Инженерам, занимающимся проектированием и изготовлением алюминиевых деталей известно, что металлы обладают определенной склонностью к пассивации, ввиду чего их поверхность постоянно покрывается окисной пленкой. Толщина этой пленки может быть значительна и варьироваться между 2 и 5 нанометрами.
Впрочем, механическую прочность, равно как и устойчивость металла к коррозии путем применения некоторых технологических процессов можно увеличить. Чтобы металлическая деталь соответствовала существующим техническим требованиям и стандартам качества, ее можно подвергнуть анодированию.
Сформировать покрытие Ан.Окс.нхр технически достаточно трудно, однако игнорирование этой процедуры приведет лишь к еще большим затратам, когда какая-нибудь важная и недорогая в производстве деталь перестанет должным образом функционировать из-за коррозии и придется разбирать весь механизм, чтобы ее заменить.
Для чего производится оксидирование стали?
Для того чтобы металлические изделия могли без проблем эксплуатироваться на протяжении многих лет, требуется обеспечить материалу надлежащий уровень защиты, оградив его от воздействий окружающей среды. Негативным образом на металл могут влиять:
• повышенная влажность среды;
• наличие в воздухе химически активных элементов;
• вибрации и иные механические воздействия, имеющие постоянный характер.
Чтобы избежать влияния всего вышеуказанного, применяют разнообразные защитные покрытия. Методов защиты довольно много. В некоторых случаях достаточным является простое окрашивание изделия или установка защитного экрана. Однако все эти меры далеко не настолько эффективны, как формирование на поверхности металла защитной пленки. Этот процесс называют оксидированием.
В общем смысле оксидирование предполагает применение контролируемых окислительно-восстановительных реакций, за счет которых и происходит формирование тонкой, но очень полезной защитной пленки. Данный процесс позволяет инженерам справиться сразу с несколькими важнейшими задачами:
• сформировать оболочку, препятствующую образованию очагов коррозии (инженерам известно, что коррозийные процессы намного проще предотвратить, чем потом решать, как действовать, когда металл начинает терять свои качественные характеристики);
• предотвратить воздействие химических элементов, находящихся в окружающей среде;
• наделить обработанный металл электроизоляционными характеристиками;
• изменить цвет изделия.
Оксидирование может производиться разными способами: путем применения химических реакций, при помощи формирования плазмы или низких температур, методом лазерной обработки, путем применения электрохимических процессов. Последний вариант оксидирования наиболее популярен.
Подробно об анодном оксидировании
В основе анодного оксидирования (анодирования) лежит химический процесс, называемый электролизом. Электролиз может быть выполнен как в жидких, так и в твердых электролитах (чаще всего на предприятиях инженерами применяется именно первый вариант).
Заранее подготовленная деталь помещается в ванну, наполненную активным веществом – оксидным раствором. В растворе содержатся элементы, имеющие отрицательный потенциал, в то время как обрабатываемая поверхность имеет положительный. Происходит химическое взаимодействие разнополярных элементов. Именно это взаимодействие и называют реакцией электролиза, или говоря по-другому – анодирования металла.
Формирование защитных пленок производится посредством применения ортофосфорной или борной кислоты (разница в результате не принципиальна). Процесс позволяет дополнительно наделять металл определенным цветом.
Для информации! Существует специальный вид анодирования, носящий название «микродуговое оксидирование». Благодаря ему инженерам удается добиваться того, чтобы металл приобретал защитные, теплостойкие и антикоррозионные свойства.
Благодаря анодированию удается сформировать на поверхности алюминиевой (и не только) детали специальный слой, позволяющий ей приобрести несколько крайне полезных свойств:
• устойчивость к внешним механическим воздействиям;
• определенную цветовую гамму;
• устойчивость к образованию очагов коррозии.
При работе с нержавеющей сталью необходимо действовать немного иначе. Сначала производится совместное анодирование «нержавейки» с другим, схожим по структуре металлом (сплавом). Далее обработке подвергается сам металл.
Важно! Отличительной особенностью анодирования Окс.нхр является то, что на оно производится в два этапа. Сначала металл поддается воздействию стандартного электролита, а уже потом он подвергается хроматному наполнению, призванному закрыть поры. Второй этап проходит в отдельной специализированной ванне.
Группы анодно-оксидных покрытий
Все анодно-оксидные покрытия разделяются на несколько групп:
1. Твердые – применяются в деталях, для которых большое значение имеет микротвердость поверхности. Если требуется, то такие покрытия вполне способны применяться в механизмах, для которых необходимо, чтобы конкретная деталь обладала электроизоляционной функцией.
2. Электроизоляционные – основной характеристикой таких покрытий является величина пробивного напряжения.
3. Эматаль – отличается особой устойчивостью к воздействию коррозии.
4. Защитные – демонстрируют устойчивость к коррозии и механическим воздействиям.
5. Защитно-декоративные – показывают те же качества, однако плюс к этому еще и поддаются окрашиванию, поскольку для них имеет значение внешний вид.
6. Тонкослойные – применяются в случаях, когда материал на протяжении длительного времени должен сохранять глянцевую поверхность.
Каждая из групп применятся для изготовления особых деталей на производствах, и редко является взаимозаменяемой. Также существуют покрытия, обладающие комбинированными свойствами. Они особенно дороги в производстве, поэтому применяются в промышленности крайне редко – лишь в случаях, когда на материал одновременно должны распространяться несколько свойств, например, твердость, жаростойкость и устойчивость к механическим воздействиям.
Свойства оксидных покрытий на анодированном алюминии
Несомненно, двумя важнейшими свойствами, которыми обладают металлы, прошедшие через процесс анодирования, являются устойчивость к коррозии и пористость.
Анодирование благотворно сказывается на алюминии и сплавах, в которых он присутствует в большом количестве. Они становятся пригодны для применения в самых разных средах, обладающих повышенной агрессивностью:
• устойчивость анодированных металлов, применяемых на морских кораблях, подтверждена многолетними эксплуатационными испытаниями;
• если окружающая среда предполагает длительное воздействие влаги на покрытие, то на нем с течением времени происходит гидротация, приводящая к снижению скорости распространения коррозионных очагов;
• в средах, для которых характерно высокое содержание хлора, коррозия в большинстве случаев имеет локальный характер – происходит образование гидроцита, провоцирующего частичное заполнение пор покрытия, что приводит к сильному замедлению продвижения коррозионных процессов по поверхности.
Путем практических испытаний была рассчитана минимальная величина защитного слоя, при которой покрытие сможет демонстрировать достаточный уровень защиты алюминиевого элемента. Для каждой среды оптимальный показатель толщины свой:
• в помещениях закрытого типа, в которых присутствуют искусственные температурные и влажностные регуляторы, оптимальной величиной защитного покрытия является 9 мкм;
• на открытых пространствах (лес, горы, сельская местность и пр.), расположенных на значительном расстоянии от каких-либо производственных объектов, оптимальная величина покрытия – 15 мкм;
• при эксплуатации металлов в условиях городской среды или вблизи моря – 21 мкм;
• при использовании деталей на промышленных предприятиях – 24 мкм;
• при дополнительном нанесении краски на материалы, используемые на открытых пространствах, величина защитного покрытия может быть уменьшена до 9 мкм.
Разумеется, при желании можно делать защитный слой одинаково толстым для всех зон использования. Однако подобный подход является абсолютно нецелесообразным как с финансовой точки зрения, так и с временной (на формирование толстого слоя обычно уходит больше времени и электроэнергии).
Основные отличия Ан.Окс.нхр от Ан.Окс.хр
Двумя самыми популярными видами анодирования являются Окс.нхр и Окс.хр. Различия между ними достаточно существенные. Чтобы лучше понять их, ниже представлены плюсы и минусы каждого.
Достоинства и недостатки анодирования Окс.хр.
Основные плюсы покрытия:
• поскольку после анодирования по данной технологии образовалось покрытие, для которого характерна крайне малая пористость – коррозийная стойкость материала достаточно высока;
• на протяжении длительного срока эксплуатации покрытие не теряет своего первоначального блеска;
• применяемый электролит демонстрирует малую агрессивность, в связи, с чем активно применяется для оксидирования проволоки и элементов, имеющих сварные соединения.
Основные негативные стороны:
• процесс формирования анодно-окисного покрытия длится довольно долго, что не позволяет использовать специализированные ванны для обработки большего количества деталей;
• необходимость создания в ваннах высокого напряжения;
• температура электролита очень высокая;
• обработанная поверхность не отличается повышенной износостойкостью и твердостью;
• невозможность эффективного применения органических красителей по причине низкой пористости прошедшего обработку материала.
Впрочем, даже при наличии столь большого количества недостатков, такой вид анодирования все равно находит свое применение в машиностроении.
Достоинства и недостатки анодирования Окс.нхр
Теперь стоит рассмотреть анодирование Окс.нхр. По целому ряду параметров оно показывает себя намного лучше «собрата». Положительные стороны:
• высокая твердость покрытия. За счет этого детали, прошедшие такую обработку, могут быть допущены к эксплуатации в условиях повышенных механических нагрузок;
• колоссальная жаростойкость – металл, прошедший анодирование Окс.нхр может функционировать при температурах до +2000 градусов Цельсия;
• низкая стоимость электролита. Плюс ко всему, при преобразовании алюминия применяются низкие напряжения и как следствие, нет нужды затрачивать большое количество электроэнергии;
• до того, как поры будут наполнены, покрытие достаточно легко поддается окрашиванию. А вот уже после наполнения придание материалу определенного цвета становится невозможным.
Негативные моменты:
1. Поскольку применяемый электролит демонстрирует повышенное травящее действие, он совершенно непригоден для работы с высокоточными, сварными и клепанными изделиями.
2. Приобретенный покрытием блеск достаточно быстро теряется, поверхность становится шероховатой.
Как видно, недостатков очень мало. Именно поэтому анодирование Окс.нхр используется чаще.
Для информации! Если говорить о сферах применения Окс.нхр с наполнением в хроматах, то проще сказать, где оно не применяется. Окс.нхр не пригоден для клепанных и сварных соединений, а также деталей, имеющих особо сложную конфигурацию. Для всего остального данный вид анодирования вполне пригоден.
Отличия между Ан.Окс.нхр и другими анодированными покрытиями
Как уже говорилось ранее, существует несколько видов анодирования. Для лучшего понимания отличий между анодированием Окс.нхр и другими типами обработки алюминия, ниже представлены описания особенностей некоторых из них:
1. Все анодо-оксидные покрытия, попадающие под классификацию твердых, должны обладать минимальной толщиной в 40 микрометров. Именно за счет столь высокой толщины внешнего покрытия материал приобретает повышенную износостойкость и устойчивость к деформациям.
2. Что касается защитных покрытий и тех, что дополнительно выполняют декоративные функции, то для них характерны: прозрачность или полупрозрачность (Окс.нхр подобным «похвастаться» не способны) и жаростойкость. Помимо этого они даже при сильных нагрузках не отслаиваются от металла.
3. Эматаль-покрытия отличаются износостойкостью и устойчивостью к воздействиям высоких температур. Также они демонстрируют стойкость к образованию очагов коррозии в пищевых средах и не поддаются разрушению, взаимодействуя со спиртами, ацетоном и нефтяным маслом.
Анодо-оксидные покрытия (и в частности, Окс.нхр) широко используются для изготовления деталей, применяемых в авиационной и оборонной промышленности, машиностроении, судостроении. Помимо этого их активно используют для изготовления ювелирных изделий и часов.
Причина такой востребованности заключается в обладании множеством полезных свойств. Анодирование Окс.нхр позволяет получить металл, устойчивый к механическим нагрузкам и способный эффективно функционировать при высоких температурах, с которыми металлы, не прошедшие подобную обработку, взаимодействовать не способны.
Оставить комментарий: