Анодирование литого под давлением алюминия создает защитную поверхность. Сначала деталь из алюминиевого литья очищается. Затем под действием электрического тока в кислотной ванне образуется оксидный слой. Этот слой укрепляет алюминий, повышая его износостойкость. Наконец, анодированная деталь может быть окрашена в нужный цвет. Анодирование придает изделию определенный цвет и повышает его эстетичность. Однако пористость может повлиять на конечный результат.

Поэтому в данной статье освещаются некоторые важные параметры анодирование алюминиевого литья под давлением. Это касается контроля качества, процедур и тактики предварительной обработки.

Если вы ищете анодирование литья алюминия услуги для ваших частей литья под давлением, добро пожаловать, чтобы связаться с нами, мы будем решать ваши вопросы, вы можете пойти на анодирование литого алюминия чтобы узнать больше об анодировании поверхности.

Что такое литье алюминия под давлением?

Литье алюминия под давлением это наиболее часто используемый процесс. С его помощью можно изготавливать детали с высокой детализацией для любой отрасли промышленности. Первый шаг в этом процессе - расплавить алюминиевый сплав, нагрев его до температуры плавления.

Затем этот расплавленный металл проходит процесс впрыска, чтобы равномерно заполнить стальную форму под высоким давлением. Форма придает изделию форму профиля, и после застывания деталь готова к извлечению.

Процессы литья под давлением

1. Любая деталь с тонкими стенками (1-2 мм) может быть изготовлена методом литья под высоким давлением. Это связано с тем, что металл впрыскивается под давлением 10 000+ фунтов на квадратный дюйм и, следовательно, работает быстрее. Этот процесс также подходит для массового производства.
2. Литье под низким давлением отлично справляется с тонкостенными и умеренно толстостенными деталями. Оно придает изделиям нужную форму, не вызывая многочисленных дефектов. Однако это медленный процесс, в котором используется давление 20-100 фунтов на квадратный дюйм.
3. Вакуумное литье под давлением изначально очищает форму от захваченного воздуха. Благодаря этому при литье не образуются крошечные отверстия, которые со временем превращаются в пористость.

Распространенные алюминиевые сплавы

A380:

Этот сплав обладает хорошей текучестью благодаря наличию в нем кремниевых элементов. Для его заливки производители используют температуру 660-680°C.

A380 В основном подходит для тонкостенных изделий, а также обеспечивает лучшую прочность при анодировании, чем высокопроизводительные сплавы.

ADC12:

В сплаве ADC12 более высокое содержание кремния. Поэтому из этих сплавов получаются жесткие допуски со стенками 2-3 мм.

В качестве альтернативы они плохо поддаются анодированию. Оно наносится при температуре ниже 650-670°C.

Основные свойства

• Прочность: A380 производит прочные детали.
• Устойчивость к коррозии: ADC12 не подвержен коррозии.
• Анодирование: A380 хорошо сочетается с анодированием. В то же время ADC12 сложнее, так как в нем присутствует избыток кремния. Это нарушает оксидный слой.

Дефекты

Небольшие отверстия (пористость) образуются, когда отливка не может равномерно охладить металл, что приводит к ослаблению деталей.

Содержимое грязи или окислов может попасть в металл, что приведет к образованию вкраплений. Эти проблемы также влияют на результаты анодирования и в какой-то степени портят финишное покрытие.

Инструментальная оснастка

Инструментарий означает пресс-форму (штамп). Обычно она изготавливается из стального металла, обладающего достаточной прочностью. Поэтому она может работать при высокой температуре (более 600°C) и давлении (10 000+ psi).

Отделка поверхности

Литые детали уже могут иметь более качественную и аккуратную поверхность, но необходимо устранить мелкие дефекты. В настоящее время их шероховатость составляет от 1,6 до 3,2 мкм (как у мелкой наждачной бумаги). Полировка этих поверхностей может сделать их более гладкими.

Что такое анодирование алюминиевого литья под давлением?

Анодирование относится к электрохимической технике. Она представляет собой дальнейшее укрепление естественного оксидного слоя на алюминии. После анодирования детали не подвергаются коррозии. Они хорошо держат краску и служат дольше.

Автомобильная, аэрокосмическая промышленность и бытовая электроника используют его для изготовления функциональных и эстетических компонентов.

Электрохимический процесс

Для анодирования детали готовится ванна с кислотным электролитом (например, серной кислотой). Затем персонал погружает в нее алюминий.

Под действием электрического тока образуется твердый пористый оксидный слой. Такой результат становится возможным благодаря образованию ионов кислорода. Они связываются с алюминием.

Толщина слоя может составлять от 5 до 100 микрометров (мкм) в зависимости от технологии.

Химические уравнения

• Химическое уравнение на аноде (алюминиевая часть) - 2Al+3H₂O→Al₂O₃+6H⁺+6e-.
• Внутри ваннообразного катода происходит 6H⁺ + 6e- → 3H₂.

Виды анодирования литья алюминия под давлением

1. Анодирование хромовой кислотой:

Большинство аэрокосмических деталей должны обладать достаточной прочностью и небольшим весом. В этом случае хорошо работает анодирование хромовой кислотой. С ее помощью легче сформировать тонкий оксидный слой, обычно толщиной 2-5 мкм.

2. Сернокислотное анодирование:

Он относится к категории распространенных видов анодирования. В процессе используется серная кислота. Он позволяет создавать гораздо более толстые оксидные слои, толщина которых колеблется между 5 и 25 мкм.

Как правило, такое анодирование создает в деталях сбалансированные свойства прочности и эстетики. Это могут быть потребительские товары, такие как смартфоны, посуда и архитектура.

3. Твердое анодирование:

Это еще один вид анодирования, в котором также используется серная кислота. Однако он отличается тем, что способен создавать более толстый и твердый оксидный слой. Его толщина может составлять от 25 до 100 мкм.

Более толстые слои важны для деталей, работающих в тяжелых условиях, чтобы создать барьер против износа. Примером могут служить гидравлические системы, военное оборудование и промышленные машины.

Микроструктура анодированного слоя.

В анодированном слое есть поры. Они напоминают сотовую структуру. Их поры хорошо впитывают краску и создают защитный слой от коррозии и износа.

Формирование размера пор зависит от того, какой процесс используется. Например, от напряжения (12-24 вольта) и температуры (18-22°C для типа II).

Обычное и твердое анодирование

Обычное анодирование (серная кислота) лучше всего подходит для деталей, которым требуется эстетичный внешний вид или средняя износостойкость.

В случае экстремальной прочности и твердости идеально подходит твердое анодирование (тип 3). Оно позволяет достичь твердости до 350-500 единиц по Виккерсу (HV).

Подготовка к предварительному анодированию для литья алюминия под давлением

Очистка

Алюминиевые детали очищаются с помощью различных чистящих средств. При этом распространенными являются щелочные очистители (pH 10-12).

Они работают при температуре 50-70°C. Для удаления грязи, жира или мусора требуется 5-10 минут. Чистящие средства расщепляют содержимое масла путем омыления, переводя его в мыльную форму.

Кроме того, существуют чистящие средства на основе растворителей. Они действуют слишком быстро и обезжиривают без воды.

Травление

Слегка шероховатая текстура без окислов обычно возникает в результате процесса травления. Для этого используется каустическая сода (гидроксид натрия, 50-100 г/л). Процесс происходит при температуре 50-70°C и занимает от 1 до 5 минут отдыха.

Шероховатость деталей улучшается с 0,8 мкм до 1,5-3 мкм. Таким образом, деталь может хорошо держаться или сцепляться с краской. Чрезмерное травление не всегда важно, так как оно приводит к образованию точечной коррозии.

Десмуттинг

Процесс десмутирования хорошо подходит для легкого удаления черного налета. Копоть (остатки оксидов и легирующих элементов) образуется после завершения этапа травления.

Поэтому им нужен раствор (азотная кислота в пропорции 10-30%), который растворяет их слои.

Реакция выделения кислоты растворяет остатки оксидов, что занимает 1-3 минуты. Это делает алюминиевые поверхности абсолютно чистыми.

Измерение шероховатости поверхности

Шероховатость поверхности может быть разной, но ее можно отследить с помощью профилометрии. При этом используется щуп для анализа пиков и долин.

Идеальные параметры шероховатости находятся в диапазоне от 0,5 до 2,5 мкм. Слишком скользкие детали плохо держат покрытия, а высокая шероховатость не приводит к ровному покрытию.

Важность времени пребывания и концентрации химических веществ

Концентрация на времени выдержки помогает добиться желаемого результата, будь то очистка или травление.

В противном случае деталь может быть повреждена.

Например, при увеличении времени воздействия каустической соды (более 5 минут) происходит перетравливание тонких стенок.

Процесс анодирования при литье алюминия под давлением

Состав электролитов в Анодирование алюминиевого литья под давлением

Ванна готовится путем смешивания серной кислоты с водой. Однако для борьбы с образованием пор или лучшей абсорбции лучше всего подходят добавки, например органические кислоты.

Также необходимо использовать охлаждающую воду для поддержания температуры ванны на уровне 18-22 °C.

Плотность тока, температура и время

• Плотность тока: Ее регулируют источник постоянного тока и ограничитель тока. Она должна составлять около 1,5-3 А/дм². Более высокий ток ускоряет процесс, но не обеспечивает равномерности.
• Напряжение: Напряжение 12-24 вольта достаточно для общего назначения. Однако оно может быть изменено в зависимости от сплава или толщины.
• Время: Анодирование занимает 30-60 минут. Большее время позволяет получить более толстый слой.

Формирование поровой структуры

Мы уже обсуждали образование пор под действием электрического тока во время анодирования. Поэтому мешалки равномерно распределяют в них химические вещества. Красители заполняют их настолько правильно, что они не будут легко ржаветь.

Хромовая кислота против сернокислотного анодирования

Хромовая кислота (тип I):

В ванне используется хромовая кислота 3-10%. Получает тонкие слои (2-5 мкм) с отличной коррозионной стойкостью, но ограниченной окрашиваемостью.

В этом процессе в ванне используется хромовая кислота 3-10%. Он лучше всего подходит для создания более тонких стенок и остановки коррозии. Однако он применим не ко всем покрытиям.

Серная кислота (тип 2/3):

Его лучше использовать для создания более толстых слоев, способных прочно удерживать краситель. Твердое анодирование обеспечивает исключительную долговечность.

Роль катода

Цепь заканчивается на катоде (свинец или сталь). В этой точке образуется газообразный водород, который обеспечивает анодную реакцию с ионами кислорода.

Влияние состава сплава

Более высокие частицы кремния в ADC12 блокируют реакции, из-за чего оксидный слой плохо прилипает.

Между тем, более низкий уровень кремния в A380 поглощает краску равномерно.

Процессы и контроль качества после анодирования

Механизмы уплотнения

Важно уплотнить пористый слой. Это улучшит защитный барьер. Запечатать их можно с помощью горячей воды (90-100°C в течение 15-30 минут). При этом образуется гидратированный оксид алюминия.

Процесс окрашивания

Органические или неорганические красители покрывают пористый оксидный слой. При этом производители помещают детали в ванны с красителем при температуре 50-60°C на 5-20 минут. Кроме того, распыление и окунание равномерно распределяют цвет.

Испытание на толщину

Микроскопия поперечного сечения измеряет толщину. Как показано на рисунке, метка oxide обозначает оксидный слой, а A1 - поверхность алюминия.

Уровень толщины должен соответствовать стандартам, таким как ISO 7583. Требования лежат в диапазоне 5-25 мкм для типа 2 или 25-100 мкм для типа 3. Кроме того, включение испытания током Эдди обеспечивает неразрушающий фундаментальный контроль.

Анодирование алюминия литьем под давлением Коррозионные испытания

Процесс, который позволяет определить, могут ли детали корродировать или нет, - это испытание соляным туманом (ASTM B117). Производители опрыскивают детали и оставляют их на 100-1000 часов.

Тест электрохимической импедансной спектроскопии анализирует способность оксидного слоя сопротивляться электрическому току.

Стандарты качества

Качество обычно стоит на первом месте. Поэтому анодированные детали должны соответствовать таким стандартам, как MIL-A-8625. Это руководство по допустимой пористости, толщине и склеиванию.

Важность контроля pH при герметизации

Для поддержания pH ванны для герметизации следует выбирать pH 5,5-6,5 (для ацетата никеля) или нейтральный pH (горячая вода). Благодаря этому уменьшается вероятность неполной герметизации.

Заключение

Правильные методы анодирования делают литые алюминиевые детали более прочными. Они могут более эффективно противостоять коррозии и выглядеть красиво. Оптимизированные технологии литья, подходящие сплавы и точная концентрация анодирования обеспечивают качество и долговечность продукции. Существуют также стандарты, такие как MIL-A-8625, из которых производители могут почерпнуть правильные сведения об отделке.