Anodeeritud kate: mis see on, kus seda kasutatakse, kuidas seda tehakse

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Anodeerimine on elektrolüütiline protsess, mida kasutatakse looduslike oksiidide kihi paksuse suurendamiseks toodete pinnal. See tehnoloogia sai oma nime tänu sellele, et töödeldud materjali kasutatakse elektrolüüdis anoodina. Selle toimingu tulemusena suureneb materjali vastupidavus korrosioonile ja kulumisele ning pind valmistatakse ette ka kruntvärvi ja värvi pealekandmiseks.

Täiendavate kaitsekihtide pealekandmine pärast metalli anodeerimist toimub palju paremini kui originaalmaterjal. Anodeeritud kate ise võib olenev alt pealekandmisviisist olla poorne, värvaineid hästi imav või õhuke ja läbipaistev, rõhutades algmaterjali struktuuri ja peegeldades hästi valgust. Moodustunud kaitsekile on dielektrik, see tähendab, et see ei juhi elektrivoolu.

Miks seda tehakse

Vajadusel kasutatakse anodeeritud viimistlustpakkuda kaitset korrosiooni eest ja vältida mehhanismide ja seadmete kokkupuutuvate osade suurenenud kulumist. Muude metallide pinnakaitse meetodite hulgas on see tehnoloogia üks odavamaid ja usaldusväärsemaid. Kõige sagedamini kasutatakse anodeerimist alumiiniumi ja selle sulamite kaitsmiseks. Nagu teate, on sellel metallil, millel on sellised ainulaadsed omadused nagu kerguse ja tugevuse kombinatsioon, suurem vastuvõtlikkus korrosioonile. See tehnoloogia on välja töötatud ka mitmete muude värviliste metallide jaoks: titaan, magneesium, tsink, tsirkoonium ja tantaal.

Mõned funktsioonid

Uuritav protsess muudab lisaks mikroskoopilise tekstuuri muutmisele pinnal ka metalli kristallstruktuuri kaitsekilega piiril. Anodeeritud katte suure paksuse korral on kaitsekihil endal aga reeglina märkimisväärne poorsus. Seetõttu on materjali korrosioonikindluse saavutamiseks vajalik selle täiendav tihendus. Samas tagab paks kiht suurema kulumiskindluse palju rohkem kui värvid või muud pinnakatted, näiteks pihustamine. Pinna tugevuse kasvades muutub see rabedamaks, st vastuvõtlikumaks termilise, keemilise ja löökpragude tekkele. Anodeeritud katte praod stantsimisel ei ole sugugi haruldane ja väljatöötatud soovitused ei aita siin alati.

Leiutis

Esmakordselt dokumenteeritudregistreeritud anodeerimist kasutati 1923. aastal Inglismaal vesilennukite osade kaitsmiseks korrosiooni eest. Algselt kasutati kroomhapet. Hiljem hakati oksaalhapet kasutama Jaapanis, kuid tänapäeval kasutatakse enamasti klassikalist väävelhapet, et tekitada elektrolüüdi koostisesse anodeeritud kattekiht, mis vähendab oluliselt protsessi maksumust. Tehnoloogiat täiustatakse ja arendatakse pidev alt.

Alumiinium

Anodeeritud, et parandada korrosioonikindlust ja valmistuda värvimiseks. Ja ka olenev alt kasutatavast tehnoloogiast kas kareduse suurendamiseks või sileda pinna loomiseks. Samal ajal ei ole anodeerimine iseenesest võimeline oluliselt suurendama sellest metallist valmistatud toodete tugevust. Kui alumiinium puutub kokku õhu või mõne muu hapnikku sisaldava gaasiga, moodustab metall loomulikult oma pinnale 2–3 nm paksuse oksiidikihi ja sulamitel ulatub selle väärtus 5–15 nm-ni.

Anodeeritud alumiiniumkatte paksus on 15-20 mikronit, see tähendab, et erinevus on kaks suurusjärku (1 mikron võrdub 1000 nm). Samal ajal jaotub see loodud kiht võrdsetes osades nii pinna sees kui ka väljaspool, see tähendab, et see suurendab detaili paksust ½ kaitsekihi suurusest. Kuigi anodeerimine annab tiheda ja ühtlase katte, võivad selles esinevad mikroskoopilised praod põhjustada korrosiooni. Lisaks on pinna kaitsekiht ise allutatud keemilisele lagunemisele.kõrge happesusega keskkonnaga kokkupuute tõttu. Selle nähtuse vastu võitlemiseks kasutatakse tehnoloogiaid, mis vähendavad mikropragude arvu ja lisavad oksiidi koostisesse stabiilsemaid keemilisi elemente.

Rakendus

Masintöödeldud materjale kasutatakse laialdaselt. Näiteks lennunduses sisaldavad paljud konstruktsioonielemendid uuritavaid alumiiniumisulameid, sama olukord on laevaehituses. Anodeeritud katte dielektrilised omadused määrasid ette selle kasutamise elektritoodetes. Töödeldud materjalist tooteid võib leida erinevatest kodumasinatest, sh pleieritest, valgustitest, kaameratest, nutitelefonidest. Igapäevaelus kasutatakse anodeeritud rauast katet, täpsem alt selle taldu, mis parandab oluliselt selle tarbijaomadusi. Toidu valmistamisel võib toidu kõrbemise vältimiseks kasutada spetsiaalseid teflonkatteid. Tavaliselt on sellised köögiriistad üsna kallid. Anodeerimata alumiiniumist praepann suudab aga samale probleemile lahenduse pakkuda. Samal ajal väiksemate kuludega. Ehituses kasutatakse akende paigaldamiseks ja muudeks vajadusteks anodeeritud profiilide katmist. Lisaks köidavad värvilised detailid disainerite ja kunstnike tähelepanu, neid kasutatakse erinevates kultuuri- ja kunstiobjektides üle maailma, aga ka ehete valmistamisel.

Tehnoloogia

Spetsiaalsed galvaniseerimistöökojad jatööstusharud, mida peetakse "räpaseks" ja inimeste tervisele kahjulikuks. Seetõttu tuleks mõnes allikas reklaamitud soovitusi kodus läbi viia äärmise ettevaatusega, hoolimata kirjeldatud tehnoloogiate näilisest lihtsusest.

Anodeeritud katet saab luua mitmel viisil, kuid üldine põhimõte ja tööjärjestus jääb klassikaliseks. Samal ajal sõltuvad saadud materjali tugevus ja mehaanilised omadused tegelikult lähtemetallist endast, katoodi omadustest, voolutugevusest ja kasutatava elektrolüüdi koostisest. Tuleb rõhutada, et protseduuri tulemusena ei kanta pinnale täiendavaid aineid ning kaitsekiht tekib lähtematerjali enda transformeerimisel. Galvaniseerimise olemus seisneb elektrivoolu mõjus keemilistele reaktsioonidele. Kogu protsess on jagatud kolmeks põhietapiks.

Esimene etapp – ettevalmistus

Selles etapis puhastatakse toode põhjalikult. Pind on rasvatustatud ja poleeritud. Siis on nn ofort. See viiakse läbi toote asetamisega aluselisesse lahusesse, millele järgneb selle viimine happelisse lahusesse. Need protseduurid viiakse lõpule loputamisega, mille käigus on äärmiselt oluline eemaldada kõik kemikaalijäägid, sealhulgas raskesti ligipääsetavad kohad. Lõpptulemus sõltub suuresti esimese etapi kvaliteedist.

Teine etapp – elektrokeemia

Selles etapis luuakse tegelikult anodeeritud alumiiniumkate. Hoolik alt ettevalmistatud toorikriputatud sulgudes ja langetatud elektrolüüdiga vanni, asetatud kahe katoodi vahele. Alumiiniumi ja selle sulamite jaoks kasutatakse pliist valmistatud katoode. Tavaliselt sisaldab elektrolüüdi koostis väävelhapet, kuid olenev alt töödeldava detaili tulevasest otstarbest võib kasutada ka muid happeid, näiteks oksaal-, kroomhapet. Oksaalhapet kasutatakse erinevat värvi isolatsioonikatete loomiseks, kroomhapet kasutatakse väikese läbimõõduga aukudega keeruka geomeetrilise kujuga detailide töötlemiseks.

Kaitsekatte loomiseks kuluv aeg sõltub elektrolüüdi temperatuurist ja voolu tugevusest. Mida kõrgem on temperatuur ja madalam vool, seda kiirem on protsess. Sel juhul on pinnakile aga üsna poorne ja pehme. Kõva ja tiheda pinna saamiseks on vaja madalaid temperatuure ja suurt voolutihedust. Sulfaatelektrolüüdi puhul on temperatuurivahemik 0 kuni 50 kraadi ja erivoolutugevus 1 kuni 3 amprit ruutdetsimeetri kohta. Kõik selle protseduuri parameetrid on aastate jooksul välja töötatud ning sisalduvad asjakohastes juhistes ja standardites.

Kolmas etapp – konsolideerimine

Pärast elektrolüüsi lõppemist anodeeritud toode fikseeritakse, see tähendab, et kaitsekile poorid suletakse. Seda saab teha, asetades töödeldud pinna vette või spetsiaalsesse lahusesse. Enne seda etappi on võimalik detaili efektiivne värvimine, kuna pooride olemasolu võimaldab hästi imenduda.värvaine.

Anodeerimistehnoloogia arendamine

Alumiiniumi pinnale tugeva oksiidkile saamiseks töötati välja meetod, milles kasutati teatud vahekorras mitmesuguste elektrolüütide kompleksset koostist koos elektrivoolu tiheduse järkjärgulise suurendamisega. Kasutatakse omamoodi väävel-, viin-, oksaal-, sidrun- ja boorhappe "kokteili" ning voolutugevus protsessis suureneb järk-järgult viis korda. Selle mõju tõttu muutub kaitsva oksiidikihi poorse raku struktuur.

Eriti tuleks esile tõsta anodeeritud objekti värvi muutmise tehnoloogiat, mida saab teha erineval viisil. Lihtsaim on asetada detail kuuma värviga lahusesse kohe pärast anodeerimisprotseduuri, st enne protsessi kolmandat etappi. Värvimisprotsess lisandite kasutamisega otse elektrolüüti on mõnevõrra keerulisem. Lisandid on tavaliselt erinevate metallide või orgaaniliste hapete soolad, mis võimaldavad teil saada kõige erinevama värvivaliku - täiesti mustast kuni peaaegu iga värvini paletist.