Анодирование и гальваника в чем разница

3 способа анодирования металла

Защищать металлические изделия от агрессивного воздействия внешней среды можно по-разному. В том числе покрытием красками на масляной, глифталевой, пентафталевой, полиэфирной и эпоксидной основе – с разной степенью адгезии и разной долговечностью. Но ничто не сравнится с анодированием — таким методом защиты, как создании с помощью электрохимического процесса защитной оксидной плёнки. Анодирование также называют — анодным оксидированием.

Оксидировать можно практически все металлы и сплавы, кроме чистых железа и меди. Связано это с тем, что эти два металла образуют сразу два оксидных соединения на своей поверхности. Как бы конкурирующих друг с другом, и потому это плохо сказывается и на прочности самой оксидной плёнки, и на её адгезии (то есть связанностью) с поверхностью.

Откуда появился сам термин

При электрохимическом создание оксидной плёнки на поверхности металлов деталь/изделие опускают в ванну с электролитом. Чаще всего это раствор кислоты. Электролиты электропроводны (что ясно из самого названия). Когда через раствор пропускают постоянный ток (это важно, чтобы ток постоянно шёл в одном направлении!), на катоде выделяется водород, а на аноде – кислород, с помощью которого образуется оксидный, то есть окисленный целенаправленно, слой с заранее заданными свойствами, зависящими от силы тока и концентрации раствора кислоты. А так как эта деталь в системе «катод-электролит-деталь» является анодом, то и создание защитной плёнки назвали «анодированием». Или «оксидированием».

Варьируя силу тока и использование специальных добавок-присадок, можно добиться практически любой окраски анодированного покрытия.

Что дает анодирование

Чем-то анодирование похоже на гальванические процессы, возникающие во время хромирования или оцинковки стали. Но есть существенная разница: исключено использование посторонних веществ, пусть даже похожих по свойствам и химическому составу. Оксидирование ведётся на основе самого металла, подвергаемого электрохимическому воздействию.

При анодировании процесс поддаётся регуляции, оксидному слою придаются заранее заданные свойства, а результатом служит прочность оксидируемого участка.

Лучше всего защитный слой в результате анодирования образуется на таких металлах, как алюминий, титан, сталь, тантал. Главное же требование к технологии, чтобы металл имел только один оксид с высокими адгезивными свойствами.

Но для обеспечения адгезии нужна пористая структура, которая обеспечит соприкосновение рабочей смеси с чистым металлом поверхности, что значительно ускоряет процесс оксидирования.

Получается, что при электрохимическом процессе могут образовываться два типа оксидных защитных покрытий, отличающиеся как назначением, так и строением.

Впрочем, созданием защитных слоёв процесс анодирования не ограничивается. Применяя разные материалы и меняя уровень напряжения, можно получить разные оттенки анодированной плёнки. Чем активно пользуются дизайнеры при оформлении интерьеров, когда облицовочным материалом служит алюминий.

Устройства, оборудование, реактивы

В промышленных масштабах анодирование делается в растворах серной кислоты разной концентрации. Они обеспечивают как большую скорость процесса, так и заданную глубину оксидной плёнки. Применение автоматики позволило полностью автоматизировать этот достаточно вредный для здоровья процесс.

Самыми трудными, экологически опасными операциями при обработке металлов анодированием являются процессы загрузки и выгрузки деталей в ванны. Поэтому на качество работы приводных механизмов для этого всегда обращается особое внимание.

Исторически сложилось так, что все производственные процессы связаны с потреблением переменного тока – который совершенно не годится для процессов анодирования. Для того, чтобы ток был постоянным (то есть текущий в проводниках только в одном направлении, применяют выпрямители с достаточным запасом мощности. Оптимальная мощность для промышленных выпрямителей, связанных с процессами оксидирования – 2,5 киловатта. А для обеспечения получения анодированной плёнки разных цветов и оттенков для таких выпрямителей монтируют бесступенчатую систему подачи мощности.

Способы анодирования

Образование на металлах оксидной плёнки зависит от выбранной технологии со всеми её факторами вроде типа электролита, мощности подаваемого тока, поверхности детали-анода. Универсальность раз и навсегда отработанных методов позволяет проделывать процесс анодирования даже в домашних условиях – нужно только владеть технологиями, от которых будет зависеть цвет получаемой оксидной плёнки. Минимизировать вред для здоровья от испарений кислот вряд ли получится, вряд ли в условиях домашней мастерской можно обеспечить герметичность ванны, эффективную систему вытяжки и фильтрации воздуха..

Среди разных видов анодирования популярен процесс нанесения цветной оксидной плёнки. Популярность его связывается не только с декоративностью получаемого покрытия, но и с разной степенью его прочности, которая зависит от цвета.

Теперь о методах, вынесенных в заголовок материала, а именно:

Тёплый метод

В большинстве случаев используется как промежуточный, ибо получаемые на его основе оксидные плёнки не стойки к воздействиям.

Холодный метод

При холодном методе скорость образования анодированной плёнки выше скорости растворения металла на катоде, что обеспечивает высокую прочность получаемого защитного слоя. Но обязательно требование поддержания температуры раствора электролита на уровне не выше 5⁰С, что и дало название методу. Так как температура раствора в ванне в её середине всегда выше, чем у бортов, необходимо обеспечить циркуляцию раствора.

Твёрдое анодирование

Самая лучшая для высокого качества покрытия на стали. Такой способ анодирования применяют в аэрокосмической промышленности, где часто требуются запредельные нагрузки на узлы и агрегаты. Особенность метода — применение сложных по составу электролитов, а рецептура таких составов защищена патентами с международной регистрацией.

Преимущества анодированных поверхностей

Анодирование разных металлов

Нержавеющая сталь

Самый трудный для анодирования объект из-за своей химической инертности. Чтобы получить на ней оксидированную поверхность, нержавейку предварительно подвергают процедуре никелирования. Хотя сейчас ведется активная разработка специальных диффузионных паст, на которых оксид будет образовываться без никелевой «подушки».

Оксидированию поддаётся плохо, а там, где это требуется, применяют дорогие соли в качестве присадок к электролитам или используют не экологичные фосфатные или оксалатные растворы. На практике этот процесс применяют крайне редко.

Титан

Металлические изделия из титана проходят обязательную процедуру оксидирования, из-за того, что нанесение оксидной плёнки на 15-28% увеличивает износостойкость верхнего слоя изделий из титана. А также дополнительно придаёт изделиям декоративность, кардинально меняя цвет. Титан очень нетребователен к составу кислот для электролитических реакций – подойдёт практически любая.

Серебро

Для создания оксидной плёнки на серебре, применяют серную печень – сплав порошкообразной серы с поташом при сильном нагревании без присутствия воды. Впрочем, такой метод нанесения оксидных плёнок применяют и для бронзы, где получаемая плёнка называется искусственной патиной. На серебре обработка таким реактивом способна дать синий и фиолетовый цвета. Но без изменения свойств серебра как металла.

Анодирование алюминия

Оксидирование этого металл даёт самые широкие возможности с широчайшей сферой применения. Есть много способов образования на поверхности этого металла оксидов, более половины из них связаны с получением цветных ярко окрашенных, поверхностей.

Заключение

Анодное оксидирование — универсальный метод защиты многих металлов, а также технологией, позволяющей приготовить металлы к прочной окраске, когда оксидные плёнки бывают пористыми. Анодирование также придает поверхностям дополнительные декоративные свойства. А доступность многих материалов и оборудования позволяет, при обеспечении минимальных мер безопасности, делать анодирование металлов в кустарных условиях.

Источник

Анодирование и гальваника в чем разница

Покрытие стальных деталей цинком — простой, доступный и эффективный способ предохранения их от ржавчины. Можно, нарастив толстый слой этого металла, восстановить размеры изношенной детали. То, что хочу предложить, настолько просто, что этим методом сможет воспользоваться каждый, даже с «двойкой» по химии.

Купите в автомагазине немного готового электролита для кислотных аккумуляторов. Соберите у друзей старые батарейки. Цинк, который нам понадобится, лучше взять из дешевых батареек старого типа. Крепким ножом надрежьте цинк и осторожно снимите его, как кожуру с апельсина, хорошенько промойте водой.

Налейте в стеклянную банку полстакана электролита и засыпьте в него «кожуру» Тут же начнется реакция, в результате которой образуется раствор сульфата цинка (он-то нам и нужен), а также водород. Газ этот легко воспламеняется, а его смесь с воздухом (так называемый гремучий газ) может взорваться. Так что от греха подальше выставьте банку на улицу и гоните от нее курильщиков! (Если лень возиться с кислотой, попробуйте найти сульфат цинка в магазинах химреактивов.)
Чтобы реакция не проходила слишком бурно, засыпайте обрезки небольшими порциями. По мере растворения добавляйте цинк до тех пор, пока он не перестанет реагировать с кислотой (кислоту вы должны израсходовать полностью!).
Деталь, на которую собираетесь нанести покрытие, очистите от грязи и ржавчины и тщательно обезжирьте. Если собираетесь получить блестящее декоративное покрытие, отшлифуйте и отполируйте наружные поверхности предмета облагораживания, а не приведете его в порядок — наносимый металл в точности повторит неказистый рельеф Не удается снять всю ржавчину?

Во время гальванического процесса металл анода (кусочек цинка) переносится на катод (деталь). Анод растворяется, и его приходится периодически менять. Следите, чтобы в электролит был погружен только цинк, но не провод, к которому он прикреплен — иначе раствор загрязнится медью, и коррозионная стойкость покрытия может резко ухудшиться.

Большие детали можно защитить от коррозии так. Сделайте анод: обмотайте пластину цинка ватой или марлей, смоченной в полученном нами растворе, и подключи те его к «плюсу» зарядного устройства, «минус» — к детали. Если участок невелик и работать будете недолго, можно воспользоваться аккумулятором. При оптимальной величине тока получается покрытие серого цвета. Получилась рыхлая черная поверхность — убавьте ток, светлая — увеличьте Обычно хватает тока силой 0,5-1 А. Готовую деталь хорошо промойте водой, а если изготовили раствор сульфата цинка с помощью серной кислоты, предварительно ополосните раствором питьевой соды При желании покрытие можно отполировать.

Точно так же восстанавливаются размеры изношенной детали. Например, разболталось отверстие в картере под подшипник. Само отверстие, конечно же, покрыть цинком не удастся — алюминий вообще не так-то просто чем либо покрыть. Зато можно оцинковать наружную обойму подшипника. Чтобы рабочий раствор не попал внутрь, к шарикам и сепаратору, закройте подшипник с двух сторон резиновыми прокладками, а поверх них пластинами из диэлектрика, например из текстолита. Металлические пластины использовать для этой цели не стоит. На них тоже будет осаждаться цинк, и вам не хватит бэушных батареек для пополнения его запасов. Весь этот «бутерброд» стяните болтом и подведите к подшипнику «минус».

Таким же образом можно покрывать детали медью. Как декоративное или антикоррозионное это покрытие использовать, конечно же, нельзя, но для наращивания размера — несомненно. Во-первых, не понадобится возиться с кислотой. Медный купорос (он же сульфат меди, из которого приготавливается раствор) продается в хозяйственных магазинах. А во-вторых, не понадобится никаких поисков и расковыривания батареек для анода Используйте медную пластину или пучок медных проводов Растворите максимальное количество медного купороса в воде. Силу тока подбирайте так же, как и при цинковании.

Алюминий по праву остается популярным материалом для домашнего мастера. Легкость, достаточная прочность, простота обработки, коррозионная стойкость — вот его основные достоинства. Единственные его недостатки — трудность окрашивания в домашних условиях и образование неравномерного налета в виде серых пятен.

Для защиты и окраски алюминия применяют анодирование (анодное оксидирование) — создание на поверхности алюминия тонкого и прочного поверхностного пассивного слоя, препятствующего дальнейшей коррозии металла. Анодированный алюминий имеет ровный светло-серый цвет. Эта же пленка легко окрашивается в любой цвет при помощи обычных анилиновых красителей. (Анилиновые красители применяются для окраски тканей).

В промышленных условиях анодирование проводят в 20% серной кислоте. Но в домашних условиях работать с ней крайне неудобно да и опасно.

К счастью, существует и другой способ анодирования — в растворе углекислого натрия (питьевая сода) и хлористого натрия ( пищевая соль).

Растворы готовят отдельно друг от друга. Для получения насыщенных растворов берут избыточное количество соды и соли, и растворяют их в чистой воде, желательно дистиллированной (продается в магазинах автозапчастей для заливки в аккумуляторы). Соду и соль растворяют в теплой воде, в течении получаса, постоянно перемешивая раствор. Раствора соды потребуется примерно в 9 раз больше, чем раствора соли. Растворы готовят в стеклянной или пластиковой посуде.

После того, как вещества перестанут растворяться, раствор отстаивают 10-15 минут, сливают с осадка нерастворенного вещества и фильтруют. Любая неоднородность в растворе может повлиять на равномерность покрытия алюминиевой детали.

Ванна для анодирования должна быть также алюминиевой. Если такой ванны нет, можно воспользоваться и пластиковой, но ее дно и желательно стенки необходимо покрыть листами алюминия. Можно вырезать из листа алюминия выкройку, как для коробки и согнуть импровизированную «ванну». Смысл этого — в обеспечении равной плотности тока при анодировании со всех сторон детали. К листу алюминия присоединяют провод (так же алюминиевый).

Деталь, предназначенную для анодирования, измеряют, с целью определить площадь ее поверхности, тщательно очищают мелкой наждачной шкуркой, обезжиривают ацетоном. К детали прикрепляют провод, в месте, которое не будет потом видно. Иногда специально для этого оставляют контактный лепесток, который удаляют после анодирования.

В ванну заливают 9 объемных частей раствора соды и одну часть раствора соли. Раствор тщательно перемешивают. Провод от ванны присоединяют к «минусу» свежезаряженной аккумуляторной батареи. (можно использовать и сетевой источник питания).

Источник

Анодирование алюминия

Анодирование (электрохимическое оксидирование) алюминия и его сплавов с использованием современного оборудования и технологий. Черное, зеленое, голубое, белое анодирование.

Подготовка деталей к гальванической обработке и последующая чистовая обработка. Для оформления заказа необходимо направить в наш адрес чертежи изделий и количество. Стоимость анодирования алюминия рассчитывается исходя из площади поверхности обрабатываемых деталей. Качество гальваники Вы можете оценить, заказав обработку пробной партии изделий.

Теория анодирования алюминия

Анодирование — это процесс электрохимического оксидирования алюминия. Анодирование один из самых распространенных методов гальванической обработки. Процесс анодирования позволяет в широких пределах изменять качество поверхности обрабатываемой детали таких как коррозионная стойкость, электропроводные свойства, твердость, износостойкость и т. д. При анодном оксидировании происходит образование оксидной пленки и ее растворение электролитом. Для получения качественных анодных пленок на алюминии подбирают электролиты и режимы электролиза при которых скорость формирования пленки выше скорости ее растворения. В качестве электролитов используются растворы серной, хромовой, щавелевой и других кислот и их смесей.

В основном используется сернокислый электролит. Защитные пленки, полученные при использовании данного электролита, обладают высокими защитными и декоративными свойствами, высокой прочностью и хорошо окрашиваются. Не целесообразно использование сернокислого электролита только для обработки деталей сложной конфигурации или мелких претензионных деталей. Такие детали, а также сопряженные (сваренные, склепанные) детали анодируют в хромоксидном электролите.

Анодирование в хромоксидном электролите более трудоемко и менее экономично по сравнению с сернокислым анодированием. Процесс требует более высокого напряжения и строгого соблюдения температурного режима.

Электрохимическое оксидирование в щавелевых электролитах позволяет получать на алюминии и его сплавах толстые пленки с повышенными электроизоляционными качествами, кроме того цвет покрытия – от светло-желтого до коричнево-желтого позволяет использовать такие электролиты для декоративной обработки изделий.

Твердое анодирование

При твердом или глубоком анодировании толщина оксидных пленок на алюминии или его сплавах составляет от 40 до 300 мкм. Такие пленки имеют повышенную твердость, износостойкость и жаропрочность. Электро- и термоизоляционные свойства обработанных материалов также значительно превышают характеристики исходного металла. Недостатком твердых анодных покрытий является хрупкость, возрастающая с ростом толщины покрытия – детали, подвергающиеся ударным нагрузкам обрабатывать таким образом нецелесообразно. Твердость пленок зависит от материала, на чистом алюминии она выше – до 15ГПа, на техническом алюминии до 5,2 ГПа, на АЛ9 – 4,8 ГПа. Твердое анодирование проводится в сернокислых электролитах (раствор 17-30%). На деталях, подвергающихся твердому (толстостенному) анодированию недопустимо наличие острых кромок, выступов, заусенцев и т. д.

Источник

Технология анодирования металла, способы покрытия

Анодирование: специфика и назначение технологии. Характеристика оборудования для выполнения анодирования. Виды выполнения работ: холодный, теплый и твердый методы. Преимущества анодированного металла. Особенности обработки различных металлов.

Анодирование металла – это электрохимический процесс создания защитной оксидной пленки, которая защищает поверхность металла от воздействия окружающей среды. Отсюда и другое название, которое лучше всего отражает суть – анодное оксидирование. Технологию покрытия используют для обработки не только стали, но и большинства цветных металлов. Исключениями являются железо и медь. Данные элементы характеризуются образованием сразу двух оксидных соединений – это негативно сказывается на целостности пленки и ее адгезии к базовой поверхности.

За период развития анодирования было разработано несколько способов осуществления работ. Все они будут подробно рассмотрены в данной статье.

Специфика и назначение процесса

По своей сути процесс анодирования напоминает гальваническую обработку стали. Основное отличие состоит в том, что при гальваническом способе в качестве защитного покрытия выступают составы на основе цинка или хрома. При анодировании стали не используются вспомогательные составы, а защитная пленка образуется непосредственно из материала обрабатываемой поверхности.

Оксидная пленка естественного происхождения, которая образуется в процессе эксплуатации деталей, не отличается толщиной и стойкостью покрытия. При анодировании процесс образования слоя поддается регулировке. В результате окисленный участок не разрушается, а становится прочнее.

Существует два типа оксидных пленок, которые отличаются строением и назначением:

Анодированные поверхности используют не только в качестве защитного слоя. Современные дизайнеры активно используют оксидированный алюминий в качестве отделочного элемента интерьера. Существует возможность изменения оттенка защитного слоя: от жемчужного до золотистого в зависимости от применяемых материалов и уровня напряжения.

Применяемые устройства и оборудование

Все оборудование можно разделить на три вида:

В процессе выбора подходящей установки необходимо принимать во внимание следующие особенности:

Бесступенчатая регулировка будет после формирования защитного слоя средней толщины, когда для сохранения уровня тока будет необходимо плавно увеличивать напряжение.

Способы анодирования

Существует несколько видов анодирования стали. Наиболее любопытным является цветное анодирование, которое изменяет исходный цвет детали.

Возможны варианты изменения оттенка даже без погружения в раствор электролита. Известны 4 вида цветного оксидирования:

Рассмотрим основные методы выполнения работ.

Теплый метод

Недостатками покрытия являются низкая прочность и устойчивость к коррозии. При нарушении технологии слой можно стереть, проведя по нему рукой. По этой причине теплое анодирование применяется в качестве промежуточной стадии перед дальнейшей обработкой.

Благодаря своей простоте метод можно применять в домашних условиях без потери качества результата.

Холодный метод

Холодное анодирование характеризуется скоростью образования окисной пленки: она гораздо выше, чем скорость растворения металла с внешней стороны. Отличается высоким качеством защитного слоя. Имеются четкие требования к температуре электролита – она не должна превышать 5 °C. Кроме того, раствор теплее в центре ванной, поэтому необходимо обеспечить его непрерывную циркуляцию.

Единственный недостаток – невозможно использовать краски органического происхождения.

Технология твердого анодирования

Твердое анодирование – лучший способ получить сверхпрочное покрытие на поверхности стали. Метод активно применяется для защиты элементов авиационной и космической промышленности. Особенность – использование одновременно нескольких электролитов в определенном соотношении, при котором их свойства будут усиливаться.

Подавляющее большинство составов, а также методика их применения защищены патентами.

Главные плюсы анодированного металла

Анодированная сталь выгодно отличается от незащищенных изделий следующими качествами:

Оксидирование также позволяет скрыть незначительные дефекты поверхности, такие как царапины или потертости.

В отличие от обычной нержавеющая сталь плохо поддается обработке как условно инертный металл. Для решения этой проблемы нержавейку покрывают никелем, а только затем проводят оксидирование. Ученые активно занимаются разработкой специальных паст, которые будут уменьшать инертные свойства наружного слоя нержавеющей стали.

Процесс обработки различных типов металла

Анодирование меди и ее сплавов

Этот металл очень плохо поддается оксидированию. Оптимальным считается электрохимический способ, в результате которого происходит изменение цвета. В качестве рабочей смеси используют фосфатные или оксалатные растворы.

Процесс отличается высокими технологическими требованиями, поэтому на практике встречается крайне редко.

Анодирование титана

Процедура считается обязательной, поскольку оксидная пленка не только увеличивает прочность заготовки, защищая от механических повреждений, но и меняет цвет в широком спектре в зависимости от уровня напряжения на протяжении рабочего цикла.

Для обработки титана подходит практически любая кислота.

Анодирование серебра

Для анодного оксидирования серебра специалисты рекомендуют применять серную печень – она способна придать синий или фиолетовый оттенки без изменения свойств серебряной поверхности.

Продолжительность рабочего цикла составляет 30 минут. После получения заданного цвета изделие достают из емкости и промывают сначала теплой, а затем холодной водой.

Анодирование алюминия

Технология покрытия не отличается высокой сложностью. При большом желании оксидирование алюминия можно проводить в домашних условиях – это не потребует больших затрат.

Анодирование – универсальная технология, которая может использоваться в качестве как подготовительных работ перед покраской, так и самостоятельной защиты металлической поверхности. Кроме того, обработанным элементам можно придать дополнительные визуальные эффекты.

А вы пробовали выполнять анодное оксидирование в домашних условиях? Получилось добиться нужного качества? Поделитесь вашим опытом в блоке комментариев.

Источник