Anodēšana ir elektrolītiskās pasivēšanas process, ko izmanto, lai palielinātu dabiskā oksīda slāņa biezumu uz metāla detaļu virsmas.

Šo procesu sauc par anodēšanu, jo apstrādājamā daļa veido elektrolītiskās šūnas anoda elektrodu.Anodēšana palielina izturību pret koroziju un nodilumu, kā arī nodrošina labāku krāsu gruntskrāsu un līmju saķeri nekā tukšs metāls.Anodiskās plēves var izmantot arī vairākiem kosmētiskiem efektiem, vai nu ar bieziem porainiem pārklājumiem, kas var absorbēt krāsvielas, vai ar plāniem caurspīdīgiem pārklājumiem, kas pievieno atstaroto gaismas viļņu traucējumu efektus.

Anodēšana tiek izmantota arī, lai novērstu vītņotu detaļu saspiešanu un lai izveidotu dielektriskās plēves elektrolītiskajiem kondensatoriem.Anodiskās plēves visbiežāk izmanto alumīnija sakausējumu aizsardzībai, lai gan procesi pastāv arī titāna, cinka, magnija, niobija, cirkonija, hafnija un tantala aizsardzībai.Dzelzs vai oglekļa tērauda metāls atslāņojas, oksidējot neitrālos vai sārmainos mikroelektrolītiskos apstākļos;ti, dzelzs oksīds (faktiski dzelzs hidroksīds vai hidratēts dzelzs oksīds, kas pazīstams arī kā rūsa) veidojas no anoksiskām bedrēm un lielām katoda virsmām. Šīs bedres koncentrē anjonus, piemēram, sulfātu un hlorīdu, paātrinot pamatā esošo metālu līdz korozijai.Oglekļa pārslas vai mezgliņi dzelzs vai tērauda ar augstu oglekļa saturu (augstoglekļa tērauds, čuguns) var izraisīt elektrolītisko potenciālu un traucēt pārklājumu vai apšuvumu.Melnie metāli parasti tiek anodēti elektrolītiski slāpekļskābē vai apstrādājot ar sarkani kūpošu slāpekļskābi, veidojot cietu melnu dzelzs(II,III) oksīdu.Šis oksīds paliek konformisks pat tad, ja tas ir pārklāts ar vadiem un elektroinstalācija ir saliekta.

Anodēšana maina virsmas mikroskopisko tekstūru un metāla kristālisko struktūru virsmas tuvumā.Biezie pārklājumi parasti ir poraini, tāpēc, lai panāktu izturību pret koroziju, bieži ir nepieciešams blīvēšanas process.Piemēram, anodētas alumīnija virsmas ir cietākas par alumīniju, taču tām ir zema vai mērena nodilumizturība, ko var uzlabot, palielinoties biezumam vai izmantojot piemērotas blīvēšanas vielas.Anodiskās plēves parasti ir daudz stiprākas un lipīgākas nekā vairums krāsu un metāla pārklājumu veidu, taču arī trauslākas.Tas samazina to plaisāšanas un lobīšanās iespējamību novecošanās un nodiluma dēļ, bet ir jutīgākas pret plaisāšanu termiskā stresa dēļ.

Anodēšanas veidi:

Anodēšana rūpniecībā ir plaši izmantota jau ilgu laiku, un to var apkopot šādās klasifikācijas metodēs:

Atbilstoši pašreizējam veidam ir: līdzstrāvas anodēšana, maiņstrāvas anodēšana un impulsa strāvas anodēšana, kas var saīsināt ražošanas laiku, lai sasniegtu vajadzīgo biezumu, plēves slānis ir biezs, vienmērīgs un blīvs, un ir ievērojami uzlabota izturība pret koroziju. .

Pēc elektrolīta to iedala: sērskābē, skābeņskābē, hromskābē, jauktā skābē un dabiskās krāsas anodācijā ar organiskās sulfonskābes šķīdumu.

Saskaņā ar plēves raksturu to iedala: parastā plēve, cietā plēve (biezā plēve), porcelāna plēve, spilgts modifikācijas slānis, pusvadītāju barjeras slānis un cita anodēšana.

Līdzstrāvas sērskābes anodēšanas metodes pielietošana ir visizplatītākā, jo tai ir anodēšanas apstrāde, kas piemērota alumīnijam un lielākajai daļai alumīnija sakausējumu;plēves slānis ir biezs, ciets un nodilumizturīgs, un pēc blīvēšanas var iegūt labāku izturību pret koroziju;Plēves slānis ir bezkrāsains un caurspīdīgs, ar spēcīgu adsorbcijas spēju un viegli krāsojams;apstrādes spriegums ir zems un enerģijas patēriņš ir zems;apstrādes procesā nav jāmaina sprieguma cikls, kas veicina nepārtrauktu ražošanu un praktiskas darbības automatizāciju;sērskābe ir mazāk kaitīga cilvēka ķermenim nekā hromskābe, un piedāvājums ir plašs., zema cena un citas priekšrocības.

Pirms oksidācijas procesa izvēles jums vajadzētu saprast alumīnija vai alumīnija sakausējuma materiālu, jo materiāla kvalitāte un sastāvdaļu atšķirības tieši ietekmēs alumīnija izstrādājuma kvalitāti pēc anodēšanas.Piemēram, ja uz alumīnija virsmas ir tādi defekti kā burbuļi, skrāpējumi, lobīšanās un raupjums, visi defekti joprojām tiks atklāti pēc anodēšanas.Sakausējuma sastāvam ir arī tieša ietekme uz virsmas izskatu pēc anodēšanas.Piemēram, alumīnija sakausējums, kas satur 1-2% mangāna, pēc oksidēšanās ir brūni zils.Palielinoties mangāna saturam alumīnija materiālā, virsmas krāsa pēc oksidēšanās mainās no brūni zilas uz tumši brūnu.Alumīnija sakausējumi, kas satur 0,6–1,5% silīcija, pēc oksidēšanas ir pelēki un balti pelēki, ja tie satur 3–6% silīcija.Cinku saturošie ir opalescējoši, hromu saturošie ir zeltaini līdz pelēki nevienmērīgos toņos, bet niķeli saturošie ir gaiši dzelteni.Vispārīgi runājot, tikai alumīnijs, kas satur magniju un titānu, kas satur vairāk nekā 5% zelta, pēc oksidēšanas var iegūt bezkrāsainu, caurspīdīgu, spilgtu un tīru izskatu.

Pēc alumīnija un alumīnija sakausējumu materiālu izvēles ir dabiski apsvērt piemērota anodēšanas procesa izvēli.Pašlaik mūsu valstī plaši izmantotā sērskābes oksidācijas metode, skābeņskābes oksidācijas metode un hromskābes oksidācijas metode ir detalizēti ieviesta rokasgrāmatās un grāmatās, tāpēc nav nepieciešams tos atkārtot.Šis raksts vēlas sniegt īsu ievadu dažām jaunajām tehnoloģijām, kas pašlaik tiek izstrādātas Ķīnā, kā arī dažām metodēm ārvalstīs.

1. Ķīnā ir izstrādāta jaunā anodēšanas tehnoloģija

(1) Ātra skābeņskābes-skudrskābes jaukta šķīduma oksidēšana

Skābeņskābes-skudrskābes maisījumu izmanto tāpēc, ka skudrskābe ir spēcīgs oksidētājs, šādā vannā skudrskābe paātrina oksīda plēves iekšējā slāņa (barjerslāņa un barjerslāņa) šķīšanu, tādējādi padarot to par porainu slāni. (ti, oksīda plēves ārējais slānis).Vannas vadītspēju var uzlabot (ti, var palielināt strāvas blīvumu), lai ātri varētu izveidoties oksīda plēve.Salīdzinot ar tīrās skābeņskābes oksidācijas metodi, šis risinājums var palielināt produktivitāti par 37,5%, samazināt elektroenerģijas patēriņu (skābskābes oksidācijas metodes enerģijas patēriņš ir 3,32 kWh/m2, šī metode ir 2 kWh/m2) un ietaupīt. elektrība par 40%.

Tehnoloģiskā formula ir: skābeņskābe 4-5%, skudrskābe 0,55%, trīsfāzu maiņstrāva 44±2 volti, strāvas blīvums 2-2,5A/d㎡, temperatūra 30±2℃.

(2) Jaukta skābes oksidēšana

Šī metode tika oficiāli iekļauta Japānas nacionālajā standartā 1976. gadā, un to pieņēma Japan North Star Nikkei Household Products Co., Ltd. Tās īpašības ir tādas, ka plēve veidojas ātri, plēves cietība, nodilumizturība un izturība pret koroziju ir augstāka. augstāks nekā parastajā sērskābes oksidācijas metodē, un plēves slānis ir sudrabaini balts, kas ir piemērots izstrādājumu apdrukai un krāsošanai.Pēc tam, kad manas valsts alumīnija izstrādājumu rūpniecība apmeklēja Japānu, to ieteica lietot 1979. gadā. Ieteicamā procesa formula ir: H2SO4 10～20%, COOHCOOH·2H2O 1～2%, spriegums 10～20V, strāvas blīvums 1～3A/d㎡ , temperatūra 15～30℃, laiks 30 minūtes.

(3) Porcelāna oksidēšana

Porcelāna oksidācijā kā elektrolīti galvenokārt tiek izmantota hromskābe, borskābe un kālija titāna oksalāts, un elektrolītiskajai apstrādei tiek izmantots augsts spriegums un augsta temperatūra.Plēves slāņa izskats ir kā glazūra uz porcelāna, kam ir augsta izturība pret koroziju un laba nodilumizturība.Plēves slāni var krāsot ar organiskām vai neorganiskām krāsvielām, lai izskatam būtu īpašs spīdums un krāsa.Pašlaik to galvenokārt izmanto alumīnija virtuves traukos, šķiltavos, zelta pildspalvās un citos izstrādājumos, un tas ir ļoti populārs cilvēku vidū.

(4) Valsts aizsardzības krāsu oksidēšana

Valsts aizsardzības krāsu oksidēšana galvenokārt tiek izmantota militāro alumīnija izstrādājumu apdarē, tāpēc tai nepieciešama īpaša aizsardzība.Oksīda plēve ir militāri zaļa, matēta, nodilumizturīga un izturīga, un tai ir labas aizsardzības īpašības.Process ir šāds: vispirms skābeņskābi oksidē, veidojot zeltaini dzeltenu plēves slāni, un pēc tam anodē ar kālija permanganāta šķīdumu 20g/l un H2SO41g/l.Shenyang Aluminium Products Factory izmantoja šo procesu, lai ražotu militārās tējkannas un virtuves piederumus.

(5) Daudzkrāsu oksidēšana

Samitriniet krāsoto, bet nenoblīvēto anodiskā oksīda slāni ar hromskābi vai skābeņskābi, lai izkliedētu CrO3.Daļa krāsotā izstrādājuma virsmas izbalēs pēc samitrināšanas ar CrO3.Ja nepieciešams, pievienojiet skābeņskābi vai hromu jebkurai produkta daļai.Skābes mazgāšana parasti var apturēt reakciju ar attēlu.Pēc tam krāsojiet otro krāsu vai atkārtojiet CrO3 noslaucīšanas, skalošanas, krāsošanas utt. procedūras, un pēc vajadzības var parādīties tādi raksti kā ziedi un mākoņi.Pašlaik to galvenokārt izmanto zelta krūzēs, ūdens krūzēs, tējas kastēs, šķiltavās un citos izstrādājumos.

(6) Marmora raksta krāsošanas process

Oksidēto produktu vispirms krāso ar pirmo pamatkrāsu, žāvē un pēc tam iegremdē ūdenī, kura virspusē peld eļļa.Paceļot vai iegremdējot, eļļa un ūdens dabiski nokarās, padarot plēves slāni neregulāri svītrainu.Piesārņots ar taukiem.Pārkrāsojot otro krāsu, oksīda plēves daļas, kuras ir notraipītas ar smērvielu, netiks nokrāsotas, bet daļas bez taukiem tiks krāsotas ar otro krāsu, veidojot neregulāru rakstu kā marmora rakstu.Šo metodi var redzēt biedra Džou Šoju no Guandunas valstij piederošās Jandzjanas nažu rūpnīcas rakstos (“Galveniskā galvanizācija un apdare”, Nr. 2, 1982).

(7) Ķīmiskā kodināšana un oksidēšana

Pēc mehāniskās pulēšanas un attaukošanas alumīnija izstrādājumi tiek pārklāti ar maskēšanas līdzekli vai gaismjutīgu, un pēc tam pēc žāvēšanas ķīmiski kodināti (fluorīds vai dzelzs sāls kodinātājs), veidojot ieliektu-izliektu rakstu.Pēc elektroķīmiskās pulēšanas un anodēšanas tas rada virsmas rakstu ar spēcīgu ķermeņa sajūtu, kas ir salīdzināms ar nerūsējošā tērauda virsmas izskatu.Tagad to galvenokārt izmanto zelta pildspalvās, tējas kastēs un ekrānos.

(8) Ātra anodiskā oksidēšana istabas temperatūrā

Parasti H2SO4 oksidēšanai ir nepieciešamas dzesēšanas iekārtas, kas patērē daudz elektroenerģijas.Pēc α-hidroksipropionskābes un glicerīna pievienošanas var kavēt oksīda plēves izšķīšanu, lai oksidēšanu varētu veikt normālā temperatūrā.Salīdzinot ar parasto sērskābes oksidēšanas metodi, plēves biezumu var palielināt 2 reizes.Ieteicamā procesa formula ir:

H2SO4 150～160g/l

CH3CH(OH)COOH 18ml/l

CH2OHCHOHCH2OH 12ml/l

Strāvas blīvums 0,8～12A/d㎡

Spriegums 12-18 volti

Temperatūra 18-22℃

(9) Ķīmiskās oksidācijas metode (pazīstama arī kā vadoša oksīda plēve)

Plēves izturība pret koroziju ir tuvu sērskābi anodētas plēves izturībai.Vadošajai oksīda plēvei ir maza kontakta pretestība un tā var vadīt elektrību, savukārt H2SO4 anodiskā oksīda plēve nevar vadīt elektrību tās lielās kontakta pretestības dēļ.Vadošās oksīda plēves izturība pret koroziju ir daudz spēcīgāka nekā vara, sudraba vai alvas pārklājumam uz alumīnija.Trūkums ir tāds, ka plēves slāni nevar pielodēt, var izmantot tikai punktmetināšanu.Ieteicamā procesa formula ir:

CrO3 4g/l, K4Fe(CN)6·3H2O 0,5g/l, NaF 1g/l, temperatūra 20～40℃, laiks 20～60 sekundes.

Pēdējos gados alumīnija materiālu virsmas apstrāde ir strauji attīstījusies starptautiskā mērogā.Daži veci procesi, kas maksā darbaspēku, elektroenerģiju un resursus, ir pārveidoti, un daži jauni procesi un tehnoloģijas ir plaši izmantotas rūpnieciskajā ražošanā. Šeit ir tipiskas ražošanas metodes:

(1) Ātrgaitas anodēšanas metode

Ātrgaitas anodēšanas process galvenokārt samazina elektrolīta pretestību, mainot elektrolītiskā šķīduma sastāvu, tādējādi nodrošinot ātrgaitas anodēšanu ar lielāku strāvas blīvumu.Vecā procesa šķīdums izmantoja strāvas blīvumu 1A/d㎡, lai izveidotu plēvi ar ātrumu no 0,2 līdz 0,25 μ/min.Pēc šī jaunā procesa risinājuma izmantošanas, pat ja joprojām tika izmantots strāvas blīvums 1A/d㎡, plēves veidošanas ātrumu varētu uzlabot.Palieliniet līdz 0,4 ~ 0,5 μ/min, ievērojami saīsiniet apstrādes laiku un uzlabojiet ražošanas efektivitāti.

(2) Tomita tipa (ātrgaitas oksidācijas) metode

Tomita metode ir daudz īsāka nekā vecais process, un ražošanas efektivitāti var palielināt par vairāk nekā 33%.Šī metode ir piemērota ne tikai parastajai anodiskā oksīda plēvei, bet arī cietās plēves oksidēšanai.

Ja ir jāizgatavo cieta plēve, to panāk, samazinot šķīduma temperatūru, un plēves veidošanās ātrums ir aptuveni tāds pats kā iepriekš tabulā norādītais.Attiecība starp plēves cietību un šķīduma temperatūru ir šāda:

10℃——Cietība 500H, 20℃——400H, 30℃——30H

(3) Rubīna plēve

Rubīna plēves veidošanas process uz alumīnija virsmas ir jauns process.Plēves krāsa var būt salīdzināma ar mākslīgā rubīna krāsu, tāpēc dekoratīvais efekts ir lielisks, kā arī izturība pret koroziju un nodilumizturība ir laba.Dažādu krāsu izskatu var radīt arī dažāda veida metālu oksīdi, kas atrodas šķīdumā.Procesa metode ir šāda: Pirmkārt, anodiskajai oksidēšanai izmantojiet 15% sērskābi, izmantotais strāvas blīvums ir 1A/d㎡, un laiks ir 80 minūtes.Pēc izņemšanas apstrādājamo priekšmetu var iegremdēt dažādu koncentrāciju (NH4)2CrO4 šķīdumos atbilstoši krāsas dziļuma prasībām, temperatūra ir 40 ℃ un laiks ir 30 minūtes, galvenokārt, lai metāla joni iekļūtu porainajā. anoda oksīda plēves caurumu avots.Pēc tam pievienojiet nātrija hidrogēnsulfātu (1 g molekulmasa), amonija hidrogēnsulfātu (1,5 g molekulmasa), temperatūra ir 170 ℃, strāvas blīvums ir 1A/d㎡, pēc iepriekš minētās apstrādes purpursarkans un mirgojošs fluorescējošs rubīns. plēvi var dabūt.Ja iegremdēšana ir Fe2(CrO4)3, Na2CrO4, iegūtā plēve ir zila ar dziļi purpursarkanu fluorescenci.

(4) Asada metodes elektrolītiskā krāsošana

Asada metode elektrolītiskā krāsošana ir panākt, lai metāla katjoni (niķeļa sāļi, vara sāļi, kobalta sāļi utt.) pēc anodēšanas ar elektriskās strāvas elektrolīzi iekļūst oksīda plēves caurumu apakšā, tādējādi krāsojot.Šis process pēdējos gados ir strauji attīstījies, galvenokārt tāpēc, ka var iegūt bronzas toņus un melnos, ko atzinīgi vērtē būvniecības nozare.Krāsai ir ļoti stabila gaismas noturība un tā var izturēt arī skarbus laika apstākļus.Salīdzinot ar dabisko krāsošanas metodi, šis process var ietaupīt elektroenerģiju.Gandrīz visi Japānā būvniecībā izmantojamie alumīnija profili ir krāsoti ar šo metodi.manas valsts Tiaņdzjiņa, Yingkou, Guangdong un citas vietas arī ir ieviesušas šādu tehnoloģiju un pilnu aprīkojuma komplektu.Dažas Guandunas vienības ir arī veiksmīgi pārbaudītas un izmantotas ražošanā.

(5) Dabiskā krāsošanas metode

Dabisko krāsošanas metodi pabeidz viena elektrolīze.Ir arī vairāku veidu šķīdumi, tostarp sulfosalicilskābe un sērskābe, sulfotitānskābe un sērskābe, kā arī sulfosicilskābe un maleīnskābe.Tā kā lielākajā daļā dabisko krāsošanas metožu tiek izmantotas organiskās skābes, oksīda plēve ir salīdzinoši blīva, un plēves slānim ir lieliska gaismas izturība, nodilumizturība un izturība pret koroziju.Bet šīs metodes trūkums ir: lai iegūtu labu krāsu, alumīnija sakausējuma materiāla sastāvs ir stingri jākontrolē.