¿Qué es el aluminio anodizado?
El aluminio anodizado es un tipo de aluminio que ha sido sometido a un proceso electroquímico llamado anodizado, que aumenta el espesor natural de la capa de óxido en la superficie del metal. Este proceso mejora significativamente sus propiedades de resistencia a la corrosión y al desgaste, además de permitir colorear el metal.
Proceso de anodizado
Durante el anodizado, el aluminio se sumerge en un baño electrolítico, generalmente una solución de ácido sulfúrico, y se utiliza como ánodo, mientras que placas metálicas como cátodo rodean la pieza de aluminio. Cuando se aplica corriente eléctrica, se libera oxígeno sobre la superficie del aluminio, formando una capa de óxido de aluminio (alúmina) que está completamente integrada en la estructura subyacente del aluminio.
Características del aluminio anodizado
- Durabilidad : La superficie anodizada es muy dura y resistente al desgaste y la erosión.
- Estética : El anodizado permite colorear por absorción de tintes en la capa de óxido o por deposición electrolítica de metales, lo que le da al aluminio una apariencia atractiva y se puede personalizar en una variedad de colores.
- Resistencia a la corrosión : La capa de óxido es impermeable y no se pela ni se astilla, proporcionando una excelente protección contra la corrosión.
- Mantenimiento : Las superficies anodizadas no requieren pintura ni tratamientos de limpieza frecuentes debido a su durabilidad y resistencia a la corrosión.
Aplicaciones de aluminio anodizado
Debido a sus propiedades mejoradas, el aluminio anodizado se usa ampliamente en una variedad de aplicaciones, que incluyen:
- Construcción Civil : en fachadas de edificios, ventanas, puertas y otros elementos arquitectónicos.
- Componentes de Automoción : en piezas donde la durabilidad y resistencia son críticas.
- Electrónica : en carcasas para ordenadores, smartphones y otros dispositivos por su capacidad para disipar el calor de forma eficiente.
- Utensilios de Cocina : en baterías y utensilios de cocina por su seguridad alimentaria y facilidad de limpieza.
El anodizado transforma el aluminio común en un material extremadamente funcional y estéticamente versátil, ampliando significativamente su gama de aplicaciones industriales y comerciales.
I. Introducción
1. Características del Aluminio y sus Aleaciones
Baja densidad; buena plasticidad; fácil de fortalecer; buena conductividad; resistente a la corrosión; reciclable; soldable; fácil tratamiento superficial.
2. Describir brevemente las características y formas de corrosión en las aleaciones de aluminio.
1) Propiedades de corrosión:
(1) Corrosión ácida: el aluminio exhibe diferentes comportamientos de corrosión en varios ácidos. En general, en ácidos oxidantes concentrados se forma una película de pasivación, que presenta una excelente resistencia a la corrosión, mientras que en ácidos diluidos se producen fenómenos de corrosión por picaduras. Corrosión localizada;
(2) Corrosión alcalina: en soluciones alcalinas, el álcali reacciona con óxido de aluminio para formar aluminato de sodio y agua, que luego reacciona con el aluminio para formar hidrógenoaluminato de sodio. Corrosión general;
(3) Corrosión neutra: en soluciones salinas neutras, el aluminio puede ser pasivo o corroerse debido al efecto de ciertos cationes o aniones. Corrosión localizada.
2) Formas de corrosión:
Corrosión por picaduras, corrosión galvánica, corrosión por grietas, corrosión intergranular, corrosión filiforme y corrosión por exfoliación, etc.
Corrosión por picaduras: la forma más común de corrosión, cuyo grado está relacionado con el medio y la aleación.
Corrosión Galvánica: Corrosión por contacto, corrosión de metales disímiles (bimetálica). En una solución electrolítica, cuando dos metales o aleaciones están en contacto (conductores), la corrosión del metal más negativo se acelera, mientras que el metal más positivo queda protegido de la corrosión.
Corrosión por grietas: Ocurre cuando dos superficies entran en contacto entre sí, formando una grieta. La celda de concentración de oxígeno se forma debido a la disolución del oxígeno en esta área, lo que provoca corrosión dentro de la grieta.
Corrosión intergranular: relacionada con un tratamiento térmico inadecuado, elementos de aleación o compuestos intermetálicos precipitan a lo largo de los límites de los granos, que actúan como ánodos en relación con los granos, formando una celda de corrosión.
Corrosión filiforme: un tipo de corrosión debajo de la película que se desarrolla como un gusano debajo de la película. Esta película puede ser una película de pintura u otros recubrimientos y generalmente no se encuentra debajo de la película de óxido anódico. La corrosión filiforme está relacionada con la composición de la aleación, el tratamiento previo antes del recubrimiento y factores ambientales que incluyen humedad, temperatura y cloruros.
Corrosión por descamación: También conocida como corrosión por descamación.
3. ¿Qué aspectos incluye la tecnología de tratamiento de superficies de aleaciones de aluminio?
Pretratamiento mecánico superficial (pulido o lijado mecánico, etc.), pretratamiento químico o tratamiento químico (conversión química o recubrimiento químico, etc.), tratamiento electroquímico (anodizado o galvanoplastia, etc.) y tratamiento físico (pulverización, vitrificación del esmalte y otros). técnicas de modificación física de superficies), etc.
Vitrificación del esmalte: fusión de una mezcla de sustancias inorgánicas en materiales similares al vidrio con diferentes puntos de fusión.
4. ¿Cuáles son las características de la película de óxido anódico de aleación de aluminio?
Resistencia a la corrosión; dureza y resistencia al desgaste; decorativo; adhesión de revestimiento orgánico y capa galvanizada; aislamiento electrico; transparencia; funcionalidad.
II. Pretratamiento mecánico de la superficie de aluminio.
1. Finalidad del pretratamiento:
(1) Mejorar las buenas condiciones de apariencia y la calidad del acabado superficial.
(2) Mejorar la calidad del producto.
(3) Para reducir el impacto de la soldadura.
(4) Para crear efectos decorativos.
(5) Obtener una superficie limpia.
2. Requisitos de la operación de pulido
(1) Selección de tipo de abrasivo y granularidad:
Esto se basa en la dureza del material de la pieza, el estado de la superficie y los requisitos de calidad; cuanto más dura o rugosa sea la superficie, más duro y grueso será el abrasivo utilizado.
(2) El pulido debe realizarse en varios pasos y la presión de la pieza hacia la muela debe ser moderada.
(3) Se debe raspar preliminarmente una muela abrasiva nueva para lograr el equilibrio antes de que se adhiera el abrasivo.
(4) El abrasivo debe reemplazarse periódicamente.
(5) Los materiales de aleación deben seleccionarse según las diferentes necesidades.
(6) Se debe seleccionar la velocidad adecuada de la muela, generalmente controlada entre 10 y 14 m/s.
(7) El efecto de pulido depende de factores como el abrasivo, la rigidez de la muela, la velocidad de rotación de la muela, la presión de contacto entre la pieza de trabajo y la muela, la experiencia práctica y las técnicas calificadas.
3. Conceptos de esmerilado y pulido
Rectificado: Operación después de pegar la rueda de tela con abrasivo. Propósito: Eliminar rebabas, rayones, manchas de corrosión, ojos de arena, poros y otros defectos aparentes en la superficie de la pieza.
Pulido: Operación después de aplicar pasta de pulir a una rueda de tela suave o de fieltro.
4. Problemas comunes y soluciones:
Problema común: marca “Scorch”.
Causa:
(1) Selección inadecuada de muela abrasiva, abrasivo y agente de pulido;
(2) Fuerza inadecuada utilizada en el pulido;
(3) Largo tiempo de molienda;
(4) Sobrecalentamiento durante el rectificado.
Mediciones:
(1) Ligera corrosión alcalina en solución alcalina diluida;
(2) Grabado con ácido suave: como una solución de ácido crómico y ácido sulfúrico o una solución de ácido sulfúrico al 10% utilizada después del calentamiento;
(3) 3% en peso de Na2CO3 y 2% en peso de Na3PO4, la solución se trata a una temperatura de 40 ~ 50 ℃ durante 5 minutos, los casos graves se pueden extender a 10 ~ 15 minutos.
Después del tratamiento de limpieza y secado anterior, se debe realizar un repulido inmediato con un disco de pulido de precisión o un disco de pulido de espejo.
Prevención:
Utilice muelas y discos de pulido adecuados; utilice un agente de pulido adecuado; El tiempo de pulido entre la pieza de trabajo y la muela pulidora debe controlarse adecuadamente.
III. Pretratamiento químico de aluminio
1. ¿Cuáles son los métodos para desengrasar el aluminio? ¿Cuáles son los principios de estos procesos?
1) Métodos de desengrase:
Desengrasante ácido, desengrasante alcalino y desengrasante de disolventes orgánicos. Propósito: Eliminar aceite, grasa, polvo y otros contaminantes de la superficie del aluminio para permitir un lavado alcalino más uniforme, mejorando así la calidad de la película de oxidación anódica.
2) Principio
(1) Principio de desengrase ácido: en una solución desengrasante ácida a base de H2SO4, H3PO4 y HNO3, los aceites y grasas se hidrólisis para producir glicerina y los correspondientes ácidos grasos superiores, logrando el propósito de desengrasar.
(2) Principio de desengrase alcalino: el álcali reacciona con el aceite para formar jabón soluble. Esta reacción de saponificación elimina la unión entre el aceite y la superficie del material de aluminio, logrando el propósito de desengrasar.
(3) Principio de desengrase con solventes orgánicos: aprovechando el hecho de que los aceites son fácilmente solubles en solventes orgánicos, se pueden disolver aceites tanto saponificados como no saponificados. Este método tiene una gran capacidad desengrasante, es rápido y no corrosivo para el aluminio, logrando así el propósito de desengrasar.
2. ¿Cuál es la finalidad del lavado alcalino y qué defectos tiene? ¿Cuáles deberían ser las contramedidas correspondientes?
1. Propósito: eliminar los contaminantes de la superficie, eliminar completamente la película de óxido natural en la superficie del aluminio, revelar la base de metal puro y prepararse para el posterior proceso de tratamiento de la superficie principal.
2) Los tres principales defectos del lavado alcalino: aspecto áspero, manchas y rayas.
3) Apariencia
(1) Aspecto rugoso: un problema común en la producción de materiales de aluminio chorreados con lavado alcalino, a menudo causado por defectos estructurales en el material de aluminio original (granos grandes o precipitados grandes de compuestos intermetálicos); Mejorar la calidad de la estructura interna del material de aluminio original puede resolver el problema desde su origen.
Causas: A: El tamaño de grano original de la barra de aluminio para extrusión es grande. B: La temperatura de calentamiento de la barra de aluminio es demasiado alta o la velocidad de extrusión es demasiado rápida. C: El tonelaje de la extrusora utilizada es muy pequeño. D: Enfriamiento insuficiente después de la extrusión. E: La velocidad de lavado alcalino es muy rápida.
Contramedidas: Utilice varillas de aluminio extruido con un tamaño de grano que cumpla con las normas nacionales; controlar la temperatura de salida de los productos extruidos; fortalecer el templado después de la extrusión; controlar razonablemente la velocidad del lavado alcalino, etc.
(2) Manchas: un defecto fatal en el tratamiento de la superficie del aluminio: detener los procesos posteriores o descartarlo como chatarra.
Causas:
R: La proporción de aluminio reciclado que se añade al fundir las varillas fundidas es muy alta. Al2O3 tiene un punto de fusión de hasta 2050°C, no se funde durante la fundición, sólo se rompe; La erosión durante el proceso de lavado alcalino produce manchas corrosivas parecidas a copos de nieve. Contramedidas: Controlar la proporción de aluminio reciclado en la película de oxidación anódica, debe ser inferior al 10%; Para refinar y eliminar la escoria de la masa fundida, la masa fundida debe reposar durante unos 25 minutos antes de fundirla y se debe filtrar, etc.
B: El contenido de iones de cloro en el agua es alto. Cuando la calidad del material de aluminio es mala y el contenido de iones de cloro del agua utilizada también es alto, se revelarán manchas corrosivas durante el lavado con álcali o con agua antes y después del lavado con álcali. Contramedidas: Mejorar la calidad del material de aluminio original; utilizar agua del grifo que cumpla con las normas nacionales; utilice ácido nítrico o ácido nítrico más ácido sulfúrico para descalcificar; Agregar 1 ~ 5 g/L de HNO3 al níquel del tanque de agua también puede suprimir eficazmente el efecto corrosivo de los iones de cloruro.
C: Corrosión atmosférica. Los materiales de aluminio colocados en ambientes atmosféricos costeros durante aproximadamente 3 días, cerca de hornos de fundición en atmósferas corrosivas, clima lluvioso, etc., a menudo tienen marcas o manchas corrosivas en la superficie. Contramedidas: Reducir el tiempo del ciclo del material de aluminio original en oxidación anódica; coloque el material de aluminio original con oxidación anódica en un ambiente seco y bien ventilado; para estancias prolongadas o días de lluvia se puede realizar un tratamiento de cubrimiento adecuado sobre el material de aluminio original, etc.
D: Extrusión de “punto caliente”. El material de aluminio hace contacto con el rodillo de grafito térmicamente conductor en la mesa de descarga, debido a las diferentes velocidades de enfriamiento locales, se forma la fase de precipitación (fase Mg2Si, rango de temperatura 400~250°C) en el material de aluminio, mostrando puntos de intervalo. Contramedidas: Controlar la velocidad de funcionamiento de la mesa de descarga de extrusión (debe ser mayor que la velocidad de extrusión de aluminio); utilice otros materiales resistentes al calor con baja conductividad térmica para reemplazar los rodillos de grafito; tomar prestada la fuerza del cañón para extinguir el viento; reduzca rápidamente el material de aluminio de la salida de extrusión a menos de 250 ℃.
(3) Rayas: Defectos en las rayas de lavado alcalino causados por condiciones y operaciones inadecuadas del proceso de lavado alcalino (la velocidad de lavado alcalino es demasiado rápida y la velocidad de transferencia es demasiado lenta). Contramedidas: A: Acelerar la transferencia. B: Baje la temperatura del baño de lavado alcalino. C: Reducir la concentración de NaOH en el baño. D: El material de aluminio está muy compactado y debe reducirse en consecuencia.
3. ¿Cuál es el propósito de la eliminación del polvo? ¿Cuáles son los métodos de eliminación de polvo en la superficie de la aleación de aluminio?
Propósito: Eliminar el polvo de la superficie, evitar la contaminación del baño de anodizado posterior y mejorar la calidad de la película de óxido.
Métodos: Eliminación de polvo de ácido nítrico, eliminación de polvo de ácido sulfúrico,
4. ¿Cuáles son los defectos y contramedidas del tratamiento superficial de arena fluorada?
El tratamiento de superficies con arena de fluoruro es un proceso de grabado ácido que utiliza iones de fluoruro para producir corrosión puntual de alta densidad y muy uniforme en la superficie del aluminio.
Defectos y contramedidas:
(1) La superficie tiene manchas: cuando hay muchos precipitados en el tanque y la concentración de iones fluoruro es baja, la fuerza de la reacción es débil. Los precipitados se depositan o permanecen en la superficie durante mucho tiempo, lo que dificulta la corrosión normal de los iones fluoruro.
Contramedida: elimine el exceso de precipitados en el tanque, reduzca la densidad del aluminio, agregue una cantidad adecuada de bifluoruro de amonio y aditivos, aumente la concentración de iones de fluoruro y aumente la fuerza de la reacción.
(2) La superficie no es fácil de lijar: El líquido del tanque está contaminado por el desengrasado ácido previo, provocando que el PH disminuya y la concentración de iones fluoruro y aditivos sea insuficiente.
Contramedida: Ajuste el valor del PH con amoníaco o fluoruro de amonio y agregue bifluoruro de amonio y aditivos, etc.
(3) Los granos de arena en la superficie son demasiado gruesos: la concentración de iones de fluoruro en el tanque es demasiado alta, los aditivos son insuficientes o el tiempo de tratamiento es demasiado largo.
Contramedida: Tomar las medidas correspondientes para controlar.
(4) El brillo de la superficie varía: las condiciones del proceso del tanque no están controladas adecuadamente, la elección de los aditivos es inapropiada o hay un problema con el material de aluminio.
Contramedida: Tomar las medidas correspondientes para controlar.
(5) No lijar áreas parciales: hay una película de óxido compuesto en el área local.
Contramedida: ajustar el flujo del proceso, como pulido, pulido, lavado con ácido o lavado alcalino, etc.
4. Pulido químico y electroquímico de aluminio.
1. Describir brevemente las similitudes y diferencias en los mecanismos de pulido químicos y electroquímicos.
1) Pulido Químico: Al controlar la disolución selectiva de la superficie del aluminio, las protuberancias microscópicas se disuelven más rápido que los huecos, logrando una superficie lisa y brillante.
2) Pulido Electroquímico , también conocido como electropulido. El principio es similar al pulido químico y se basa en la disolución selectiva de las partes que sobresalen de la superficie para lograr suavidad. La diferencia es la aplicación de una corriente externa, que reduce el tiempo de procesamiento.
3) Punto común: Ambos utilizan el mismo mecanismo de pulido; Diferencia: el pulido electroquímico aplica una corriente durante el proceso, mientras que el pulido químico utiliza oxidantes químicos.
2. ¿Cuáles son las ventajas del pulido químico y electroquímico?
En comparación con el pulido mecánico, el pulido químico y electroquímico tiene las siguientes ventajas:
(1) Equipo simple, parámetros de proceso fáciles de controlar, ahorro de costos y superficie más brillante;
(2) Capaz de procesar componentes grandes o grandes cantidades de componentes pequeños, así como piezas de formas complejas;
(3) Superficie más limpia, sin polvo residual de pulido mecánico, con buena resistencia a la corrosión;
(4) La reflectividad del espejo de la superficie pulida químicamente es mayor, la textura del metal es mejor y no se forma "escarcha" en polvo en la superficie.
3. Describa brevemente las deficiencias y contramedidas del pulido químico y electroquímico.
1) Defectos de pulido químico y contramedidas (tomando como ejemplo el proceso de ácido fosfórico-ácido sulfúrico-ácido nítrico)
(1) Brillo insuficiente: influenciado por la composición del aluminio, el contenido de ácido nítrico, etc.
Contramedida: utilice aluminio de alta pureza, controle la concentración de ácido nítrico y asegúrese de que el aluminio esté seco antes de pulir.
(2) Depósitos blancos: Disolución excesiva del aluminio, que requiere control de su contenido en el baño.
Contramedida: Ajuste la cantidad de aluminio disuelto en el baño dentro del rango normal.
(3) Superficie rugosa: Contenido muy alto de ácido nítrico, reacción excesivamente intensa; o contenido de Cu muy alto.
Contramedida: Control estricto del contenido de ácido nítrico; mejorar la calidad interna del material, reducir la cantidad de aditivos, etc.
(4) Corrosión por transferencia: Ocurre cuando la transición al proceso de enjuague después del pulido químico es lenta.
Contramedida: Transfiera al agua para enjuagar inmediatamente.
(5) Corrosión por picaduras: Ocurre debido a la acumulación de gas en la superficie formando bolsas de gas; o debido al bajo contenido de ácido nítrico o Cu.
Contramedida: Cargue las piezas de trabajo correctamente, aumente la inclinación de la pieza de trabajo, mejore la agitación para permitir que escape el gas. Limpiar bien la superficie; controlar el contenido de ácido nítrico, etc.
2) Defectos y contramedidas del pulido electroquímico (tomando como ejemplo el proceso del ácido fosfórico-sulfúrico-crómico)
(1) Quemaduras eléctricas: causadas por una superficie conductora insuficiente, un contacto deficiente, un aumento de voltaje excesivamente rápido o una densidad de corriente excesiva. Contramedida: Asegure un buen contacto entre la pieza de trabajo y el dispositivo eléctrico, un área de contacto suficiente para soportar corrientes altas y evite aumentos de voltaje excesivamente rápidos.
(2) Puntos oscuros: causados por una baja densidad de corriente o una distribución local desigual de las líneas eléctricas. Contramedida: Evite la sobrecarga y trate de evitar zonas muertas donde las líneas eléctricas no puedan llegar.
(3) Rayas de gas: causadas por fugas de gas. Contramedida: Coloque todas las superficies de las piezas en ángulo durante la carga, coloque las superficies decorativas verticalmente hacia el cátodo y evite la acumulación de gas.
(4) Adhesiones similares a cristales de hielo: formadas por un alto contenido de aluminio en el baño o un alto contenido de ácido fosfórico que crea un precipitado de fosfato de aluminio. Contramedida: Reducir la cantidad de aluminio disuelto en el baño o disminuir el contenido de ácido fosfórico.
V. Anodizado de aluminio y película de óxido anódico.
1. Clasificación de la película de óxido anódico de aluminio:
(1) Tipo de barrera: también conocida como película de óxido tipo escudo o capa de bloqueo, está muy adyacente a la superficie del metal, densa, sin poros, delgada, con un espesor determinado por el voltaje de oxidación, no más de 0,1 μm. Se utiliza principalmente para condensadores electrolíticos.
(2) Tipo poroso: compuesto por dos capas de película de óxido, la capa inferior es una capa de bloqueo, con una estructura de capa delgada de óxido densa y sin poros idéntica a la película de barrera, el espesor depende del voltaje; la parte principal es una estructura de capas porosas, cuyo espesor depende de la cantidad de electricidad que pasa a través de ella.
(Capa de bloqueo: se refiere a la capa de óxido con propiedades de película de barrera y reglas de formación que separan la capa porosa de la película de óxido poroso del metal de aluminio).
2. Espesor, estructura y composición de la película de óxido porosa.
Composición de la película de óxido anódico poroso: capa de bloqueo y capa porosa; la estructura y reglas de formación de la capa de bloqueo son equivalentes a las de la película de óxido de tipo barrera; las reglas de generación, estructura y composición de la capa porosa son completamente diferentes de las de la capa de bloqueo.
1) Espesor de la capa de bloqueo: Depende del voltaje de oxidación aplicado externamente y no está relacionado con el tiempo de oxidación. La tasa de formación de película o relación de película δb/Va; la velocidad de formación de película de la película de óxido de barrera es mayor que la velocidad de formación de película de la capa de bloqueo de la película de óxido porosa.
Espesor de la capa porosa: espesor total = capa porosa + capa de bloqueo; el espesor total es directamente proporcional al producto de la densidad de corriente y el tiempo de oxidación (es decir, la cantidad de electricidad que pasa).
2) Composición de la capa de bloqueo: óxido amorfo denso y sin poros.
Composición de la capa porosa: Al2O3 amorfo, pero no puro.
3) Estructura de capa de bloqueo: estructura de doble capa. Capa externa: contiene aniones en solución; Capa interior: compuesta principalmente de óxido de aluminio puro.
Estructura de capas porosas: capa exterior: contiene γ-Al2O3 y α-AlOOH; capa interna: Al2O3 amorfo, la infiltración de agua en la película de óxido se transforma gradualmente en boehmita α-AlOOH.
SIERRA. Proceso de anodizado
1. ¿Cuáles son las influencias en el proceso de anodizado con ácido sulfúrico?
Impactos de parámetros en el proceso de anodizado de aluminio con ácido sulfúrico.
(1) La influencia de la concentración de ácido sulfúrico:
Afecta el espesor de la capa barrera de la película de oxidación, la conductividad del electrolito, el efecto de disolución sobre la película de oxidación, la resistencia a la corrosión de la película de oxidación y la calidad del sellado de poros posterior.
Una concentración alta tiene un efecto disolvente significativo sobre la película de oxidación, lo que da como resultado una capa de barrera delgada y una disminución en el voltaje requerido para mantener una cierta densidad de corriente; lo contrario da como resultado una película gruesa y de alta tensión.
Una alta concentración de ácido sulfúrico requiere un voltaje bajo para mantener una cierta corriente, pero tiene un impacto significativo en la película de oxidación. A medida que aumenta la concentración y la temperatura del ácido sulfúrico, el voltaje requerido disminuye.
Sin embargo, una mayor concentración de ácido sulfúrico aumenta la erosión de la película de oxidación por el ácido. A medida que aumenta la concentración de ácido sulfúrico, la eficiencia disminuye: es decir, se consume más electricidad para obtener una película de oxidación de cierto espesor. A medida que aumenta la concentración de ácido sulfúrico, disminuye la resistencia a la corrosión y al desgaste de la película.
(2) La influencia de la temperatura del baño:
1) Cuando la temperatura del baño aumenta dentro de un cierto rango, el tipo de película de oxidación obtenida disminuye, la película se vuelve más suave pero más brillante;
2) Cuando la temperatura del baño es elevada, el diámetro de los poros y la conicidad de la capa exterior de la película de oxidación tienden a aumentar, dificultando el sellado, además de estar sujeto a “frost” de sellado.
3) La película de oxidación obtenida a temperaturas de baño más altas es fácil de teñir, pero es difícil mantener la consistencia de la profundidad del color, y la temperatura de oxidación de la película teñida general es de 20 ~ 25 ℃;
4) La película de oxidación obtenida al reducir la temperatura del baño tiene alta dureza y buena resistencia al desgaste, pero mantener la misma densidad de corriente durante el mantenimiento requiere un voltaje más alto, y la película ordinaria usa 18 ~ 22 ℃.
Para películas de más de 15 μm, cuando aumenta la temperatura del baño, la calidad de la película y la tasa de pérdida de metal disminuyen significativamente y la dureza de la capa exterior de la película disminuye.
La temperatura afecta significativamente la calidad de la película de oxidación: todas las temperaturas superiores a 15°C producen películas blandas no cristalinas. Las temperaturas más bajas ayudan a producir densas películas de oxidación. A medida que aumenta la temperatura, la dureza de la película disminuye.
Para obtener una película con alta dureza y buena resistencia al desgaste, se debe utilizar anodizado a baja temperatura. A excepción de la aleación 3004, generalmente las aleaciones tienen la mejor resistencia a la corrosión a 20 ℃. La resistencia a la corrosión disminuye a medida que aumenta la temperatura y cae al nivel más bajo de 40 ℃.
(3) Influencia del voltaje de oxidación:
El voltaje determina el tamaño de los poros en la película de oxidación: bajo voltaje – tamaño de poro pequeño, más poros – tamaño de poro grande, menos poros.
(Dentro de un cierto rango, el alto voltaje conduce a la formación de películas de oxidación densas y uniformes. Bajo voltaje constante, la densidad de corriente disminuye a medida que aumenta el tiempo de oxidación.
Cuanto mayor sea el voltaje requerido para mantener una corriente determinada, más calor se libera durante el proceso de oxidación, lo que no contribuye al rendimiento estable de la película de óxido. Cuando la corriente es constante, cuanto menor es la temperatura, mayor es el voltaje).
(4) Influencia de la corriente de oxidación:
La corriente de oxidación afecta directamente la eficiencia de producción: la eficiencia de producción de alta corriente es alta.
(La corriente alta requiere un condensador de capacitancia grande, lo que produce fluctuaciones significativas en el espesor de la película y fácilmente causa "quemaduras" en la pieza de trabajo. Con corriente baja, el tiempo de oxidación es largo, lo que reduce la resistencia a la corrosión y la resistencia al desgaste de la película. La corriente ideal es 1,2 ~ 1,8A/dm2.
Cuanto mayor sea la concentración de ácido sulfúrico, mejor será la conductividad de la solución del baño y mayor será la densidad de corriente bajo el mismo voltaje. A medida que aumenta el contenido de aluminio, aumenta la resistencia de la solución del baño y disminuye su conductividad).
(5) La influencia de agitar la solución del baño:
Para estandarizar la temperatura y la concentración de la solución del baño de oxidación anódica, especialmente cuando se usa una corriente mayor, se genera una gran cantidad de calor en la interfaz película-solución del baño y la agitación reduce la temperatura de la interfaz.
(6) La influencia del tiempo de oxidación:
Bajo oxidación a corriente constante, el aumento en el espesor de la película de oxidación es directamente proporcional al tiempo dentro de un cierto período. (Basado en la concentración del electrolito, la temperatura de la solución del baño, la densidad de corriente, el espesor de la película de oxidación y los requisitos de rendimiento, etc.)
2. Describir brevemente las características del proceso de anodizado y las diferencias en las propiedades de la película de óxido electrolítico como ácido sulfúrico, ácido crómico, ácido fosfórico, ácido oxálico, ácido bórico y álcali.
1) Proceso de ácido sulfúrico: Bajo costo de producción; alta transparencia de la película; buena resistencia a la corrosión y al desgaste; Fácil coloración electrolítica y química.
2) Proceso de ácido crómico: El espesor de la película de óxido es medio, con una superficie rugosa; la película es suave; Tiene menos resistencia al desgaste que la película de sulfato, pero tiene buena elasticidad.
3) Proceso de ácido oxálico: la película de óxido tiene baja porosidad, mejor resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y aislamiento eléctrico que la película de ácido sulfúrico, pero tiene un costo mayor.
4) Proceso de ácido fosfórico: La película de óxido es más delgada y con poros más grandes.
3. Comparación entre anodizado con ácido sulfúrico AC y anodizado con ácido sulfúrico DC
1) CA: baja eficiencia de corriente; baja resistencia a la corrosión de la película de óxido, baja dureza.
2) CC: Alto costo de producción; alta transparencia de la película; buena resistencia a la corrosión y al desgaste; Fácil coloración electrolítica y química.
4. El efecto de los iones de aluminio y las impurezas del ácido sulfúrico.
Afecta principalmente la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión, el brillo y la conductividad electrolítica de la película de óxido.
(1) Iones de aluminio:
Una concentración de 1~10 g/L es beneficiosa, pero más de 10 g/L causará un impacto. La corriente disminuye a medida que aumenta la concentración de iones de aluminio; colorear se vuelve más difícil; cuando el contenido de aluminio es alto, se depositan sales de aluminio insolubles en la superficie de la pieza de aluminio, la pared del tanque y el intercambiador de calor, afectando la apariencia del producto y la eficiencia del intercambio de calor.
(2) Cationes Fe, MN, Cu y Ni, etc.:
Fe: Impureza nociva, proviene principalmente del ácido sulfúrico y del aluminio. Cuando el contenido de Fe excede 25 ~ 50 μg/g, la película de óxido encuentra muchos problemas, como disminución del brillo y película blanda.
Mn: El efecto es similar al del Fe, pero no tan significativo.
Cu y Ni: Provienen principalmente de aleaciones de aluminio, sus efectos son similares, cuando el contenido supera los 100μg/g, la resistencia a la corrosión de la película de óxido disminuye.
(3) Aniones como fosfato, nitrato, cloruro, etc.:
Fosfato: Causado por un lavado insuficiente después del pulido químico; el efecto no es significativo cuando el contenido es bajo (nivel de ppm). El principal peligro cuando el contenido es alto es que el fosfato sea absorbido por la película de óxido y liberado durante el sellado con agua, lo que perjudicará la calidad del sellado cuando supere los 5μg/g.
Nitrato: Proviene principalmente del lavado insuficiente tras el proceso anterior y del ácido sulfúrico comercial en el baño. Cuando el contenido excede los 30 μg/g, es perjudicial para el brillo y un contenido demasiado alto aumentará la capacidad de disolución del baño, lo que no conduce a la formación de una película.
Cloruro: Proviene principalmente del agua utilizada, el contenido de cloruro en el agua del grifo es alto. Cuando Cl- y F- exceden los 50 μg/g, la película de óxido produce manchas de corrosión.
VII. Oxidación anódica dura de aluminio
1. Describir brevemente las similitudes y diferencias en los parámetros del proceso para la preparación de películas de óxido anódico duro y películas de óxido ordinarias.
La preparación de una película de óxido anódico duro no presenta ninguna diferencia fundamental con el anodizado ordinario en términos de principios, equipos y procesos. Las medidas técnicas específicas son ligeramente diferentes. La diferencia radica en la reducción de la velocidad de disolución de la película de óxido durante el proceso de oxidación.
2. Comparación entre la película de óxido anódico duro y la película de óxido anódico normal
La película dura de óxido anódico tiene mayor espesor, mayor dureza, mejor resistencia al desgaste, menor porosidad y mayor voltaje de ruptura dieléctrica, pero la suavidad de la superficie es un poco peor.
(Cuando el voltaje aplicado es alto, la concentración es baja y el tiempo de tratamiento es largo, la película será gruesa, dura, resistente al desgaste, tendrá un alto voltaje de ruptura dieléctrica, baja porosidad, poros grandes y baja suavidad superficial).
3. Diferencias y similitudes entre el proceso de oxidación anódica dura de una aleación de aluminio fundido y el proceso de oxidación anódica dura con ácido sulfúrico.
(1) Baja temperatura del baño: menos de 5°C, cuanto más baja es la temperatura, más dura es la película. La temperatura del baño para el anodizado con ácido sulfúrico común es de aproximadamente 20°C.
(2) Baja concentración del baño: generalmente menos del 15% para el ácido sulfúrico; La concentración del baño para el anodizado común es de alrededor del 20%.
(3) Adición de ácidos orgánicos al baño de ácido sulfúrico: ácido oxálico, ácido tartárico, ácido cítrico, etc.
(4) Alta corriente/voltaje aplicado: 2~5A/dm2, 25~100V. El anodizado común utiliza 1,0~1,5 A/dm2, por debajo de 18 V.
(5) Método de operación que aumenta gradualmente el voltaje: presurización paso a paso.
(6) Uso de fuente de alimentación por impulsos o fuente de alimentación de forma de onda especial: para aleación con alto contenido de Cu o aleación de aluminio fundido a presión con alto contenido de Si.
VIII. Coloración electrolítica de película de aluminio anodizado.
1. Describa brevemente el proceso y los pros y los contras de la coloración electrolítica de sal de Sn y sal de Ni.
1) Proceso de coloración electrolítica con sal Sn:
Se trata principalmente de una única sal de Sn y de una coloración electrolítica mixta de Sn-Ni, siendo el SnSO4 la sal colorante principal. El color se obtiene mediante la reducción de iones Sn2+ en los microporos de la película anodizada.
Ventajas: La sal Sn tiene buena resistencia a las impurezas, una fuerte capacidad de dispensación de solución colorante electrolítica y un control industrial simple. No existen dificultades inherentes a la coloración de la sal de Sn bajo corriente alterna. Desventajas: El Sn2+ tiene baja estabilidad y es difícil controlar las diferencias de colores y matices.
2) Proceso de coloración electrolítica con sal de Ni:
Similar al proceso de coloración electrolítica con sal de Sn, implica la deposición de Ni para colorear. Ventajas: La coloración con sal de Ni es rápida y la solución del baño tiene buena estabilidad. Desventajas: Es sensible a las impurezas de la solución del baño.
2. Ventajas y desventajas de la coloración electrolítica AC y DC.
1) Tinción AC.
Ventajas: Supera el riesgo de pelado de la película de óxido en la coloración electrolítica DC. Desventajas: en la coloración con CA, el voltaje anódico afecta la velocidad de la reacción de coloración catódica, lo que provoca una disminución en la densidad de corriente del ánodo y la densidad de corriente catódica, disminuyendo así la velocidad de coloración.
2) Tinción con CC.
Ventajas: Velocidad de coloración rápida, alta tasa de utilización de energía eléctrica. Desventajas: Existe el riesgo de que se desprenda la película de óxido en la coloración electrolítica DC.
IX. Teñido de película anodizada de aluminio
1. ¿Qué condiciones debe cumplir una película de óxido para ser sometida a un tratamiento de teñido?
(1) La película de aluminio anodizado obtenida en una solución de ácido sulfúrico es incolora y porosa;
(2) La película de óxido debe tener un cierto espesor, que debe ser superior a 7um;
(3) La película de óxido debe tener cierta porosidad y adsorción;
(4) La capa de óxido debe ser completa y uniforme, sin defectos como rayones, ojos de arena o corrosión puntual;
(5) La película de óxido en sí debe tener un color apropiado y no tener diferencias en la estructura metalográfica, como tamaño de grano irregular o segregación severa.
2. Describir brevemente los mecanismos de teñido de recubrimientos orgánicos y recubrimientos inorgánicos.
(1) El teñido orgánico se basa en la teoría de la adsorción de materiales, incluida la adsorción física y la adsorción química.
Adsorción física: las moléculas o iones son adsorbidos por fuerza electrostática. La composición de la película de óxido es óxido de aluminio amorfo, la capa de barrera densa cerca del sustrato de aluminio está en el interior y la estructura porosa que crece hacia afuera en forma de campana está en la parte superior, lo que muestra un excelente rendimiento de adsorción física. Cuando las moléculas de tinte entran en los poros de la película, se adsorben en las paredes de los poros.
Adsorción química: Adsorción por fuerza química. En este momento, las moléculas de tinte orgánico reaccionan químicamente con el óxido de aluminio y existen dentro de los poros de la película debido a los enlaces químicos.
Este tipo de adsorción incluye lo siguiente: la película de óxido forma un enlace covalente con el grupo sulfónico de la molécula de tinte; la película de óxido forma un enlace de hidrógeno con el grupo fenólico de la molécula de tinte; la película de óxido forma un complejo con la molécula de tinte.
(2) Mecanismo de teñido inorgánico: durante el teñido, la pieza oxidada se sumerge primero en una solución de sal inorgánica en un orden determinado y luego se sumerge sucesivamente en otra solución de sal inorgánica, lo que hace que estos inorgánicos experimenten una reacción química en los poros de la película. para formar un compuesto coloreado insoluble en agua. Esto llena los poros de la película de óxido y los sella, dando así color a la capa de la película.
3. Proceso y estándares para la tecnología de coloración de tintes orgánicos.
Flujo del proceso: Pretratamiento – Anodizado – Limpieza – Neutralización de amoniaco u otro procesamiento – Limpieza – Teñido – Limpieza – Tratamiento de sellado – Secado.
Estándares:
1) La concentración para facilitar el teñido: los colores claros generalmente se controlan en 0,1 ~ 1 g/L, mientras que los colores oscuros requieren 2 ~ 5 g/L y el negro requiere más de 10 g/L;
2) Temperatura de la solución de tinte: generalmente controlada entre 50 y 70 ℃;
3) Valor de PH de la solución de tinte: el rango de PH es 5 ~ 6;
4) Tiempo de teñido: Generalmente entre 5 y 15 minutos.
4. La influencia de las impurezas de la solución colorante sobre la tintura orgánica y su control.
(1) Efecto del sulfato de sodio: el sulfato de sodio ralentiza la velocidad de teñido; este efecto aumenta con el aumento de grupos de azufre en los iones de tinte, especialmente en tintes de complejos metálicos.
(2) Efecto del cloruro de sodio: principal causa de corrosión (manchas blancas). La corrosión es suprimida por la corriente catódica.
(3) Efecto de los tensioactivos: los tensioactivos no iónicos no tienen ningún efecto sobre el teñido, pero los tensioactivos catiónicos como el negro MLW retrasarán el teñido, por lo que no es adecuado agregar tensioactivos iónicos al desengrasante ya que algunos aniones no conducen al teñido.
(4) Efecto de los iones de aluminio trivalentes: una pequeña cantidad de Al3+ no tiene efecto en muchas soluciones de tinte a menos que alcance 500~1000ug/g, lo que puede causar cambios de color, como que el azul se vuelva rojo, etc.
(5) Efecto de los iones de metales pesados.
(6) Efecto de los aniones.
(7) Efecto de la acción bacteriana sobre el teñido: las bacterias proliferan en la solución de tinte y la enmohecen. Inicialmente, aparecen pequeñas burbujas en la superficie de la solución de tinte. Cuando la solución de tinte permanece inactiva, algunas partículas coloreadas insolubles se acumulan alrededor de las burbujas, lo que provoca un teñido anormal.
Si es visible a simple vista, se debe eliminar la sustancia mohosa suspendida en la superficie y se debe agregar un bactericida apropiado como diclorofenol G4 a 0,05 ~ 0,10 g/L, disolverlo en una solución de etanol y agregarlo al tanque.
A veces es necesario verter la solución colorante. En este momento, use una solución bactericida o de ácido hipocloroso para limpiar la pared del tanque y luego reconfigure.
(8) Efecto de las impurezas insolubles en el teñido: la solución de tinte a veces inevitablemente lleva manchas de aceite, contaminando la pieza de trabajo y provocando que el teñido florezca.
En este momento, debes usar papel absorbente de aceite para absorberlo y eliminarlo, o agregar una pequeña cantidad de tensioactivo no iónico para dispersar las gotas de aceite para que no se acumulen en la superficie de la solución de tinte.
5. Enumere los procesos, pasos y parámetros de teñido inorgánico comúnmente utilizados (al menos cinco colores).
6. Pasos
Generalmente se opera a temperatura ambiente, generalmente en dos pasos: primero remojar en la primera solución durante 5 a 10 minutos, luego enjuagar y remojar en la segunda solución durante otros 5 a 10 minutos para obtener el color deseado.
Estándares comunes para procesos de teñido inorgánico.
| Colores | Componentes de la solución: | Concentración/(g/L) | Producción de Sales Coloreadas |
| Azul | ① ( K4Fe (CN) 6.3H2Ó )
② (FeCl 3 ) o (Fe 2 (SO 4 ) 2 ) |
30~50 40~50 |
Ferricianuro ferroso (azul de Prusia) |
| Negro | ① (CoAc 2 ) ② ( KMnO4 ) |
50~100 15~25 |
óxido de cobalto |
| Amarillo | ① (PbAc 2 .3H 2 Ó) ② (K 2 Cr 2 Ó 7 ) |
100~200 50~100 |
Cromato de plomo |
| Blanco | ① (PbAc 2 .3H 2 Ó) ② (Na 2 ENTONCES 4 ) |
10~50 10~50 |
Sulfato de plomo |
| Marrón | ① (K 3 Fe (CN) 6 ) ② ( CuSO4· 0,5H2Ó ) |
10~50 10~100 |
Ferrocianuro de cobre |
| Oro | (NH 4 Fe(C 2 Ó 4 ) 2 )(Ph=4.8~5.3, 35~50oC, 2min) | 10 (superficial) 25 (profundo) |
7. Problemas y soluciones comunes de teñido.
1) No aplica color.
Solución:
a) Cambiar el pigmento
b) Ajustar el PH
c) Aumentar el espesor de la película
d) Teñir en el acto
e) Elija el pigmento adecuado.
2) Algunas zonas no adquieren color o el color es claro.
Solución:
a) Fortalecer las medidas de protección
b) Aumentar la concentración de pigmento.
c) Aumentar el espesor de la película
d) Sujete la pieza de trabajo, ajuste la posición
e) Cambiar la solución de tinte.
f) Mejorar la disolución del pigmento.
3) La superficie aparece blanca y opaca después del teñido.
Solución:
a) Eliminar el vapor de agua
b) Ajustar la concentración de la solución decolorante.
c) Reducir el tiempo de desvanecimiento.
4) El color florece después del teñido.
Solución:
a) Ajustar el PH y mejorar la limpieza
b) Mejorar la disolución del pigmento.
c) Bajar la temperatura de la solución de tinte.
5) Hay manchas después del teñido.
Solución:
a) Enjuagar la superficie de la muestra con agua.
b) Filtrar la solución de tinte.
c) Colocar la pieza en un tanque de agua después de la oxidación.
d) Fortalecer la protección.
6) El color se desvanece fácilmente después del teñido.
Solución:
a) Aumentar el PH
b) Aumentar la temperatura del baño de teñido, extender el tiempo de teñido, ajustar el PH del baño de sellado, extender el tiempo de sellado.
7) La superficie teñida se puede quitar fácilmente.
Solución:
a) Reoxidar
b) Aumentar la temperatura de la solución de tinte.
c) Aumentar la temperatura de oxidación.
8) El color es muy oscuro después del teñido.
Solución:
a) Diluir la solución de tinte.
b) Bajar la temperatura
c) Acortar el tiempo.
X. Sello de película de óxido de aluminio anodizado
1. Sellado
Proceso químico o físico que se realiza sobre la película oxidada después de anodizar el aluminio para reducir su porosidad y capacidad de adsorción.
Los principios básicos de sellado incluyen:
(1) reacción de hidratación; (2) relleno inorgánico; (3) relleno orgánico.
2. Técnica de termosellado
La técnica de sellado térmico se realiza mediante la reacción de hidratación del óxido de aluminio, transformando el óxido de aluminio amorfo en un óxido de aluminio hidratado conocido como boehmita, o Al2O3·H2O(AlOOH).
La esencia del mecanismo de termosellado es la reacción de hidratación, a menudo denominada "sellado térmico por hidratación".
3. El papel de la reacción de hidratación.
Provoca una expansión de volumen del 30%, el aumento de volumen llena y sella los microporos de la película oxidada, aumentando así su resistencia anticontaminación y corrosión, al mismo tiempo que disminuye la conductividad (aumentando la impedancia) y aumenta la constante dieléctrica. .
4. La influencia de las impurezas en el agua.
1) La eficiencia del sellado depende significativamente de la calidad del agua y del control del PH;
2) Las impurezas comunes incluyen SiO2 y H2SiO3; 3) Contramedidas: intercambio iónico.
5. Comparación de los parámetros de sellado con agua hirviendo y los parámetros de sellado en frío.
1) La temperatura de sellado del agua hirviendo: generalmente superior a 95 grados. El sellado en frío se produce a temperatura ambiente.
2) Valor de PH del sellado con agua hirviendo: el rango ideal es 5,5 ~ 6,5. El rango de sellado en frío también es de 5,5 a 6,5, con un control industrial mejor en 6.
3) Tiempo de sellado con agua hirviendo: depende del espesor de la película, el tamaño de los poros y los requisitos de la prueba de calidad del sellado. El sellado en frío generalmente se estipula entre 10 y 15 minutos.
XI. Inspección y factores que influyen.
1. Describa brevemente los métodos comúnmente utilizados para probar la calidad de las películas de óxido anódico y sus ventajas.
1) Apariencia y diferencia de color:
Métodos de inspección: Detección visual e instrumental.
Pros y contras: la inspección visual es simple, pero se ve fácilmente afectada por la forma y el tamaño de la muestra y la intensidad de la luz. La detección de instrumentos resuelve las deficiencias de la inspección visual y es adecuada para medir el color de la luz reflejada.
2) Espesor de la película de óxido:
Métodos de medición:
a) Método de medición microscópica del espesor de la sección transversal: Espesor de la película superior a 5 um, vertical.
b) Método de medición con microscopio de haz espectral: espesor de película superior a 5 um, índice de refracción de la película de óxido 1,59 ~ 1,62.
c) Método de pérdida de masa: el espesor de la película inferior a 5 um, el método de disolución, la densidad de la superficie, la densidad de la película de óxido (oxidación del ácido sulfúrico líquido) antes y después del sellado son 2,6 y 2,4 g/cm 3 .
d) Método de corrientes de Foucault: No apto para películas delgadas.
3) Calidad de sellado:
a) Prueba de huellas dactilares.
b) Calidad de los tintes teñidos tras tratamiento ácido, no aptos para contenidos de Cu superiores al 2% y Si superiores al 4%.
c) Experiencia con ácido fosfocrómico.
4) Resistencia a la corrosión:
a) Ensayo de corrosión por niebla salina.
b) Ensayo de corrosión en atmósfera húmeda de SO2.
c) Ensayo de corrosión Machu.
d) Ensayo de corrosión por calor húmedo.
e) Ensayo de corrosión por caída de álcali.
5) Estabilidad química:
a) Prueba de resistencia a los ácidos.
b) Prueba de resistencia alcalina.
c) Ensayo de resistencia del mortero.
6) Resistencia a la intemperie:
a) Ensayo de exposición natural.
b) Ensayo de intemperismo artificial acelerado.
7) Dureza:
a) Dureza de indentación.
b) Dureza del lápiz.
c) Microdureza.
8) Resistencia a la abrasión:
a) Resistencia a la abrasión detectada mediante un probador de chorro de arena.
b) Resistencia a la abrasión detectada por un probador de desgaste de ruedas.
c) Resistencia a la abrasión detectada mediante un probador de caída de arena.
9) Membresía:
a) Experimento de corte de rejilla.
b) Experimento instrumental: Método Scratch.
10) Propiedades mecánicas:
a) Resistencia al impacto.
b) Resistencia a la flexión.
c) Comportamiento a fatiga.
d) Fuerza de unión.
e) Resistencia a la fractura por deformación.
f) Resistencia al craqueo térmico.
11) Aislamiento eléctrico: Método de tensión de ruptura.
12) Rendimiento reflectante.
13) Otros:
a) Rendimiento de polimerización del recubrimiento.
b) Resistencia al agua hirviendo.
c) Maquinabilidad.
2. Factores que afectan la resistencia a la abrasión.
Composición de la aleación, espesor de la película, condiciones de curado de recubrimientos con alto contenido de polímeros, condiciones de anodizado y condiciones de sellado, etc.
