Анодирование алюминия. технология и реактивы анодирования

Износостойкость поверхности деталей после анодирования

Для оценки износостойкости покрытий используется понятие удельного сопротивления к истиранию, которое характеризуется соотношением износостойкости покрытия к его толщине. Износостойкость напрямую зависит от твердости покрытия и его толщины. Наружный слой покрытия имеет меньшую твердость и износостойкость, что характерно не только для анодных покрытий. При использовании растворяющих электролитов (сернокислого электролита) удельное сопротивление анодной пленки к истиранию увеличивается при повышении напряжения в процессе анодирования. Твердые анодные покрытия имеют в 2-3 раза более высокое удельное сопротивление к истиранию по сравнению с обычными пленками. Существуют различные методы определения износостойкости покрытий, например, регламентирован метод испытания износостойкости поверхности металла при воздействии воздушной струи с абразивом в контролируемом режиме.

Влияние режима анодирования на износостойкость анодных покрытий.

Снятие анодных покрытий

Удалить некачественное анодное покрытие можно только со всей поверхности изделия, частичное восстановление пленки в большинстве случаев невозможно. Покрытие, как правило снимают в растворах, содержащих едкие щелочи. Процесс проходит под строгим контролем основных режимов, т. к. такие растворы обладают высокой степенью воздействия на основной металл. Классическим и менее всего воздействующим на поверхность алюминия признают раствор, содержащий 35 мл/л фосфорной кислоты и 20 г/мл хромовой кислоты. Обработка проходит в течение 1-10 мин, в зависимости от толщины пленки при температуре 95-100С. для снятия твердых анодных покрытий используют указанный раствор с повышенной два раза концентрацией, при этом поверхность алюминиевых сплавов, содержащих медь может окрашиваться в серый или черный цвет.

Повторная обработка изделий после удаления анодной пленки возможна после оценки состояния поверхности изделия, если чистота поверхности достаточна для нанесения покрытия и полирование не требуется, можно приступать к процессу незамедлительно.

Следует отметить, что при обработке деталей для которых необходимо точное соблюдение первоначальных размеров потребуется повторное анодирование с нанесением пленки большей толщины, чем была первоначально. Это связано с тем, что при снятии и повторном нанесении покрытия потери могут составлять от половина до двух третей первоначальной толщины пленки.

7 Методы испытаний

7.1 Отбор и подготовку проб для определения химического состава панелей проводят по ГОСТ 24231.

7.2 Определение химического состава сплавов проводят химическим методом по ГОСТ 25086. ГОСТ 11739.1 — ГОСТ 11739.24 или спектральным методом по ГОСТ 7727.

При наличии разногласий химический состав определяют химическим методом.

7.3 Контроль на содержание водорода проводят по ГОСТ 21132.0 или по ГОСТ 21132.1.

На предприятии-потребителе и в арбитражных случаях контроль проводят по ГОСТ 21132.1.

7.4 Измерение размеров поперечного сечения панелей и местной поперечной кривизны проводят инструментом, обеспечивающим точность измерения 0,1 мм. а остальных размеров — мерительным инструментом, обеспечивающим точность измерения 0.5 мм.

При применении измерительного инструмента, позволяющего проводить измерения с более высокой точностью, полученные результаты округляют до 0,1 мм и 0,5 мм соответственно.

7.4.1 Размеры сечения панелей контролируют по торцам с выходного и утяжинного концов.

Расстояние между ребрами контролируют у основания ребер.

По согласованию между изготовителем и потребителем, оговоренному в чертеже панели, тол* щину полотна панелей контролируют по всей поверхности, за исключением недоступных участков под полками ребер.

7.4.2 Разнотолщинность панелей определяют как разницу между максимальным и минимальным размерами толщины полотка, полученную в результате проведения измерений по 7.4.1.

При этом результаты измерения толщины полотна в местах зачистки дефектов в расчет не принимают.

7.4.3 Продольную кривизну панелей в горизонтальной плоскости (саблевидность) измеряют по основанию ребер.

При невозможности измерения саблевидности по основанию ребер контроль проводят по кромке полки ребер.

7.4.4 Скручивание панели контролируют только по всей длине панели.

7.4.5 Непараллельность полки ребра полотну панели определяют по методике предприятия-изготовителя путем определения разности расстояний от крайних точек полки ребра в одном сечении до полотна панели и сравнения полученного значения со значением допустимой непаралельности в линейных единицах, полученной пересчетом значений допустимой непаралельности в угловых единицах.

7.4.6 Неперпендикулярность ножки ребра полотну панели определяют по методике предприятия-изготовителя специальными угломерами или шаблонами, изготовленными для конкретного изделия с учетом допустимых отклонений.

7.5 Осмотр поверхности панелей проводят без применения увеличительных приборов.

Глубину залегания дефектов измеряют профилометром по ГОСТ 19300 или глубиномером индикаторным (специальным) по технической документации предприятия — изготовителя панелей.

7.5.1 Зачистку панелей проводят в любом направлении шабером или абразивными кругами с размером зерна не крупнее Np 40 или другими абразивными приспособлениями и инструментами, не ухудшающими поверхность по сравнению с зачисткой указанными кругами.

7.6 Отбор образцов для испытания на растяжение проводят в соответствии с требованиями согласованных чертежей панелей.

7.7 Испытания механических свойств проводят методом разрушающего контроля (на растяжение) по ГОСТ 1497 или методом неразрушающего контроля (вихревых токов) по ГОСТ 27333 и (1).

При наличии разногласий испытания механических свойств проводят по ГОСТ 1497.

7.7.1 Для проверки механических свойств панелей методом разрушающего контроля от каждой проверяемой прессовки с выходного и утяжинного концов вырезают по одному образцу.

Форма и размеры образцов, вырезанных из панелей для испытаний на растяжение, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 1497 или (для образцов, размеры которых не предусмотрены ГОСТ 1497).

Типы образцов, места и схему вырезки образцов указывают в согласованных чертежах панелей.

7.7.2 Проверку механических свойств методом вихревых токов проводят по поверхности панелей в состоянии после закалки и старения.

7.8 Макроструктуру панелей проверяют на поперечных макротемплетах.

Допускается контроль макроструктуры проводить на макрошлифе, составляющем не менее 1/4 ширины панели, а остальную часть контролировать методом излома по методике предприятия-изгото-вителя.

7.9 Микроструктуру панелей проверяют металлографическим методом на одном образце, вырезанном с выходного конца панели, по ГОСТ 27637 или методом вихревых токов по ГОСТ 27333 и .

При наличии пережога повторный контроль микроструктуры не допускается.

7.10 Ультразвуковой контроль проводят по методикам, согласованным между изготовителем и потребителем.

Методики контроля и нормы допустимых дефектов устанавливают в картах ультразвукового кон» тропя по согласованию сторон.

6 Правила приемки

6.1 Посуду принимают партиями. Партией считают количество изделий одного типоразмера и вида обработки или покрытия поверхности, изготовленных при неизменном технологическом режиме. Каждая партия, отгружаемая потребителю, сопровождается документом о качестве, содержащим:- наименование предприятия-изготовителя и его товарный знак;- наименование изделия;- количество изделий в партии;- результаты проведенных испытаний или подтверждение о соответствии изделий требованиям настоящего стандарта;- обозначение настоящего стандарта;- клеймо отдела технического контроля.

6.2 Для проверки соответствия посуды требованиям настоящего стандарта изготовитель проводит приемо-сдаточные и периодические испытания.

6.3 При проведении приемо-сдаточных испытаний проверяют:- внешний вид, комплектность, качество сборки и отделки посуды, а для кастрюль-скороварок, сковород-скорожарок и кофеварок дополнительно срабатывание рабочих клапанов и предохранительных устройств (без тепловых вставок) — 100% изделий;- прочность крепления арматуры к корпусу, надежность соединения съемных ручек, устойчивость изделия, допускаемое отклонение покрытия — 1% изделий от партии, но не менее 5 шт.

6.4 При проведении периодических испытаний проверяют вместимость, размеры, симметричность расположения арматуры, зазор между корпусом и крышкой, шероховатость обработанной поверхности, размеры раковин и неметаллических включений, термическую стойкость, механическую прочность и химическую стойкость, качество лаковых покрытий по 5.23, отсутствие течи в посуде — 5% изделий от партии, но не менее 5 шт. Проверку проводят не реже одного раза в год.Для проверки наличия вредных примесей свинца, мышьяка, меди, цинка, алюминия, титана, железа, хрома, никеля и бора (для посуды с крышками с эмалевыми покрытиями) в 2%-ной уксуснокислой вытяжке из посуды не реже одного раза в квартал отбирают 0,5% изделий от контролируемой партии, но не менее 5 шт.

6.5 Потребитель имеет право проводить контрольную проверку соответствия посуды требованиям настоящего стандарта.Для контрольной проверки отбирают 1% изделий от партии, но не менее 10 шт.

6.6 При получении неудовлетворительных результатов испытаний проводят повторные испытания удвоенного количества образцов, взятых из той же партии.Результаты повторных испытаний являются окончательными и распространяются на всю партию.

Применение вторичного алюминия

В старые добрые времена переработка алюминия была намного проще. Лом собирали хороший – да и лома тогда было мало – и просто переплавляли. Получаемые при этом вторичные сплавы более или менее устраивали заказчиков. Ими разбавляли литейные сплавы при разливке отливок на литейных предприятиях. Проблем с экономией энергии тогда еще не было. С ростом потребления и применения алюминия его переработка стала более сложной. Сейчас заказчики хотят получать готовые вторичные алюминиевые сплавы, которые имеют заданный химический состав, потому что у многих из них оборудование позволяет только плавить готовый сплав и разливать его, а не обрабатывать или легировать его.

Использование анодного оксидирования в качестве покрытия металлов

Анодированием или анодным окислением (оксидированием) называется процесс образования оксидной плёнки в токопроводящей среде в результате воздействия электрического тока. Анодное оксидирование применяют на производстве с 2 целями:

• Во-первых, чтобы изделие не разрушалось под воздействием коррозии.
• Во-вторых, оксидирование можно использовать для придания самых разнообразной цветов металлу.

Как происходит процесс анодирования?

Процесс анодного окисления можно разделить по этапам:

1. Перед проведением анодирования деталь подготавливают: чистят, шлифуют, обезжиривают и полируют. Для обезжиривания подойдёт любой органический растворитель (спиртовой, бензиновый, ацетоновый).
2. После этого изделие подвергается обработке щёлочью. Для этого подойдёт разогретый до температуры 80 °С нарт или едкий калий.
3. Ещё один обязательный момент — протравливание (декапирование). Он включает в себя очищение от окислов, которые образовываются на поверхности. В противном случае покрытие будет некачественным. Это были предварительные этапы подготовки поверхности металла к анодированию.
4. Ключевой этап — сам процесс анодного окисления. Металл помещается в диэлектрическую ёмкость с электролитной средой. В качестве электролита обычно используют двадцатипроцентную серную кислоту. Происходит анодная обработка поверхности металла.

После анодного окисления металлические детали:

• отлично защищены от воздействия коррозии,
• приобретают однородную поверхность,
• не имеют ранее полученных полос и царапин,
• приобретают красивые цветовые оттенки.

Зачем анодируют титан и его сплавы?

Титан, как и его сплавы, имеют ряд недостатков:

• низкая износостойкость;
• задирание и наволакивание металла в соединениях с резьбой;
• низкая устойчивость при применении в растворах соляной, серной и фосфорной кислот.

Все эти качества приводят в плохой износостойкости металла. Чтобы устранить недостатки, применяют анодное оксидирование. Благодаря тонкому оксидному покрытию, у изделия:

• увеличивается химическая стойкость;
• повышаются износостойкие свойства;
• поверхность приобретает декоративный оттенок.

Хорошая адсорбция наблюдается у плёнок с увеличенным слоем оксидов.

Для анодного окисления титанов и его сплавов подойдут такие растворы, как:

• серная кислота;
• щавелевая кислота:
• фосфорная кислота;
• щелочной раствор фосфатов;
• щелочной раствор боратов.

Появляющаяся при анодировании плёнка прозрачна с точки зрения оптики. Титан и его сплавы приобретают цветовую окраску благодаря интерференции. Цвета могут быть самыми разнообразными: синий, голубой, жёлтый, коричневый, розовый, малиновый, зелёный.

Цвет, который приобретёт поверхность титана, зависит от 2 факторов:

• напряжение оксидного окисления;
• сплав для анодирования.

Почему необходимо анодировать алюминий и его сплавы?

Алюминий в естественных условиях взаимодействует с кислородом. В результате этого на поверхности алюминиевого изделия образуется плёнка. Она защищает деталь от окисления. Но плёнка настолько тонка, что любое механическое воздействие на изделие повредит её и коррозии не избежать. Для устойчивости алюминия и его сплавов к внешним агрессивным условиям применяется анодное окисление.

Анодирование создаёт для алюминия следующие преимущества:

• увеличение защитной толщины покрытия;
• поверхность становится матовой и однородной;
• устраняются полосы и царапины, которые были до этого на детали;
• поверхность изделия приобретает декоративную окраску.

Оттенки цвета, которые чаще всего придаются металлу: жемчужный, светло-золотой, тёмно-золотой, серебряный с матовым отблеском.

Таким образом, анодное оксидирование не только увеличивает износостойкость металлов, но и придает им эстетические свойства.

Интерференционное окрашивание алюминия

Дополнительная ванна

Интерференционное окрашивание является разновидностью электролитического окрашивания. Этот метод позволяет получать широкий диапазон цветов благодаря эффекту оптической интерференции. Обычно между анодированием и электролитическим окрашиванием требуется дополнительная операция (ванна) для обработки анодного покрытия на расширение дна пор для повышения интенсивности цвета.

Спрос ограничен

Количество металла, осаждаемого в обычном электролитическом окрашивании, больше, чем в стандартном интерференционном покрытии. Однако в последнем случае этот металл компактно «упакован» на дне пор. Эффект интерференции возникает между двумя светорассеивающими слоями: электро-химически осажденным металлическим слоем на дне пор и поверхностью раздела между оксидным слоем и алюминием, расположенным прямо за ним.

Из всех цветов, получаемых данным методом, наиболее привлекательным считается серо-голубое покрытие. Этот метод цветного окрашивания пока не имеет широкого спроса из-за более сложной технологии и ограниченного набора цветов.

6 Транспортирование и хранение

6.1 Чушки транспортируют в пакетах по ГОСТ
21399, ГОСТ
26653, малогабаритные чушки — в контейнерах по ГОСТ 18477,
а также в возвратной таре по ГОСТ 14861. Крупногабаритные чушки
транспортируют в непакетированном виде.

Пакеты должны состоять из чушек алюминия одной марки
и скрепляться двумя поясами из двух жил алюминиевой катанкой по ГОСТ 13843
диаметром не менее 9 мм. Масса алюминиевой катанки, которую применяют для
обвязки пакетов, входит в массу нетто партии. Допускается, по согласованию с
потребителем, применять другие средства скрепления пакетов по ГОСТ
21650, обеспечивающие сохранность пакета при транспортировании.

Для транспортной партии чушек прилагают сертификат
на каждую плавку или оформляют один документ, в котором указывают номера плавок
и результаты химического анализа каждой плавки, входящей в партию.

6.2 Гранулы упаковывают в бумажные четырехслойные
или пятислойные мешки по ГОСТ 2226, полиэтиленовые мешки
по ГОСТ
17811, фанерные барабаны по ГОСТ 9338. Каждая упаковка
должна состоять из гранул одной марки. При необходимости мешки и барабаны с
гранулами формируют в транспортные пакеты по ГОСТ 24597
средствами скрепления пакетов по ГОСТ
21650.

В каждый барабан и мешок должен быть вложен ярлык,
содержащий: товарный знак или товарный знак и наименование
предприятия-изготовителя, номер плавки, марку сплава.

Масса барабана должна быть не более 100 кг, мешка —
50 кг. По согласованию изготовителя с потребителем гранулы могут
транспортироваться в контейнерах.

Транспортная маркировка пакетов — по ГОСТ 14192 и ГОСТ
21399. На боковой стороне пакета прикрепляют металлический или деревянный
ярлык материалами, обеспечивающими его сохранность. Транспортную маркировку
крупногабаритных чушек наносят на торцевую часть чушки.

6.3 Требования безопасности
при транспортировании и проведении погрузочно-разгрузочных работ — по ГОСТ 21399 и ГОСТ 12.3.009.

6.4 Пакеты транспортируют всеми видами транспорта в
соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде
транспорта.

6.5 Чушки необходимо хранить в условиях,
обеспечивающих сохранность их качества. Гранулы необходимо хранить в закрытых
помещениях во избежание попадания атмосферных осадков.

Ключевые слова: алюминий,
сырье, лом, отходы алюминиевых сплавов, чушки, марки, технические требования,
правила приемки, методы испытаний, транспортирование, хранение

7 Методы испытаний

7.1 Внешний вид, качество сборки и отделки посуды проверяют визуально путем сравнения с образцом-эталоном.

7.2 Вместимость посуды проверяют наполнением ее водой комнатной температуры с помощью мерной посуды по ГОСТ 1770 или другой калиброванной емкости.Недолив воды у посуды с крышкой должен быть 5-10 мм до плоскости соприкосновения крышки с корпусом, у посуды без крышки — 6-11 мм до верхней кромки борта.

7.3 Размеры посуды, толщину стенки и дна, симметричность расположения ручек, зазор между корпусом и крышкой, размеры раковин и неметаллических включений, величину допускаемых отклонений покрытия проверяют универсальным измерительным инструментом по ГОСТ 427, ГОСТ 166 или специальными шаблонами.

7.4 Содержание свинца, мышьяка, меди, цинка, алюминия, титана, железа, хрома и никеля в уксуснокислых вытяжках контролируют по методическим материалам, утвержденным Министерством здравоохранения.Содержание бора в уксуснокислых вытяжках из эмалированных крышек контролируют по ГОСТ 24295.Допускается при анализе вытяжек применять другие методы, не уступающие указанным выше по чувствительности и точности анализа.

7.5 Прочность крепления арматуры к корпусу посуды проверяют поднятием (за ручки или дужки) и встряхиванием изделия с грузом, масса которого в два раза превышает массу вмещаемой воды (для кастрюль, утятниц, гусятниц, горшков и котлов) плюс собственную массу изделия (для сковород).

7.6 Контроль качества сварных соединений — по ГОСТ 3242.

7.7 Надежность соединения съемной ручки с корпусом проверяют поворотом изделия за ручку относительно оси симметрии ручки на угол 60° к горизонтальной плоскости. При этом не должно происходить саморазъединения корпуса с ручкой.

7.8 Устойчивость посуды проверяют установкой ее на горизонтальную плоскость.Зазор между дном изделия и плоской поверхностью проверяют специальным щупом, помещенным между лекальной линейкой типа ЛД по ГОСТ 8026 и дном посуды по центру изделия.

7.9 Шероховатость посуды проверяют сравнением с образцами шероховатости, изготовленными по ГОСТ 9378.

7.10 Термическую стойкость эмалевого покрытия проверяют путем нагрева посуды до температуры 230°С-240°С с последующим охлаждением в воде комнатной температуры. Охлажденное изделие смазывают раствором анилинового красителя и промывают проточной водой. При этом на покрытии не должно быть трещин и отслаиваний.

7.11 Механическую прочность эмалевого покрытия проверяют ударом свободно падающего стального шарика массой 50 г с высоты 40 см (работа удара 0,02 кг·м). После проведения испытания не должно быть трещин и сколов покрытия.

7.12 Химическую стойкость эмалевого покрытия проверяют «пробой пятном». Для этого участок покрытия протирают этиловым спиртом по ГОСТ 17299 и очерчивают восковым карандашом. В центр подготовленной поверхности помещают каплю 4%-ной уксусной кислоты, которую выдерживают в течение 1 мин, а затем смывают спиртом. Качество покрытия определяется отсутствием матового пятна.Испытания других видов покрытия проводят по ГОСТ 17151.

7.13 Контроль качества эмалевого покрытия — по ГОСТ 24295.

7.14 Качество лакового покрытия арматуры из древесины — по ГОСТ 9.032.

7.15 Отсутствие течи посуды проверяют наполнением изделия водой комнатной температуры до основания борта и выдерживанием в течение 10 мин. На наружной поверхности посуды не должно быть течи и каплеобразования.

7.16 При испытании кастрюли-скороварки, сковороды-скорожарки и кофеварки изделие считают годным, если корпус выдерживает избыточное давление не менее 19,6·10 Па (2,0 кгс/см), рабочий клапан срабатывает при избыточном давлении (9,8·10±0,98·10) Па (1,0±0,1) кгс/см, а предохранительный клапан — при (14,75·10±0,98·10) Па (1,5±0,1) кгс/см.

7.17 Изделия должны подвергаться гидравлическим испытаниям в следующей последовательности: срабатывание рабочего клапана, срабатывание предохранительного клапана, испытание корпуса изделия. Для определения давления применяют лабораторные манометры по ГОСТ 2405 с пределом измерений до 58,86·10 Па (6,0 кгс/см), класс точности 1,5.

Виды анодирования

Организация QUALANOD подразделяет анодирование алюминия на четыре основных типа с различными требованиями к их характеристикам и свойствам:

• архитектурное (строительное) анодирование
• декоративное анодирование
• промышленное анодирование
• твердое анодирование.

Анодные покрытия подразделяется на классы по их толщине:

• минимально допустимая средняя толщина и
• минимально допустимая локальная толщина.

Например, класс АА20 означает, что средняя толщина покрытия должна быть не менее 20 микрометров. Минимальная локальная толщина покрытия обычно должна быть не менее 80 % от минимальной средней толщины. Для класса АА20 это составляет 16 мкм.

Архитектурное анодирование

Это анодирование для производства архитектурной отделки изделий, которые постоянно находятся в наружных условиях и в стационарном состоянии. Самыми важными характеристиками анодированного изделия считается  внешний вид и длительный срок службы.

Для анодированного алюминия степень защиты от точечной (питтинговой) коррозии алюминия возрастает с увеличением толщины анодного  покрытия. Следовательно, срок службы архитектурного или строительного элементы в значительной степени от толщины анодного покрытия. Однако для получения более толстого анодного покрытия требуется значительно большие затраты электрической энергии. Поэтому так называемое «переанодирование» не рекомендуется.

Архитектурное анодирование имеет следующие классы:

• АА10
• АА15
• АА20
• АА25

Выбор толщины анодного покрытия для наружных алюминиевых конструкций зависит от агрессивности атмосферы и обычно устанавливается в национальных нормах. Кроме того, применение некоторых красящих составов требует класса толщины 20 мкм или выше. Это нужно для достижения хорошего заполнения пор красителем и повышенной стойкости окрашенного покрытия к солнечному свету.

Декоративное

Этот тип анодирования алюминия предназначен для производства декоративной отделки изделий. Главным критерием качества является однородный или эстетически привлекательный внешний вид.

Декоративное анодирование имеет следующие стандартные классы толщины:

• АА03
• АА05
• АА10
• АА15

Промышленное и твердое

Промышленное анодирование алюминия применяют для производства функциональной отделки поверхности изделий, когда внешний вид является второстепенной характеристикой. Целью твердого анодирования является получение покрытие с высокой износостойкостью или высокой микротвердостью.

Очень часто, например, в автомобилестроении или медицинском оборудовании, внешний вид изделия не имеет значения, но наиболее важной характеристикой является стойкость к износу и/или способность подвергаться эффективной чистке и иметь высокие гигиенические требования. В таких случаях именно эти свойства анодированного алюминия являются главными

Если главным свойством является высокая износостойкость, применяют особый вид анодирования – твердое анодирование. Оно производится при пониженных, часто отрицательных, температурах электролита

Толщина промышленного и твердого анодного покрытия обычно составляет от 15 до 150 мкм. Резьбы и шлицы могут иметь покрытие до 25 мкм. Для получения высокой электрической изоляции часто требуется толщина анодного покрытия от 15 до 80 мкм. Покрытия толщиной 150 мкм применяют для ремонта деталей.

От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.