir mulig på grunn av dannelsen av oksygenioner. De binder seg til aluminiumet.

Lagtykkelsen kan være mellom 5 og 100 mikrometer (µm), avhengig av prosessen.

Kjemiske ligninger

• Den kjemiske ligningen ved anoden (aluminiumsdelen) er 2Al+3H₂O→Al₂O₃+6H⁺+6e-.
• Inne i den badlignende katoden er 6H⁺ + 6e- → 3H₂.

Typer anodisering av aluminiumstøpegods

1. Anodisering med kromsyre:

De fleste romfartsdelene trenger tilstrekkelig holdbarhet og mindre vekt. I slike tilfeller fungerer kromsyreanodisering godt. Det blir lettere å danne et tynt oksidlag, vanligvis 2-5 µm tykt.

2. Anodisering med svovelsyre:

Det faller i kategorien vanlig anodiseringstype. Prosessen innebærer bruk av svovelsyre. Den kan skape mye tykkere oksidlag som svinger mellom 5 og 25 µm.

Anodiseringen skaper generelt en balanse mellom holdbarhet og estetikk i deler. Det kan være forbrukerprodukter som smarttelefoner, kokekar og arkitektur.

3. Hard anodisering:

Dette er en annen type anodisering som på samme måte bruker svovelsyre. Den skiller seg imidlertid ut ved at den kan skape et tykkere og hardere oksidlag. Det kan være 25 til 100 µm.

Tykkere lag er viktig for tunge deler for å skape barrierer mot slitasje. Eksempler på dette er hydrauliske systemer, militært utstyr og industrimaskiner.

Mikrostrukturen i det anodiserte laget.

Det er porer i det anodiserte laget. Det ligner en bikakelignende struktur. Porene absorberer maling godt og gir et beskyttende lag mot korrosjon og slitasje.

Dannelsen av porestørrelsen avhenger av hvilken prosess som brukes. For eksempel spenning (12-24 volt) og temperatur (18-22 °C for type II).

Konvensjonell anodisering vs. hard anodisering

Konvensjonell anodisering (svovelsyre) egner seg best for deler som trenger et estetisk preg eller middels slitestyrke.

Ved ekstrem holdbarhet og hardhet er hard anodisering (type 3) ideell. Den kan oppnå en hardhet på opptil 350-500 Vickers Hardness (HV).

Foranodisering av aluminiumstøpegods

Rengjøring

Aluminiumsdelene blir rengjort gjennom flere rengjøringsmidler. Alkaliske rengjøringsmidler (pH 10-12) er de vanligste.

De arbeider ved 50-70 °C. Det tar 5-10 minutter å fjerne smuss, fett eller rusk. Rengjøringsmidler bryter ned oljeinnhold via forsåpning og omdanner det til såpeform.

I tillegg finnes det også løsemiddelbaserte rengjøringsmidler. De er for raske og avfetter uten vann.

Etsing

En slags litt grov tekstur uten oksider kommer vanligvis fra en etseprosess. Den involverer kaustisk soda (natriumhydroksid, 50-100 g/L). Prosessen foregår ved 50-70 °C og krever 1 til 5 minutters hvile.

Delens ruhet forbedres fra 0,8 µm til 1,5-3 µm. Slik at delen kan holde eller feste seg godt med maling. Overetsing er ikke nødvendigvis viktig fordi det forårsaker gropdannelse.

Avskjæring

Avsmeltingsprosessen er god å bruke for enkel fjerning av svart smuss. Smuss (rester av oksider og legeringselementer) oppstår etter slutten av etsetstrinnet.

Derfor trenger de en slags løsning (salpetersyre med en andel på 10-30%) som løser opp lagene deres.

Syrefrigjøringsreaksjonen løser opp gjenværende oksider i løpet av 1-3 minutter. Det gjør aluminiumsoverflater helt rene.

Måling av overflateruhet

Overflatens ruhet varierer, men kan spores ved hjelp av profilometri. Den bruker en stylus til å analysere topper og daler.

Ideelle ruhetsparametere ligger mellom 0,5 og 2,5 µm. For glatte deler holder ikke godt på belegget, mens høy ruhet ikke gir en jevn finish.

Betydningen av oppholdstid og kjemikaliekonsentrasjoner

Ved å konsentrere seg om oppholdstiden blir det lettere å oppnå ønsket resultat, enten det gjelder rengjøring eller etsing.

I motsatt fall kan delen bli skadet.

Hvis man for eksempel bruker mer tid (mer enn 5 minutter) på kaustisk soda, kan det føre til overetsing av tynne vegger.

Anodiseringsprosess for trykkstøping av aluminium

Elektrolyttsammensetning i Anodisering av trykkstøpt aluminium

Badet tilberedes ved å blande svovelsyre med vann. For å kontrollere poredannelse eller gi bedre absorpsjon fungerer imidlertid tilsetningsstoffer som organiske syrer best.

Det er også viktig med kjølevann for å holde badetemperaturen rundt 18-22 °C.

Strømtetthet, temperatur og tid

• Strømtetthet: DC-strømkilde og strømbegrenser styrer den. Den må være rundt 1,5-3 A/dm². Jo høyere strøm akselererer prosessen, men gir ikke ensartethet.
• Spenning: 12-24 volt er tilstrekkelig for generelle formål. Den kan imidlertid modifiseres i henhold til legering eller tykkelse.
• Tid: Anodisering tar 30-60 minutter. Mer tid gir tykkere lag.

Dannelse av porestrukturer

Vi har allerede diskutert poredannelsen via elektrisk strøm under anodisering. Så omrørere fordeler kjemikalier jevnt i dem. Fargestoffer fyller dem så riktig at de ikke vil korrodere lett.

Anodisering med kromsyre vs. svovelsyre

Kromsyre (type I):

Bruker 3-10% kromsyre i badet. Produserer tynnere lag (2-5 µm) med utmerket korrosjonsbestandighet, men begrenset fargbarhet.

Denne prosessen bruker 3-10% kromsyre i badet. Den fungerer best for å lage tynnere vegger og stoppe korrosjon. Den gjelder imidlertid ikke for alle belegg.

Svovelsyre (type 2/3):

Det er bedre å bruke for å lage tykkere lag som kan holde fargestoffet sterkt. Hvor hard anodisering gir ekstrem holdbarhet.

Katodens rolle

Kretsen slutter ved katoden (bly eller stål). På dette punktet dannes det hydrogengass for å muliggjøre anodereaksjon med oksygenioner.

Innvirkning av legeringssammensetning

Høyere silisiumpartikler i ADC12 blokkerer reaksjoner, noe som gjør at oksidlaget ikke fester seg godt.

I mellomtiden absorberer lavere silisium i A380 maling jevnt.

Prosesser og kvalitetskontroll etter anodisering

Forseglingsmekanismer

Det er viktig å forsegle det porøse laget. Dette vil forbedre beskyttelsesbarrieren. Du kan forsegle dem med varmt vann (90-100 °C i 15-30 minutter). Det skaper hydratisert aluminiumoksid.

Fargingsprosessen

Organiske eller uorganiske fargestoffer dekker det porøse oksidlaget. Produsentene legger delene i fargebad ved 50-60 °C i 5-20 minutter. Også sprøyting og dyppbelegg fordeler fargen likt.

Testing av tykkelse

Tverrsnittsmikroskopi måler tykkelsen. Som vist på bildet, representerer etiketten oksid oksidlaget, og A1 står for aluminiumoverflaten.

Tykkelsesnivået må være i henhold til standarder som ISO 7583. Kravet ligger mellom 5-25 µm fra type 2 eller 25-100 µm fra type 3. Ved å innlemme Eddy's strømtest sikrer man også en ikke-destruktiv grunnleggende metode.

Anodisering av aluminiumstøpegods Korrosjonstesting

Prosessen som kan identifisere om deler kan korrodere eller ikke, er saltspraytesting (ASTM B117). Produsentene sprayer delene og lar dem ligge i 100-1000 timer.

Den elektrokjemiske impedansspektroskopitesten analyserer oksidlagets evne til å motstå elektriske strømmer.

Kvalitetsstandarder

Kvalitet kommer vanligvis først. Derfor må de anodiserte delene oppfylle standarder som MIL-A-8625. Denne veilederen handler om akseptabel porøsitet, tykkelse og liming.

Viktigheten av pH-kontroll ved forsegling

For å opprettholde pH-verdien i forseglingsbadet er det verdifullt å velge en pH på 5,5-6,5 (for nikkelacetat) eller nøytral pH (varmt vann). På grunn av dette er det mindre sjanse for ufullstendig forsegling.

Konklusjon

Riktige anodiseringsmetoder vil føre til at de støpte aluminiumsdelene blir sterkere. De kan motstå korrosjon mer effektivt og se vakre ut. Optimaliserte støpeteknikker, egnede legeringer og presis anodiseringskonsentrasjon gir et resultat med kvalitet og holdbarhet. Det finnes også standarder som MIL-A-8625, som produsenter kan bruke for å få riktig innsikt i etterbehandling.