Требования к анодному покрытию по ГОСТ 9.303-84

Общая информация

Многим известно, что поверхность алюминия и его сплавов склона к пассивации, на ней образуется естественная оксидная пленка, которая очень тонкая и поэтому она не способна обеспечить должной коррозионной и механической защиты металла. Для повышения свойств коррозионной стойкости и механической прочности алюминия и его сплавов, поверхность металла подвергают анодному оксидированию, иначе говоря анодированию, в растворах кислот и щелочей, что повышает данные параметры в десятки, а при определенных условиях, и в сотни раз.
Помимо повышения коррозионной стойкости, анодное оксидирование также придает поверхности алюминия и его сплавам такие свойства как твердость, износостойкость, термостойкость, каталитическую активность, декоративный вид и др.

Как и все гальванические покрытия, анодирование алюминия подразделяется на несколько групп, которые имеют производственные сокращения, все они представлены ниже:

1. Твердое

– Ан. Окс. Тв. 2.
Электроизоляционное
– Ан. Окс. Из. 3.
Защитное
– Ан. Окс. 4.
Эматаль
– Ан. Окс. Этм. 5.
Цветное
– Аноцвет 6.
Защитно – декоративное
, наполненное красителем – Ан. Окс. (цвет красителя) 7.
Наполнение в хроматном растворе
– Ан. Окс. Нхр. 8.
Эматаль, наполненное красителем
– Ан. Окс. Эмт (цвет красителя)

Отличительной особенностью твердого анодно – оксидного покрытия, является то, что покрытия должны иметь толщину не менее 40 мкм. Такая толщина покрытия придает поверхности алюминия высокую твердость, износостойкость и антифрикционные свойства. Также не менее важно, что при большой нагрузке и деформации, покрытие хоть и растрескивается, но не отслаивается.

Электроизоляционными свойствами обладают все представленные группы анодно – оксидных покрытий алюминия и его сплавов. Но электроизоляционное анодирование обладает важной особенностью: покрытие получается беспористым, толщина пленки за-за этого небольшая, до 0,4 мкм. В связи с этим, наибольшее применение данное покрытие пользуется в радиоэлектронной промышленности.

Защитные и защитно – декоративные покрытия анодирования алюминия обладают рядом характерных свойств: покрытия являются прозрачными или полупрозрачными (снежно – белого цвета), достаточно пористыми, имеют хорошие защитные свойства, твердость сравнима с твердостью корунда, жаростойкость до 2000 о С и не отслаивается от металла, также легко окрашивается, хорошо сохраняя фактуру металла и чистоту цвета красителя.

Эматаль-покрытия – это защитно – декоративные непрозрачные анодно – оксидные покрытия, имеющие молочно-эмалевый вид. Такие покрытия отличаются высокой коррозионо-, износо-, термостойкостью, обладают хорошими электроизоляционными свойствами. Они коррозионностойки в пищевых средах и таких средах, как ацетон, нефтяные масла, спирты, минеральные и растительные жиры. Эматаль-покрытие легко поддается окрашиванию, несмотря на то, что имеет пористость сравнительно меньшую, чем у других анодно-оксидных покрытий.

Анодирование в хроматном растворе используется в основном при анодном оксидировании алюминиевой проволоки, тонкой ленты и т.п. Получаемое покрытие обладает малой пористостью, хорошо сохраняет блеск полированной поверхности, практически не изменяет размеры детали, также обладает высокими защитными свойствами и эластичностью. Стоит обратить внимание, что покрытие получается бесцветным, имеющее небольшую толщину, до 5-6 мкм.

Применение анодного оксидирования деталей

Анодирование применяют для декоративной отделки изделий из алюминия и его сплавов, эмалеподобных покрытий на алюминии и некоторых его сплавах, а также используют для защиты от коррозии магниевых сплавов, повышения антифрикционных свойств титановых сплавов, для покрытия деталей радиоэлектронной аппаратуры из ниобия, тантала и др., в самолёто-, ракето- и приборостроении, радиоэлектронике.

Сразу после механической обработки алюминий взаимодействует с кислородом воздуха, поэтому при нормальных условиях поверхность всегда покрыта тонкой оксидной пленкой. Структура пленки и ее состав зависят от воздействия атмосферных явлений. Но алюминий всегда имеет оксидную пленку толщиной 2-3 нм. Эта пленка защищает металл от дальнейшего окисления и обладает превосходной электропроводностью. Оксидная плёнка образуется на чистом алюминии, при комнатной температуре и имеет аморфную структуру (не кристаллическую) и поэтому не является хорошей коррозионной защитой.

Анодирование алюминия.

Особенностью алюминиевых сплавов является наличие на поверхности окисной пленки Al2O3, которая образуется на воздухе ввиду того, что алюминий обладает значительным электроотрицательным потенциалом. Эта пленка сообщает металлу некоторую пассивность, но не предохраняет от коррозии ввиду малой толщины (5-20 мкм) и высокой пористости. Лучший способ защиты алюминия от коррозии – создание на поверхности искусственных оксидных пленок значительной толщины – это оксидирование алюминия, которое может осуществляться химическим способом или электрохимическим (анодирование).

При анодировании оксидная пленка образуется в результате анодного окисления и хорошо защищает металл от атмосферной коррозии, служит грунтом под лакокрасочные покрытия, хорошо окрашивается.

При анодировании можно получать окисные покрытия с заданными свойствами: электроизоляционные, токопроводные, пористые, пластичные, твердые и др. Свойства покрытия обусловлены видом сплава, составом электролита и режимом процесса.

Анодирование алюминия проводят в сернокислом, хромовокислом, щавелевом и сульфосалициловом электролитах.

При анодировании в сернокислом электролите пленки обладают высокой адсорбцией и коррозионной стойкостью. Это наиболее экономичный и доступный электролит анодирования, но процесс требует охлаждения и кислотоупорной футеровки ванн. В серной кислоте не рекомендуется проводить анодирования деталей с узкими зазорами, клепаными соединениями, от которых трудно отмыть кислоту.

Хромовокислый электролит рекомендуется для анодирования деталей сложной формы. Его достоинство – сохранение чистоты обработки поверхности и размеров деталей при анодировании, высокая эластичность пленок, коррозионная стойкость без дополнительной обработки. Недостатки анодирования в этом электролите: высокая стоимость реактивов, необходимость нагрева, сложность контроля.

Анодирование в щавелевокислом электролите проводят для получения электроизоляционных покрытий различной степени окраски в зависимости от толщины пленки: серебристый цвет при толщине 5мкм (t = 25 0 C), желтый – при толщине 15мкм (t = 40 0 C), коричневый – 100мкм (t = 50 0 C). Содержание щавелевой кислоты при анодировании: 40 – 60 г/л, температура 15 – 25 0 С, анодная плотность тока 2,5 – 5 А/дм 2 , время выдержки 90 – 120 минут, при этом напряжение на ванне достигает 120В.

Анодирование с окраской в различные цвета

Для нанесения покрытия Ан.Окс. на алюминиевые деформируемые сплавы анодирование проводят в электролите, содержащем 170 – 200 г/л серной кислоты при температуре 15 – 23 0 С, ДА = 0,5 – 2 А/дм 2 , напряжении на ванне 10 – 20 В. Продолжительность процесса анодирования зависит от дальнейшей обработки: с уплотнением хроматами — 30 – 50 минут, с последующим окрашиванием после анодирования органическими красителями – 60 – 80 минут.

Наполнение анодно-окисных покрытий

Анодно-окисные покрытия, которые применяют для защиты от коррозии, подвергают наполнению в растворе бихромата калия, бихромата натрия или в горячей воде в зависимости от их назначения. Эти покрытия являются хорошей основой для нанесения лакокрасочных покрытий, клеев, герметиков и т. п.

Для придания деталям декоративного вида анодно-окисные покрытия перед наполнением окрашивают адсорбционным способом в растворах различных красителей или электрохимическим способом в растворах солей металлов.

В чем различия между покрытиями Ан.Окс.хр и Ан.Окс.нхр?

За последние несколько лет мы часто встречались с вопросами от клиентов и темами на форумах «В чем разница между Ан.окс.хр и Ан.окс.нхр?»

Пользователи на форумах отвечали на этот вопрос самыми разнообразными теориями и ложными суждениями.

Вот некоторые из них (цитируем):

1) Обозначение анодного оксидирования с наполнением в хроматах Ан.окс. хр является устаревшим. В настоящее время согласно ГОСТ 9.306-85 покрытие должно обозначаться шифром Ан.окс.нхр.

2) Разница — в результатах: есть полное закрытие поры или нет

3) Ан.окс.хром.- это обычное анодирование дюралюминов типа Д16 в серной кислоте с последующим наполнением окисной пленки в растворе хромпика. Используется как декоративное и антикоррозионное покрытие.

Ан.окс.нхр — это твердое анодирование дюралюминов типа Д16 Для образования толстой твердой окисной пленки используется специальная низкотемпературная ванна. Применяется для увеличения износостойкости дюралюминевых деталей в авиации (гильзы цилиндров, шкивы клиноременные и пр.)»

4) В первом случае цель — получение СПЛОШНОЙ защитной плЁнки на поверхности. А «нхр» — насыщение поверхностного слоя с целью УВЕЛИЧЕНИЯ ТВЁРДОСТИ!

Мы от этих теорий немного подустали и решили окончательно ответить на данный вопрос!

Патинирование алюминия в домашних условиях

Пожалуй, у каждого дома непременно найдется какая-нибудь вещичка или изделие из алюминия, которые уже потеряли свой презентабельный внешний облик, но вам очень хотелось бы им вернуть былую красоту с неизменно привлекательным видом античной старины. Как же тогда быть? Предлагаем вам сделать патинирование алюминия в домашних условиях самостоятельно, не прибегая к профессиональной помощи специалистов. Давайте рассмотрим данный процесс подробнее, чтобы вы четко представляли, что же вам придется делать. А это сложно? Чаще всего «состаривание» алюминиевых изделий практически ничем не сложнее, а порой даже и не легче, чем и других металлов. А все лишь потому, что алюминий прекрасно принимает всевозможные цветовые тона при электрохимическом оксидировании, или, иначе говоря, анодировании. В результате чего, на поверхности такого изделия образуется особая пленочка, предотвращающая появление коррозии металла, тем самым, придавая эстетический шарм готовому изделию. Если же подобный способ вы посчитаете слишком сложным для вас, то можно воспользоваться и более простыми, например, самой обыкновенной тушью для рисования, черным лаком на основе спирта или же мелко раскрошенным графитом и другими окрашивающими специализированными средствами. После подобных методов необходимо всего-навсего лишь протереть «состаренную» безделушку керосином. Нехитрый метод патинирования Прочитав все вышеуказанные способы, вы так и не смогли выбрать – как же лучше всего вам «состарить» ваше новое алюминиевое изделие, тогда скорее прочтите этот несложный способ, позволяющий сделать патинирование алюминия в домашних условиях, с использованием простых подручных средств, которые стоят буквально копейки. Для этого вам понадобится – готовую вещичку из алюминия тщательно протереть намоченным в ацетоне небольшим кусочком ткани, чтобы удалить все возможные «жирные» пятна или въевшуюся грязь, которые имеются на поверхности. После того, как все очистится и хорошенько подсохнет, вам обязательно нужно будет смочить изделие каким-нибудь растворителем, к примеру, «Уайт-спирит» или каким-либо другим, который вы сможете найти дома, или купить в магазине хозяйственных товаров. Затем обожгите заготовку паяльной лампой. Но, помните! Чем больше растворителя вы используете непосредственно на самом изделии, тем темнее впоследствии получится патина, образующаяся в результате его сгорания на поверхности под воздействием паяльной лампы. Если же вы хотите получить еле заметные следы потемнения, то лучше всего растворитель наносить с помощью кисти с грубой щетиной. А для того, чтобы получить очень темный оттенок, изделие необходимо поместить полностью непосредственно в растворитель. При этом на выпуклых местах необходимо будет удалить его излишки, чтобы в углублениях оставались небольшие скопления вещества. Работая таким способом, изделие устанавливают в горизонтальное положение, чтобы растворитель не потек туда, куда не нужно. Паяльной лампой нужно будет обжигать несколько минут, равномерно перемещая огонь, чтобы не получилось чрезмерного перегревания, от которого ваше алюминиевое изделие может просто-напросто расплавиться

После полного остывания изделия, понадобится также осторожно осветлить его выпуклые части. Для этого нужно будет протереть их ватным диском, смоченным в масле для смазывания швейной машинки, в которое добавили мельчайшую стружку абразивного порошка

Потом насухо вытереть чистой сухой тряпочкой, чтобы удалить все остатки от абразива. Вид и продолжительность эффекта от такого метода, позволяющего сделать патинирование алюминия в домашних условиях, ничем не хуже, чем от химических способов. А самое главное, намного безопаснее – вы не пострадаете от кислоты. Подведем итоги Алюминий представляет собой замечательный по пластическим качествам металл, который очень удобно использовать в создании различных декоративных частей интерьера. Но новизну таких изделий порой хочется заменить приятной глазу «стариной». А как это сделать, мы с вами узнали из этой статьи – патинирование алюминия в домашних условиях.

Сравнение свойств Ан.Окс.хр и Ан.Окс.нхр:

Самое главное — свойства этих видов анодирования. Оформим их для удобства в виде таблички:

Анодирование в домашних условиях

Самостоятельное анодирование практически всегда осуществляется по холодной методике. Такой же технологии придерживается и большинство компаний, предоставляющих подобные услуги. Холодной методика называется из-за того, что в процессе создания пленки нет нужды в высоких температурах: рабочий диапазон температур колеблется между -10 и +10 градусов по Цельсию.

Достоинства холодного анодирования:

1. Поверхностный слой получается достаточно толстым благодаря тому, что скорость роста и растворения оксидной пленки с ее наружной и внутренней стороны различаются.
2. Пленка выходит очень прочной.
3. Обработанный металл отличается высокой стойкостью к коррозии.

Единственный недостаток методики состоит в сложности дальнейшей окраски металла материалами, основанными на органике. Однако металл, вне зависимости от его характеристик, в любом случае получает окраску естественным образом. Цвет может различаться от оливкового, до черного или сероватого.

Для проведения работ понадобится следующее:

• ванны (алюминиевые емкости для анодирования, а также пара стеклянных или пластиковых – для изготовления растворов);
• алюминиевые соединительные провода;
• источник напряжения на 12 Вольт;
• реостат;
• амперметр.

Приготовление раствора

Как уже говорилось выше, основной электролит для анодирования – серная кислота. Однако вне пределов производственного помещения использование такого электролита опасно. Поэтому в домашних условиях обычно используют соду.

Приготовление раствора:

1. Приготавливаем 2 раствора – содовый и соляной. Компоненты засыпаем в емкости с дистиллированной теплой водой в пропорции 1 к 9.
2. Хорошо перемешиваем раствор и даем ему настояться.
3. Сливаем раствор в другую емкость таким образом, чтобы туда не попал содовый осадок. От чистоты раствора в значительной степени зависит результат анодирования.

Анодирование

Прежде всего, нужно подготовить деталь. Задача подготовительного процесса — очистить, отшлифовать и обезжирить поверхность перед анодированием. Если на изделии не убрать видимые дефекты, полученная пленка не сможет их скрыть, так как ее толщина не превышает 1/20 миллиметра. Прямо перед анодированием смешиваем оба раствора в одной посуде.

Емкость для анодирования должна быть достаточно объемной, чтобы в нее можно было полностью погрузить деталь. Кроме того, деталь должна быть зафиксирована так, чтобы не касаться дна посуды. Для этого можно использовать стойку или любой другой вариант – на личное усмотрение. Также нужно вдумчиво подойти к вопросу крепления детали, так как после анодирования в местах фиксации останутся следы.

Ток подается, по крайней мере, 30 минут. На необходимость завершать анодирование указывает изменение цвета детали. Когда деталь готова, напряжение отключаем, а металл извлекаем из ванночки.

После изъятия тщательно промываем заготовку. Чтобы результат был качественным, на 15 минут кладем металла в марганцевый раствор. Затем вновь промываем деталь сначала в теплой, а затем в холодной воде. Далее высушиваем металл. Если технология не нарушена, изделие приобретет светло-серую тональность. На качественно проделанную работу указывают равномерный цвет поверхности, отсутствие потеков и пятен.

Завершающая стадия анодирования – закрепление пленки. Необходимо закрыть микроскопические поры, имеющиеся в пленочном покрытии. Для этого кладем металл в емкость с дистиллированной водой и кипятим в течение получаса.

По желанию можно также покрасить или отлакировать металлическую поверхность. Лакокрасочный слой наносится методом погружения.

Итак, анодирование алюминия может осуществляться разными способами. Однако лишь холодная обработка металла содовым и соляным растворами доступны в домашних условиях. Также стоит заметить, что при соблюдении технологических требований вне зависимости от вида раствора отсутствует существенная разница в качестве полученных поверхностей.

Назначение покрытий Ан.окс.хр и Ан.окс.нхр:

Исходя из свойств электролита, можно сделать вывод, что

• Анодно оксидирование в хроматном электролите (Ан.окс.хр) рекомендуется для деталей, имеющих клепаные и сварные соединения и деталей сложной конфигурации. Покрытия, получанные в этом растворе, имеют повышенную эластичность и плотность, однако их износостойкость и твердость ниже, чем оксидов, полученных в серной кислоте. При толщине 5 мкм пробивное напряжение составляет 200В. Вследствие малой пористости покрытия, полученные обработкой в хроматном растворе, не окрашивают органическими красителями. Рекомендуется для изделий с требованием к блеску поверхности.

• Для всех прочих деталей рекомендуется Анодирование с наполнением в хроматах (Ан.окс.нхр).