Lớp phủ Anodized: nó là gì, nó được áp dụng ở đâu, nó được tạo ra như thế nào

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Anodizing là một quá trình điện phân được sử dụng để tăng độ dày của lớp oxit tự nhiên trên bề mặt sản phẩm. Công nghệ này có tên như vậy là do vật liệu đã qua xử lý được sử dụng làm cực dương trong chất điện phân. Kết quả của hoạt động này, khả năng chống ăn mòn và mài mòn của vật liệu được tăng lên, và bề mặt cũng được chuẩn bị cho việc sơn lót và sơn.

Việc áp dụng các lớp bảo vệ bổ sung sau khi quá trình anod hóa kim loại được thực hiện tốt hơn nhiều so với vật liệu ban đầu. Bản thân lớp phủ anốt hóa, tùy thuộc vào phương pháp ứng dụng, có thể xốp, hấp thụ thuốc nhuộm tốt hoặc mỏng và trong suốt, nhấn mạnh cấu trúc của vật liệu ban đầu và phản xạ ánh sáng tốt. Màng bảo vệ được hình thành là một chất điện môi, nghĩa là nó không dẫn dòng điện.

Tại sao điều này được thực hiện

Kết thúc Anodized được sử dụng khi cần thiếtcung cấp bảo vệ chống ăn mòn và tránh tăng mài mòn ở các bộ phận tiếp xúc của cơ cấu và thiết bị. Trong số các phương pháp bảo vệ bề mặt kim loại khác, công nghệ này là một trong những phương pháp rẻ nhất và đáng tin cậy nhất. Việc sử dụng anodizing phổ biến nhất là để bảo vệ nhôm và các hợp kim của nó. Như bạn đã biết, kim loại này, có các đặc tính độc đáo như sự kết hợp của độ nhẹ và độ bền, nên càng dễ bị ăn mòn. Công nghệ này cũng đã được phát triển cho một số kim loại màu khác: titan, magiê, kẽm, zirconium và tantali.

Một số tính năng

Quá trình đang được nghiên cứu, ngoài việc thay đổi kết cấu vi mô trên bề mặt, còn thay đổi cấu trúc tinh thể của kim loại ở đường viền với màng bảo vệ. Tuy nhiên, với độ dày lớn của lớp phủ anốt hóa, theo quy luật, bản thân lớp bảo vệ có độ rỗng đáng kể. Do đó, để đạt được khả năng chống ăn mòn của vật liệu, cần phải có thêm lớp niêm phong của nó. Đồng thời, một lớp dày giúp tăng khả năng chống mài mòn, hơn nhiều so với sơn hoặc các chất phủ khác, chẳng hạn như phun. Khi cường độ bề mặt tăng lên, nó trở nên giòn hơn, tức là dễ bị nứt do nứt do nhiệt, hóa chất và va đập. Các vết nứt trên lớp phủ anốt hóa trong quá trình dập không phải là điều hiếm khi xảy ra và các đề xuất đã phát triển không phải lúc nào cũng hữu ích ở đây.

Sáng chế

Lần đầu tiên được ghi nhậnviệc sử dụng anodizing được ghi lại đã xảy ra vào năm 1923 ở Anh để bảo vệ các bộ phận của thủy phi cơ khỏi bị ăn mòn. Ban đầu, axit cromic được sử dụng. Sau đó, axit oxalic được sử dụng ở Nhật Bản, nhưng ngày nay, trong hầu hết các trường hợp, axit sunfuric cổ điển được sử dụng để tạo lớp phủ anốt trong thành phần của chất điện phân, giúp giảm đáng kể chi phí của quá trình. Công nghệ không ngừng được cải tiến và phát triển.

Nhôm

Anodized để cải thiện khả năng chống ăn mòn và chuẩn bị cho sơn. Ngoài ra, tùy thuộc vào công nghệ sử dụng, hoặc để tăng độ nhám hoặc để tạo bề mặt nhẵn. Đồng thời, bản thân anodizing không có khả năng làm tăng đáng kể độ bền của các sản phẩm làm từ kim loại này. Khi nhôm tiếp xúc với không khí hoặc bất kỳ loại khí nào khác có chứa oxy, kim loại này tự nhiên tạo thành một lớp oxit dày 2-3 nm trên bề mặt của nó và trên các hợp kim, giá trị của nó đạt đến 5-15 nm.

Độ dày của lớp phủ nhôm anot hóa là 15-20 micron, nghĩa là, sự khác biệt là hai bậc độ lớn (1 micron bằng 1000 nm). Đồng thời, lớp được tạo ra này được phân bố theo tỷ lệ bằng nhau, tương đối nói, bên trong và bên ngoài bề mặt, tức là nó làm tăng độ dày của chi tiết bằng ½ kích thước của lớp bảo vệ. Mặc dù anodizing tạo ra một lớp phủ dày đặc và đồng nhất, nhưng các vết nứt cực nhỏ có trong nó có thể dẫn đến ăn mòn. Ngoài ra, bản thân lớp bảo vệ bề mặt cũng có thể bị phân hủy hóa học.do tiếp xúc với môi trường có độ axit cao. Để chống lại hiện tượng này, các công nghệ được sử dụng để giảm số lượng vết nứt nhỏ và đưa các nguyên tố hóa học ổn định hơn vào thành phần oxit.

Đơn

Vật liệu gia công được sử dụng rộng rãi. Ví dụ, trong ngành hàng không, nhiều yếu tố cấu trúc chứa hợp kim nhôm đang được nghiên cứu, tình hình tương tự cũng xảy ra trong ngành đóng tàu. Đặc tính điện môi của lớp phủ anốt đã xác định trước việc sử dụng nó trong các sản phẩm điện. Các sản phẩm làm từ chất liệu đã qua xử lý có thể được tìm thấy trong các thiết bị gia dụng khác nhau, bao gồm đầu đĩa, đèn, máy ảnh, điện thoại thông minh. Trong cuộc sống hàng ngày, một lớp phủ sắt anốt được sử dụng, chính xác hơn là đế của nó, giúp cải thiện đáng kể các đặc tính tiêu dùng của nó. Khi nấu, có thể sử dụng lớp phủ Teflon đặc biệt để tránh thức ăn bị cháy. Thông thường những đồ dùng nhà bếp như vậy có giá khá cao. Tuy nhiên, một chảo nhôm không anodized có thể cung cấp một giải pháp cho vấn đề tương tự. Đồng thời, với chi phí thấp hơn. Trong xây dựng, lớp phủ anốt của hồ sơ được sử dụng để gắn cửa sổ và các nhu cầu khác. Ngoài ra, các chi tiết đầy màu sắc thu hút sự chú ý của các nhà thiết kế và nghệ sĩ, chúng được sử dụng trong các đồ vật văn hóa và nghệ thuật khác nhau trên khắp thế giới, cũng như trong sản xuất đồ trang sức.

Công nghệ

Cửa hàng mạ điện đặc biệt vànhững ngành được coi là “bẩn” và có hại cho sức khỏe con người. Do đó, các khuyến nghị cho quy trình tại nhà, được quảng cáo trên một số nguồn, nên hết sức thận trọng, bất chấp sự đơn giản của các công nghệ được mô tả.

Lớp phủ Anodized có thể được tạo ra theo nhiều cách, nhưng nguyên tắc chung và trình tự công việc vẫn cổ điển. Đồng thời, độ bền và tính chất cơ học của vật liệu thu được trên thực tế phụ thuộc vào bản thân kim loại nguồn, vào các đặc tính của cực âm, cường độ dòng điện và thành phần của chất điện phân được sử dụng. Cần nhấn mạnh rằng do kết quả của quy trình, không có chất bổ sung nào được áp dụng lên bề mặt và lớp bảo vệ được hình thành bằng cách biến đổi chính vật liệu gốc. Thực chất của mạ điện là tác dụng của dòng điện vào các phản ứng hóa học. Toàn bộ quá trình được chia thành ba giai đoạn chính.

Giai đoạn đầu - chuẩn bị

Ở giai đoạn này, sản phẩm được làm sạch kỹ lưỡng. Bề mặt được tẩy dầu mỡ và đánh bóng. Sau đó, có cái gọi là khắc. Quá trình này được thực hiện bằng cách đặt sản phẩm trong dung dịch kiềm, sau đó chuyển sản phẩm vào dung dịch có tính axit. Các quy trình này được hoàn thành bằng cách xả nước, trong đó điều cực kỳ quan trọng là loại bỏ tất cả các dư lượng hóa chất, kể cả những khu vực khó tiếp cận. Kết quả cuối cùng phụ thuộc phần lớn vào chất lượng của giai đoạn đầu tiên.

Giai đoạn thứ hai - điện hóa

Ở giai đoạn này, lớp phủ nhôm anot hóa thực sự được tạo ra. Phôi được chuẩn bị cẩn thậnđược treo vào giá đỡ rồi hạ xuống chậu đã có chất điện phân, đặt giữa hai catốt. Đối với nhôm và các hợp kim của nó, người ta sử dụng cực âm làm bằng chì. Thông thường thành phần của chất điện phân bao gồm axit sulfuric, nhưng có thể sử dụng các axit khác, ví dụ, oxalic, chromic, tùy thuộc vào mục đích tương lai của bộ phận được gia công. Axit oxalic được sử dụng để tạo ra các lớp phủ cách điện có màu sắc khác nhau, axit cromic được sử dụng để gia công các chi tiết có dạng hình học phức tạp với các lỗ có đường kính nhỏ.

Thời gian cần thiết để tạo lớp phủ bảo vệ phụ thuộc vào nhiệt độ của chất điện phân và cường độ của dòng điện. Nhiệt độ càng cao và dòng điện càng thấp thì quá trình này càng nhanh. Tuy nhiên, trong trường hợp này, màng bề mặt khá xốp và mềm. Để có được bề mặt cứng và đặc, cần phải có nhiệt độ thấp và mật độ dòng điện cao. Đối với chất điện phân sunfat, phạm vi nhiệt độ là từ 0 đến 50 độ và cường độ dòng điện cụ thể là từ 1 đến 3 ampe trên mỗi decimet vuông. Tất cả các thông số cho quy trình này đã được nghiên cứu trong nhiều năm và có trong các hướng dẫn và tiêu chuẩn liên quan.

Giai đoạn thứ ba - hợp nhất

Sau khi điện phân xong, sản phẩm được anod hóa cố định, tức là các lỗ chân lông trên màng bảo vệ được đóng lại. Điều này có thể được thực hiện bằng cách đặt bề mặt được xử lý trong nước hoặc trong một dung dịch đặc biệt. Trước giai đoạn này, có thể sơn một phần hiệu quả, vì sự hiện diện của các lỗ rỗng sẽ cho phép hấp thụ tốt.thuốc nhuộm.

Phát triển công nghệ anodizing

Để có được một lớp màng oxit nặng trên bề mặt nhôm, một phương pháp đã được phát triển bằng cách sử dụng một thành phần phức tạp của các chất điện phân khác nhau theo một tỷ lệ nhất định, kết hợp với sự tăng dần mật độ dòng điện. Một loại "cocktail" của axit sulfuric, tartaric, oxalic, citric và boric được sử dụng, và cường độ hiện tại trong quá trình này tăng dần lên năm lần. Do tác động này, cấu trúc của tế bào xốp của lớp oxit bảo vệ thay đổi.

Đặc biệt cần đề cập đến công nghệ thay đổi màu sắc của một vật thể anodized, có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Đơn giản nhất là đặt bộ phận vào dung dịch có thuốc nhuộm nóng ngay sau quy trình anốt hóa, tức là trước giai đoạn thứ ba của quy trình. Quá trình tạo màu với việc sử dụng phụ gia trực tiếp vào chất điện phân có phần phức tạp hơn. Các chất phụ gia thường là muối của các kim loại hoặc axit hữu cơ khác nhau, cho phép bạn có được nhiều màu sắc đa dạng nhất - từ màu đen hoàn toàn đến hầu hết mọi màu từ bảng màu.