分享谷歌加Pinterest.

发布:

阳极氧化铝介绍

为什么以及如何提升最终产品

Anne Deagon Juhl博士,AluConsult和AnodizingSchool

编辑注意事项:铝制造商并不总是满足阳极氧化挤出器的表面质量,阳极氧化件和阳极氧化体的产品。阳极氧化产品可能具有斑块的表面,颜色变化或腐蚀坑,导致拒绝,更高的成本和挫折。因此,铝制造商了解阳极氧化过程的基本原理与其阳极铜器进行沟通至关重要。该系列将提供对整个阳极氧化过程的介绍,包括可能是什么属性,这些属性是对特定产品的权利,以及铝公司如何在规范上与其阳极器找到协议,以便每次保证正确的结果。

阳极氧化是一种电化学方法,其在铝表面上增厚了天然形成的氧化物层。将氧化物层从纳米从纳米延长到微米,阳极氧化能够改变铝产品的性质,导致耐腐蚀性更高,着色能力和一致的外观。通过改变性能,阳极氧化使铝更通用于其他应用,例如阳极氧化腿假体,这在爬山时不会被划伤,并且不会被海中的游泳损坏。

有几种类型的阳极化:铬酸阳极氧化(I型),硫酸阳极氧化(II型)和硬涂层阳极氧化(III型)。出于本文系列的目的,我们将专注于硫酸阳极氧化(SAA),也称为II型阳极氧化,因为它是最常见的方法,用于70%的阳极氧化产品。

II型阳极氧化的好处

阳极氧化为铝提供了许多益处,提高了产品的质量和多功能性。这包括提高耐用性,出色的美学和可持续性。

耐用性

加厚的氧化物层几乎与金刚石一样坚硬,保护下面的相对柔软的铝材料。由于阳极涂层基本上是铝表面与氧化铝的转化,因此它产生了金属的化学键。因此,表面层不太可能芯片或剥离。当正确处理时,多孔层中包括的大多数颜色将具有高水平的UV和耐候性。

美学

一般认为阳极氧化层具有良好的外观。就其本身而言,阳极氧化表面是透明的或“玻璃般的”,给你的产品一个高质量的表面,不需要着色。然而,一系列美丽的颜色也可以添加到阳极氧化表面。这是可能的,因为阳极化表面是多孔的,允许染料沉积在孔隙中,创造一个吸引人的,持久的颜色。

阳极氧化的另一个好处是其金属外观,其突出了铝本身。相比之下,涂漆的表面可以产生更加塑料的外观。

可持续性

阳极氧化是最环保的表面整理过程 - 特别是当使用没有铬的硫酸阳极氧化和颜色时。通过保护铝表面并防止腐蚀,阳极氧化延伸铝产品的寿命,从而降低其生命周期成本。此外,阳极氧化产品可以直接回收,与涂漆的产品不同,这必须通过预处理过程来除去涂料和有害化学物质。

阳极氧化过程

阳极氧化过程包括几个工艺步骤,可以分为三个阶段:预处理,阳极氧化和后处理。II型阳极氧化的最常用方法如图1所示。注意,着色步骤是可选的。

图1所示。II型阳极氧化工艺的加工步骤。
图1所示。II型阳极氧化工艺的加工步骤。

第1阶段 - 预处理

为了制备用于阳极氧化的铝表面,需要清洁金属。最常见的过程包括三个步骤 - 脱脂,蚀刻和去除。脱脂装置从触摸和加工材料中取出从表面中的任何残留物。为了更好的实践,阳极器应进行耐水性测试(用于测量清洁度的非破坏性方法)。

蚀刻涉及从挤出或其他半制造制造工艺中去除芯片线和其他表面缺陷。最常见的蚀刻过程是碱性的。在该过程步骤之后,表面变得平滑并且具有均匀的外观。

在蚀刻工艺期间,一些合金将在其表面形成黑色粉碎。因此,预处理过程的最后一步是去除,其去除喷雾并为酸性阳极溶液制备铝表面。

第2阶段 - 阳极氧化

在II型阳极氧化过程中,铝被浸没在具有由硫酸和水的电解质的罐中。在罐中,电流在铝表面上构建阳极膜,从而形成具有多孔结构的较厚的人工氧化物层。阳极化罐中发生的事情会改变最终产品的属性。

因此,为了确保阳极化部件符合产品要求,必须与阳极化器讨论所需的性能,并为产品创建规格。本系列后面的一篇文章将讨论在阳极氧化过程中可以做的改变,以改变铝的性能,以符合这些规格。

第3阶段 - 治疗后

在阳极氧化过程中在该阶段,铝表面具有多孔氧化物结构。多孔结构就像一个海绵,其可以吸收不同的材料以改变表面性质。例如,多孔表面可以用胶水颗粒填充以使其粘稠。同样,可以加入有色染料以改变视觉外观。最后,密封铝,其封闭多孔结构以产生最终涂层的最高保护。

一个重要和低估的过程步骤是冲洗。这应该在整个阳极氧化过程中重复进行,以确保连续清洁表面,因此,铝产品的无瑕阳极氧化结果。

合金微观结构及其对阳极氧化的影响

在阳极氧化过程之外,铝合金本身对阳极氧化表面的结果有很大的影响。由于阳极层是透明的,所以你在阳极氧化前看到的表面就是你在阳极氧化后看到的。因此,了解合金如何影响阳极氧化过程的结果是至关重要的。

图2。上面的图像显示了一个非常细晶的组织,而底部的图像是一个非常粗晶的组织,它们都是在EN AW 6061铝合金制成的同一铝制部件上发现的。
图2。上面的图像显示了一个非常细晶粒的组织和在底部的图像是一个非常粗晶粒的组织-两者都发现在同一个铝制零件制成的EN AW 6061铝合金。

为了避免不同的表面外观,应使用导电性设计或通过显微镜检查来测量铝。例如,图2示出了EN AW 6061铝部件的显微图像。虽然两个图像都是从同一部分取出的,但每个图像都是不同的 - 这将最终导致阳极氧化铝部分上的不同外观。

请记住,微观结构不仅可以不同的部分,甚至在相同的铝产品。这可以由零件的加工或焊接引起,这可以导致不同的微观结构发生在同一铝制零件。换句话说,要了解你的铝零件的冶金历史,以及这可能如何影响阳极氧化过程和表面处理。

让我举一个现实中的例子:2014年,Vitra设计公司想推出Landi椅子(由汉斯·科莱于1938年设计)。这款经典的椅子将作为第一批全铝户外椅子之一而载入史册。然而,维特拉经历了困难,以达到高质量和美学标准,他们的设计闻名。具体来说,弯曲的扶手给团队带来了巨大的头痛(图3),因为它在铝表面上显示了颗粒状结构。

图3。铝椅的弯曲臂,在阳极化表面上有颗粒状结构。
图3。铝椅的弯曲臂,在阳极化表面上有颗粒状结构。

维特拉几乎放弃了兰迪主席的职位,这时他们开始寻求咨询。经过三个月的测试和分析,以及进一步的现场分析,我和Vitra确定问题出在椅子铝臂的微观结构上。有了这方面的知识,阳极氧化剂能够改变预处理步骤,以适应这种特殊铝合金的要求。因此,该公司能够实现其铝椅所需的高质量表面。

结论

这是至关重要的铝生产商和最终用户改善和保持与他们的阳极氧化剂的沟通,以实现他们想要的表面处理。首先,从表面决定他们想要达到的性能(外观,电阻,多功能性等)。第二,确定铝构件需要的整体性能(强度、可加工性、可焊接性等)。告诉您的阳极氧化器这些所需的性能,并同意工艺规范和如何确保准确的结果。换句话说,先考虑表面性能,再考虑产品性能。本系列的后续文章(可通过印刷版或电子版获得订阅通过提供关于每个流程步骤的其他信息,如何实现如何实现这一点。


编辑注意:这篇文章最早出现在4月2021年4月《轻金属时代》beplay体育网页版登录请收本期的订阅