Что такое черный анодированный алюминий

Черный анодированный алюминий В процессе обработки алюминиевых деталей образуется защитный слой, который по своей природе является твердым. Чтобы повысить привлекательность объекта, полученный слой окрашивается в разные цвета. Это повышает эстетичность изделий. В обычной практике алюминиевая деталь сначала анодируется, а затем с помощью соответствующего красителя окрашивается в черный цвет. Проведение процесса черного анодирования алюминиевых деталей позволит добиться эстетической привлекательности черного или функционального черного цвета.

Кроме того, черное анодирование повышает долговечность, износостойкость и коррозионную стойкость алюминиевых деталей. Благодаря этим преимуществам черное анодирование является оптимальным вариантом для покрытия и отделки деталей, которые используются в автомобильной и аэрокосмической промышленности. Кроме того, его можно наносить на предметы быта, включая бытовую технику и мебель.

Основы процесса анодирования

Анодирование - это электрохимический процесс пассивации, который используется для увеличения толщины оксидного слоя на металлических деталях. Обрабатываемая деталь становится анодом электролитической ячейки, поэтому этот цикл называется анодированием. Он превращает металлическую поверхность в высокоэффективную и долговечную. Осажденный защитный оксидный слой делает металлическую деталь чрезвычайно твердой и прочной, повышая ее коррозионную стойкость.

Процесс анодирования

Анодирование - это электрохимический процесс в природе. В этом процессе металлическая деталь, которая является анодом, получает оксидный слой на своей поверхности. Проще говоря, анодирование - это чрезвычайно контролируемое усиление естественно происходящего явления, которое называется окислением. Алюминий при очень низких температурах погружается в раствор кислотного электролита, через который с помощью соединенных электродов пропускается электрический ток.

Это позволит получить твердую поверхность с непревзойденными характеристиками. Однако металл остается пористым, что позволяет окрашивать его, запечатывать или выполнять какие-либо другие технологические операции в соответствии с требованиями.

Виды процессов анодирования

Существует три типа процессов анодирования:

Анодирование хромовой кислотой (тип I)

При этом типе алюминий погружают в ванну с хромовой кислотой и пропускают через раствор электрический ток. Хотя слой анодирования, образуемый хромовой кислотой, самый тонкий из трех типов, но все же металл обладает одинаково хорошей защитой от коррозии, если его правильно запечатать. Анодирование хромовой кислотой хуже впитывает цвет при окрашивании, поэтому этот тип не рекомендуется использовать в тех случаях, когда эстетика имеет первостепенное значение. Температура хромовой кислоты должна быть повышена, если металлическая деталь должна быть окрашена в черный цвет.

Сернокислотное анодирование (тип II)

Это самый распространенный тип анодирования. При этом типе алюминий погружают в ванну с серной кислотой вместо ванны с хромовой кислотой и пропускают через раствор электрический ток. Этот тип анодирования создает более толстые слои по сравнению с хромокислотным анодированием, что приводит к повышению устойчивости к различным видам износа, включая истирание. Кроме того, сернокислотное анодирование создает более глубокие поры в оксидном слое, что позволяет красителю лучше впитываться в металлическую деталь, обеспечивая тем самым больше цветовых альтернатив, чем при хромокислотном анодировании.

Твердое анодирование (тип III)

Твердое анодирование, как видно из названия, позволяет получить очень твердое, плотное и относительно толстое покрытие. Этот тип анодирования используется в тех случаях, когда требуется сверхтвердая поверхность. Твердое анодирование Процесс похож на сернокислотное анодирование, однако для получения оксидных слоев при этом типе анодирования применяется более высокое напряжение и низкие температуры. Предпочтительно твердое анодирование В тех случаях, когда металл подвергается коррозии или воздействию агрессивной среды, благодаря своему прочному слою. Кроме того, он находит свое применение там, где первостепенной задачей является улучшенная электроизоляция.

Существуют и другие виды отделки алюминиевых деталей, такие как черное никелевое гальваническое покрытие, прозрачное анодирование алюминия, литьё на заводе алюминий, покраска поверхности и т.д.

Процесс черного анодирования алюминия

Процесс черного анодирования алюминия повышает такие полезные свойства, как коррозионная стойкость, износостойкость и внешний вид готовых изделий, что является результатом образования оксидного слоя на поверхности алюминия. Этот процесс является электролитическим по своей природе, в ходе которого поверхность алюминия преобразуется в прочный оксидный слой. Это достигается путем анодирования, а затем окрашивания алюминия, после чего происходит запечатывание цвета в порах покрытия.

Черный анодированный алюминий обладает высокими эксплуатационными свойствами наряду с первоклассным внешним видом. Анодированный алюминий обладает улучшенной и повышенной износостойкостью и коррозионной стойкостью, а черный анодированный алюминий обладает дополнительными свойствами термостойкости, поглощая свет и эффективно излучая тепло.

Процесс состоит в том, что сначала поверхность алюминиевой детали очищается, затем подвергается обычному процессу анодирования и после этого окрашивается в черный цвет через полупористый слой оксида алюминия. Этот процесс включает в себя следующие основные этапы:

1. Подготовка поверхности

Для обеспечения равномерной адгезии анодированного слоя поверхность алюминия полностью очищается перед началом процесса анодирования

Обычно подготовка осуществляется в три этапа:

a) Процесс обезжиривания

На этом этапе для удаления жира, масел и других загрязнений используются растворители и щелочной очиститель.

б) Процесс травления

Алюминий погружают в раствор гидроксида натрия, чтобы удалить естественный оксидный слой и любые примеси, если они присутствуют, придавая поверхности матовость.

c) Процесс обеспыливания

Удаление остатков и копоти, образовавшихся во время травления, часто с помощью кислотного раствора, например азотной кислоты.

2.Процесс анодирования

Обычно анодирование выполняется на внешнем слое алюминиевой детали после завершения процесса очистки. Для цикла анодирования используется кислая электролитическая ванна, содержащая серную кислоту, в которую помещается алюминиевая деталь. Хромовая или фосфорная кислота также может быть использована в качестве электролита в зависимости от области применения и необходимости. При подаче постоянного тока, когда алюминиевая деталь выступает в роли анода, частицы кислорода из электролита соединяются с молекулами алюминия на атомарном уровне, и образуется оксид алюминия. Толщина и свойства оксидного слоя зависят от условий анодирования, включая толщину тока, температуру и время.

3. Черное анодирование (окрашивание)

После анодирования алюминиевая деталь будет иметь полупористую структуру поверхности. Эти поры в структуре поверхности используются для хранения черного красителя. Однако для получения темного оттенка анодированный алюминий подвергается процессу окрашивания. Тем не менее, для идеального закрепления цвета требуется толщина не менее 25 микрон и более. Существует три основных метода получения черного анодирования.

Органический процесс окрашивания: В этом методе пористый анодированный слой окрашивается с помощью органических красителей. При этом красители сначала растворяются в теплой воде, а затем добавляются в ванну для окрашивания. Алюминий, который анодируется, помещается в ванну для окрашивания, в этом месте красители попадают в поры анодированного слоя. Сохранение цвета зависит от размера пор и условий окрашивания. Окрашивание в черный цвет требует дополнительного времени окрашивания по сравнению с более светлыми тонами. Однако металлические детали, окрашенные по технологии органического окрашивания, не рекомендуется использовать на открытом воздухе.

Процесс неорганического крашения: Неорганические пигменты невозможно сделать водорастворимыми. Однако неорганические пигменты позволяют получать покрытия с отличной светостойкостью. К распространенным неорганическим черным красителям относятся соли кобальта или никеля. Для получения черного анодирования детали могут быть изготовлены с использованием неорганических солей сульфида кобальта.

Процесс электролитического крашения: Эта стратегия предусматривает использование солей металлов (например, кобальта или никеля) в процессе вторичного электролиза. После основного этапа анодирования деталь окунается в ванну с металлической солью, после чего подается переменный ток (AC), чтобы металл попал в поры и приобрел темный оттенок. В целом, Алюминиевая деталь после стандартного анодирования помещается в другую электролизную ванну, содержащую соли металлов. В этой ванне анодный слой служит катодом, а электрод из нержавеющей стали помещается в ванну. При подаче переменного тока (AC) соли металлов осаждаются на дне пор.

4. Уплотнение

После окрашивания поры анодированного слоя запечатываются, чтобы повысить долговечность, предотвратить вымывание цвета и зафиксировать его. Герметизация упрочняет покрытие и предотвращает вымывание и выцветание цвета. Правильная герметизация необходима для достижения максимальной стойкости цвета. Методы герметизации включают герметизацию горячей водой, герметизацию ацетатом никеля и герметизацию паром.

Герметизация горячей воды: Этот метод заключается в погружении в кипящую деионизированную воду, которая гидратирует оксид алюминия и после этого закрывает поры.

Уплотнение из ацетата никеля: Этот метод заключается в погружении в раствор ацетата никеля, что обеспечивает дополнительную коррозионную стойкость.

Паровое уплотнение: Этот метод заключается в воздействии пара, что позволяет добиться результатов, аналогичных герметизации горячей водой.

5. Окончательная проверка и отделка

Затем анодированные и запечатанные детали проверяются на однородность, насыщенность цвета и качество поверхности. Для подготовки деталей к дальнейшему использованию выполняются финишные операции, такие как промывка и сушка.

Преимущества

Черное анодирование алюминия обладает рядом существенных преимуществ, что делает его популярным выбором в различных отраслях промышленности. Вот подробные преимущества:

1.Улучшение коррозионной стойкости

Анодирование алюминия повышает его защиту в агрессивных средах. Система анодирования создает толстый оксидный слой, который защищает металлическую основу от воздействия природных компонентов, например, влаги и соли, которые могут быть причиной ржавчины и разрушения. Именно черное анодирование чаще всего используется в морской и авиационной промышленности, где высокая степень защиты от коррозии является чрезвычайно важной переменной, о которой необходимо думать.

2. Улучшенная эстетическая привлекательность

Черный анодированный алюминий придает гладкий и однородный вид, что очень привлекательно для потребительских товаров, инженерных компонентов и автомобильных деталей. Это дает привлекательную матовую темную отделку для косметических и декоративных изделий. Она предлагает высококлассную отделку с порошковым покрытием по низкой цене. Черная отделка может быть достигнута стабильно в больших партиях, обеспечивая высококачественный внешний вид и ощущение.

3. Повышенная твердость поверхности

Система анодирования фундаментально повышает твердость поверхности алюминиевых деталей. Это делает металл более устойчивым к износу и царапинам, увеличивая срок службы деталей, используемых в условиях повышенного трения. Например, черный анодированный алюминий обычно используется в деталях велосипедов, фотоаппаратов и устройств, где прочность имеет большое значение.

4. Лучшая теплоизоляция

Анодированный алюминий обладает лучшими теплозащитными свойствами по сравнению с неанодированным алюминием. В тех случаях, когда распределение тепла имеет решающее значение, это дает огромные преимущества, например, в радиаторах для электронных гаджетов.

5. Электрическая изоляция

Анодированный слой на поверхности алюминия ведет себя как электрический изолятор, что может быть полезно в электронных и электрических приложениях, где требуется избежать электропроводности. В целом это может помочь в создании более безопасных и надежных электронных гаджетов.

6. Экологически чистый и нетоксичный

Система анодирования не включает никаких небезопасных химических веществ и создает устойчивый оксидный слой, который не наносит вреда здоровью. Таким образом, черный анодированный алюминий подходит для использования в пищевой промышленности и в клинической практике, например, для изготовления посуды и клинических приборов.

7. Улучшенная адгезия для клеев и красок

Проницаемость анодированного слоя на поверхности алюминия обеспечивает лучшее сцепление с красками, цветами и клеями. Это означает, что любые дополнительные покрытия или отделка, нанесенные на черный анодированный алюминий, будут лучше держаться, обеспечивая длительный срок службы.

8. Устойчивость к ультрафиолетовому излучению

Черный анодированный слой обеспечивает отличную защиту от яркого (УФ) излучения, благодаря чему алюминий не портится при длительном воздействии солнечных лучей. Это делает его идеальным для использования на улице, включая композиционные конструкции и мебель под открытым небом.

9. Легкий и прочный

Анодирование не увеличивает вес алюминия, сохраняя его основные легкие свойства. Это очень важно для таких отраслей промышленности, как аэрокосмическая и автомобильная, где снижение веса является важным условием для обеспечения производительности и эффективности.

10. Эффективная стоимость

По сравнению с другими системами покрытий анодирование является несколько экономически выгодным. Прочность и исключительно низкие требования к поддержке черного анодированного алюминия позволяют снизить затраты на длительный срок эксплуатации.

Ограничения

Черное анодирование алюминия, обладая множеством преимуществ, имеет и ряд ограничений.

1.Контроль толщины

Контроль толщины анодированного слоя очень важен. Слишком тонкий слой может не дать достаточной защиты или цвета, а слишком толстый слой может стать хрупким и склонным к разрушению. Система анодирования может снизить усталостную прочность алюминиевых деталей. Твердый, хрупкий характер анодированного слоя может привести к появлению микротрещин, которые растут в условиях циклических нагрузок.

2.Химическая стойкость

Несмотря на то, что анодирование создает защиту от коррозии и износа, анодированный слой может быть подвержен воздействию специфических синтетических и химических соединений, которые могут разрушить анодированный слой и впоследствии привести к поломке.

3.Выцветание

С течением времени, особенно под воздействием ультрафиолета, черный цвет, используемый в анодировании, может потускнеть и помутнеть, что снижает стильный вид готового изделия.

Области применения черного анодирования алюминиевых деталей

Черный анодированный алюминий обычно используется на различных предприятиях благодаря своей повышенной прочности, долговечности, коррозионной стойкости и хорошему внешнему виду. Основные области применения включают в себя следующие:

1.Электронное оборудование

В электронной промышленности он регулярно используется для изготовления корпусов электронных гаджетов, таких как ПК, мобильные телефоны и аудиоаппаратура, где важны прочность и гладкий, профессиональный внешний вид.

2.Автомобильная промышленность

В автомобильном бизнесе черный анодированный алюминий нашел свое применение в таких деталях, как отделка, колеса и внутренние детали, благодаря своей защите от износа и коррозии.

3.Архитектура

Черный анодированный алюминий используется в строительстве для изготовления оконных рам, навесных потолков и декоративных панелей, добавляя к стильному внешнему виду структурную целостность.

4.Аэрокосмическая промышленность

Авиационный бизнес - один из значимых потребителей этого материала. Черный анодированный алюминий используется в деталях аэропланов благодаря своему легкому весу, высокой прочности и защите от коррозии.

5.Потребительские товары

Черный анодированный алюминий находит свое применение во многих предметах, таких как кухонная утварь, наружные принадлежности и приборы, благодаря сочетанию удивительного внешнего вида и прочности.

6.Медицинская промышленность

Черный анодированный алюминий используется в клинической практике для изготовления различных инструментов и приспособлений благодаря своей нереактивной поверхности, что важно для поддержания стерильности и опрятности.

7. Морские приложения

Повышенная устойчивость к коррозии анодированный литой алюминий Это делает его целесообразным для применения в морских условиях, где он широко используется в деталях и арматуре, подверженных воздействию соленой воды.

Заключение

Черное анодирование алюминия - это цикл, который окрашивает алюминий в черный цвет посредством электрохимической реакции, происходящей в контролируемом климате. Это позволяет получить привлекательное темное матовое покрытие, устойчивое к износу, эрозии, климату и прочности. Слой анодированного оксида также дополнительно повышает твердость алюминия, что делает черное анодирование идеальным для широкого спектра автомобильных, авиационных, композиционных, современных и потребительских применений.