Eloxování je proces elektrolytické pasivace používaný ke zvýšení tloušťky přirozené oxidové vrstvy na povrchu kovových dílů.

Proces se nazývá anodizace, protože součást, která má být zpracována, tvoří anodovou elektrodu elektrolytického článku.Eloxování zvyšuje odolnost proti korozi a opotřebení a poskytuje lepší přilnavost pro základní nátěry a lepidla než holý kov.Anodické filmy lze také použít pro několik kosmetických efektů, buď s tlustými porézními povlaky, které mohou absorbovat barviva, nebo s tenkými průhlednými povlaky, které přidávají interferenční efekty odražených světelných vln.

Eloxování se také používá k zabránění zadření součástí se závitem a k výrobě dielektrických filmů pro elektrolytické kondenzátory.Anodické filmy se nejčastěji používají k ochraně hliníkových slitin, ačkoli procesy existují také pro titan, zinek, hořčík, niob, zirkonium, hafnium a tantal.Kov ze železa nebo uhlíkové oceli exfoliuje, když je oxidován za neutrálních nebo alkalických mikroelektrolytických podmínek;tj. oxid železa (ve skutečnosti hydroxid železitý nebo hydratovaný oxid železa, také známý jako rez) se tvoří anoxickými anodovými důlky a velkým katodovým povrchem, tyto důlky koncentrují anionty, jako je síran a chlorid, urychlující podkladový kov ke korozi.Uhlíkové vločky nebo hrudky v železe nebo oceli s vysokým obsahem uhlíku (vysokouhlíková ocel, litina) mohou způsobit elektrolytický potenciál a narušit povlak nebo pokovení.Železné kovy se běžně eloxují elektrolyticky v kyselině dusičné nebo úpravou červenou dýmavou kyselinou dusičnou za vzniku tvrdého černého oxidu železitého (II, III).Tento oxid zůstává konformní, i když je pokovený na kabeláži a kabeláž je ohnutá.

Eloxování mění mikroskopickou strukturu povrchu a krystalickou strukturu kovu v blízkosti povrchu.Silné povlaky jsou normálně porézní, takže k dosažení odolnosti proti korozi je často zapotřebí těsnící proces.Eloxované hliníkové povrchy jsou například tvrdší než hliník, ale mají nízkou až střední odolnost proti opotřebení, kterou lze zlepšit se zvětšující se tloušťkou nebo aplikací vhodných těsnících látek.Anodické filmy jsou obecně mnohem pevnější a přilnavější než většina typů barev a pokovování, ale také křehčí.Díky tomu je méně pravděpodobné, že prasknou a odlupují se v důsledku stárnutí a opotřebení, ale jsou náchylnější k praskání v důsledku tepelného namáhání.

Typy eloxování:

Eloxování je v průmyslu široce používáno již dlouhou dobu a lze jej shrnout do následujících klasifikačních metod:

Podle typu proudu existují: stejnosměrné eloxování, střídavé eloxování a pulzní eloxování, které může zkrátit dobu výroby k dosažení požadované tloušťky, vrstva filmu je tlustá, stejnoměrná a hustá a odolnost proti korozi je výrazně zlepšena .

Podle elektrolytu se dělí na: kyselinu sírovou, kyselinu šťavelovou, kyselinu chromovou, směsnou kyselinu a přírodní barevnou anodizaci roztokem organické kyseliny sulfonové.

Podle povahy filmu se dělí na: obyčejný film, tvrdý film (silný film), porcelánový film, světlá modifikační vrstva, polovodičová bariérová vrstva a jiná anodizace.

Aplikace stejnosměrné anodizační metody kyselinou sírovou je nejběžnější, protože má anodizační úpravu vhodnou pro hliník a většinu hliníkových slitin;vrstva filmu je silná, tvrdá a odolná proti opotřebení a po utěsnění lze dosáhnout lepší odolnosti proti korozi;Vrstva filmu je bezbarvá a průhledná, se silnou adsorpční kapacitou a snadno se barví;napětí zpracování je nízké a spotřeba energie je nízká;proces zpracování nemusí měnit napěťový cyklus, což přispívá k nepřetržité výrobě a praktické automatizaci provozu;kyselina sírová je pro lidské tělo méně škodlivá než kyselina chromová a nabídka je široká., nízká cena a další výhody.

Před výběrem procesu oxidace byste měli porozumět materiálu hliníku nebo hliníkové slitiny, protože kvalita materiálu a rozdíl ve složkách přímo ovlivní kvalitu hliníkového produktu po eloxování.Pokud jsou například na povrchu hliníku vady, jako jsou bubliny, škrábance, odlupování a drsnost, všechny vady budou i po eloxování odhaleny.Složení slitiny má také přímý vliv na vzhled povrchu po anodizaci.Například hliníková slitina obsahující 1-2 % manganu je po oxidaci hnědomodrá.S nárůstem obsahu manganu v hliníkovém materiálu se barva povrchu po oxidaci mění z hnědomodré na tmavě hnědou.Slitiny hliníku obsahující 0,6 až 1,5 % křemíku jsou po oxidaci šedé a bílošedé, pokud obsahují 3 až 6 % křemíku.Ty s obsahem zinku jsou opalizující, s obsahem chrómu zlaté až šedé v nestejnoměrných odstínech a s obsahem niklu bledě žluté.Obecně lze říci, že pouze hliník obsahující hořčík a titan obsahující více než 5 % zlata mohou po oxidaci získat bezbarvý, průhledný, jasný a čistý vzhled.

Po výběru materiálů z hliníku a slitin hliníku je přirozené zvážit výběr vhodného procesu eloxování.V současné době je v příručkách a knihách podrobně představena metoda oxidace kyselinou sírovou, metoda oxidace kyseliny šťavelové a metoda oxidace kyseliny chromové, takže je zbytečné je opakovat.Tento článek by rád krátce představil některé nové technologie, které se v současné době vyvíjejí v Číně, a také některé metody v cizích zemích.

1. Nová technologie eloxování byla vyvinuta v Číně

(1) Rychlá oxidace směsného roztoku kyseliny šťavelové a kyseliny mravenčí

Použití směsi kyseliny šťavelové a kyseliny mravenčí je proto, že kyselina mravenčí je silné oxidační činidlo, v takové lázni kyselina mravenčí urychluje rozpouštění vnitřní vrstvy (bariérové ​​vrstvy a bariérové ​​vrstvy) oxidového filmu, čímž se stává porézní vrstvou (tj. vnější vrstva oxidového filmu).Vodivost lázně může být zlepšena (tj. proudová hustota může být zvýšena), takže se může rychle vytvořit oxidový film.Ve srovnání s metodou čisté oxidace kyseliny šťavelové může toto řešení zvýšit produktivitu o 37,5 %, snížit spotřebu energie (spotřeba energie metody oxidace kyseliny šťavelové je 3,32 kWh/m2, tato metoda je 2 kWh/m2) a ušetřit elektřiny o 40 %.

Technologický vzorec je: kyselina šťavelová 4-5%, kyselina mravenčí 0,55%, třífázový AC 44±2 voltů, proudová hustota 2-2,5A/d㎡, teplota 30±2℃.

(2) Smíšená kyselá oxidace

Tato metoda byla oficiálně začleněna do japonského národního standardu v roce 1976 a byla přijata společností Japan North Star Nikkei Household Products Co., Ltd. Její charakteristikou je, že se fólie tvoří rychle, tvrdost, odolnost proti opotřebení a odolnost vůči korozi fólie jsou vyšší než u běžné metody oxidace kyselinou sírovou a vrstva filmu je stříbrně bílá, což je vhodné pro tisk a barvení produktů.Poté, co průmysl hliníkových výrobků mé země navštívil Japonsko, bylo doporučeno použití v roce 1979. Doporučený procesní vzorec je: H2SO4 10–20 %, COOHCOOH·2H2O 1–2 %, napětí 10–20 V, proudová hustota 1–3 A/d㎡ , teplota 15～30℃, doba 30 minut.

(3) Oxidace porcelánu

Oxidace porcelánu používá jako elektrolyty hlavně kyselinu chromovou, kyselinu boritou a šťavelan draselný a titaničitý a pro elektrolytickou úpravu používá vysoké napětí a vysokou teplotu.Vzhled filmové vrstvy je jako glazura na porcelánu, která má vysokou odolnost proti korozi a dobrou odolnost proti opotřebení.Vrstva filmu může být barvena organickými nebo anorganickými barvivy, takže vzhled má zvláštní lesk a barvu.V současnosti se nejvíce používá v hliníkovém nádobí, zapalovačích, zlatých propiskách a dalších výrobcích a je velmi populární mezi masami.

(4) Barevná oxidace národní obrany

Národní obranná oxidace barev se používá hlavně při dekoraci vojenských hliníkových výrobků, takže vyžaduje speciální ochranu.Oxidový film je vojensky zelený, matný, odolný proti opotřebení a odolný a má dobré ochranné vlastnosti.Postup je následující: nejprve se kyselina šťavelová oxiduje za vzniku zlatožluté filmové vrstvy a poté se eloxuje roztokem manganistanu draselného 20 g/l a H2SO41 g/l.Shenyang Aluminium Products Factory použila tento proces k výrobě vojenských kotlíků a kuchyňských potřeb.

(5) Vícebarevná oxidace

Navlhčete obarvenou, ale neutěsněnou vrstvu anodického oxidu kyselinou chromovou nebo kyselinou šťavelovou, aby se rozprostřel CrO3.Část povrchu barveného produktu po navlhčení CrO3 vybledne.Podle potřeby přidejte do jakékoli části produktu kyselinu šťavelovou nebo chrom.Smytí kyseliny může obecně zastavit reakci s obrázkem.Poté nabarvěte druhou barvu nebo opakujte postupy stírání CrO3, splachování, barvení atd. a podle potřeby se mohou objevit vzory jako květiny a obláčky.V současné době se nejvíce používá ve zlatých pohárech, pohárech na vodu, čajových krabičkách, zapalovačích a dalších výrobcích.

(6) Proces barvení mramorového vzoru

Oxidovaný produkt se nejprve obarví první základní barvou, vysuší a poté ponoří do vody s olejem plovoucím na hladině.Když ji zvednete nebo ponoříte, olej a voda přirozeně klesnou, takže vrstva filmu bude nepravidelně pruhovaná.Znečištěné mastnotou.Při přebarvení druhou barvou se části oxidového filmu, které jsou potřísněny mastnotou, nezbarví a části bez mastnoty se obarví druhou barvou a vytvoří nepravidelný vzor jako mramorový vzor.Tuto metodu lze vidět v článcích soudruha Zhou Shouyu ze státní továrny Yangjiang Knife Factory ve vlastnictví státu Guangdong ("Elektrické pokovování a povrchová úprava", č. 2, 1982).

(7) Chemické leptání a oxidace

Po mechanickém vyleštění a odmaštění jsou hliníkové výrobky potaženy maskovacím činidlem nebo fotocitlivým materiálem a po vysušení chemicky leptané (leptadlo fluorid nebo železitá sůl) za vzniku konkávně-konvexního vzoru.Po elektrochemickém leštění a eloxování představuje povrchový vzor se silným smyslem pro tělo, který je srovnatelný s povrchovým vzhledem nerezové oceli.Nyní se většinou používá ve zlatých perech, čajových krabičkách a zástěnách.

(8) Rychlá anodická oxidace při pokojové teplotě

Oxidace H2SO4 obvykle vyžaduje chladicí zařízení, které spotřebovává mnoho elektřiny.Po přidání kyseliny a-hydroxypropionové a glycerolu může být inhibováno rozpouštění oxidového filmu, takže oxidace může být prováděna při normální teplotě.Ve srovnání s běžnou metodou oxidace kyselinou sírovou lze tloušťku filmu zvýšit dvakrát.Doporučený vzorec procesu je:

H2SO4 150–160 g/l

CH3CH(OH)COOH 18 ml/l

CH2OHCHOHCH2OH 12 ml/l

Proudová hustota 0,8～12A/d㎡

Napětí 12-18 voltů

Teplota 18-22℃

(9) Metoda chemické oxidace (také známá jako vodivý oxidový film)

Odolnost filmu proti korozi je blízká odolnosti filmu eloxovaného kyselinou sírovou.Vodivý oxidový film má malý přechodový odpor a může vést elektřinu, zatímco anodický oxidový film H2SO4 nemůže vést elektřinu kvůli svému velkému přechodovému odporu.Odolnost vodivého oxidového filmu proti korozi je mnohem silnější než u pokovování mědí, stříbrem nebo cínem na hliníku.Nevýhodou je, že fóliovou vrstvu nelze pájet, lze použít pouze bodové svařování.Doporučený vzorec procesu je:

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

V posledních letech se povrchová úprava hliníkových materiálů mezinárodně rychle rozvíjí.Některé staré procesy, které stojí lidskou sílu, elektřinu a zdroje, byly reformovány a některé nové procesy a technologie byly široce používány v průmyslové výrobě. Zde jsou typické metody rizování:

(1) Metoda vysokorychlostní anodizace

Vysokorychlostní anodizační proces především snižuje impedanci elektrolytu změnou složení elektrolytického roztoku, čímž umožňuje vysokorychlostní eloxování s vyšší proudovou hustotou.Řešení starého procesu využívalo proudovou hustotu 1A/d㎡ k vytvoření filmu rychlostí 0,2 až 0,25 μ/min.Po použití tohoto nového procesního řešení, i když byla stále používána proudová hustota 1A/d㎡, mohla být rychlost tvorby filmu zlepšena.Zvýšení na 0,4 ~ 0,5 μ/min, výrazně zkrátí dobu zpracování a zlepší efektivitu výroby.

(2) Metoda typu Tomita (vysokorychlostní oxidace).

Metoda Tomita je mnohem kratší než starý proces a efektivitu výroby lze zvýšit o více než 33 %.Tato metoda je vhodná nejen pro normální anodický oxidový film, ale také pro oxidaci tvrdého filmu.

Má-li se vytvořit tvrdý film, dosáhne se toho snížením teploty roztoku a rychlost tvorby filmu je zhruba stejná jako rychlost uvedená v tabulce výše.Vztah mezi tvrdostí filmu a teplotou roztoku je následující:

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

(3) Rubínový film

Proces vytváření rubínového filmu na povrchu hliníku je nový proces.Barva filmu může být srovnatelná s barvou umělého rubínu, takže dekorativní efekt je vynikající a odolnost proti korozi a opotřebení je také dobrá.Vzhled různých barev lze připravit také různými typy oxidů kovů obsaženými v roztoku.Metoda procesu je následující: Nejprve použijte 15% kyselinu sírovou pro anodickou oxidaci, použitá proudová hustota je 1A/d㎡ a doba je 80 minut.Po vyjmutí může být obrobek ponořen do roztoků (NH4)2CrO4 různých koncentrací podle požadavků na barevnou hloubku, teplota je 40 ℃ a doba je 30 minut, hlavně aby se kovové ionty dostaly do porézního prostoru. zdroj otvoru pro anodický oxidový film.Poté přidejte hydrogensíran sodný (molekulární hmotnost 1 g), hydrogensíran amonný (molekulární hmotnost 1,5 g), teplota je 170 ℃, proudová hustota je 1A/d㎡, po výše uvedeném ošetření purpurově červený a blikající fluorescenční rubín film lze získat.Pokud je ponoření Fe2(CrO4)3, Na2CrO4, výsledný film je modrý s tmavě fialovou fluorescencí.

(4) Elektrolytické barvení metodou Asada

Elektrolytické barvení metodou Asada spočívá v tom, že se kationty kovů (soli niklu, soli mědi, soli kobaltu atd.) po eloxování elektrolýzou elektrickým proudem proniknou do spodní části dírek v oxidovém filmu, čímž se zbarví.Tento proces se v posledních letech rychle rozvinul, především proto, že může získat bronzové tóny a černou, které stavební průmysl vítá.Barva má velmi stabilní světlostálost a odolá i drsným povětrnostním podmínkám.Ve srovnání s metodou přirozeného barvení může tento proces šetřit elektrickou energii.Téměř všechny hliníkové profily pro stavebnictví v Japonsku byly barveny touto metodou.Tianjin, Yingkou, Guangdong a další místa v mé zemi také zavedly takovou technologii a kompletní sadu vybavení.Některé jednotky v Guangdongu byly také úspěšně testovány a aplikovány do výroby.

(5) Metoda přirozeného barvení

Metoda přirozeného barvení je dokončena jednou elektrolýzou.Existuje také několik typů roztoků, včetně kyseliny sulfosalicylové a kyseliny sírové, kyseliny sulfotitanové a kyseliny sírové a kyseliny sulfosalicylové a kyseliny maleinové.Protože většina metod přirozeného barvení používá organické kyseliny, oxidový film je relativně hustý a filmová vrstva má vynikající odolnost proti světlu, odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi.Ale nevýhodou této metody je: pro získání dobré barvy musí být složení materiálu z hliníkové slitiny přísně kontrolováno.