Анодирование алюминия в домашних условиях

Имеется три типа оборудования для анодирования алюминия:

Анодирование алюминия в домашних условиях

Суть процесса анодирования заключается в образовании оксидного покрытия, которое защищает алюминий и его сплавы от воздействия окружающей среды. Другое название этого процесса – анодирование. Анодирование также используется для улучшения эстетического вида изделий.

При этом удаляются дефекты поверхности – мелкие царапины и небольшие сколы. Можно имитировать покрытия из драгоценных металлов или повысить адгезионные свойства. Покрытие можно использовать не только на производстве, но и в домашних условиях.

Анодирование алюминия в домашних условиях очень популярно среди энтузиастов DIY. Анодированные и оксидированные изделия обладают лучшей адгезионной стойкостью.

Общая информация о технологии анодирования

Процесс анодирования алюминия похож на гальваническое покрытие. Осаждение оксидных ионов из раствора на заготовку происходит в жидком электролите при высокой или низкой температуре. Использование нагретого раствора возможно в промышленных установках, где есть возможность тщательного контроля и регулирования напряжения и тока в автоматическом режиме. В домашних условиях обычно используется холодный метод. Этот метод достаточно прост, не требует постоянного контроля, а оборудование и расходные материалы легкодоступны. Для приготовления раствора можно использовать электролит, применяемый в автомобильных аккумуляторах. Его можно приобрести в любом автомобильном магазине. Высокая прочность защитного оксидного слоя зависит от его толщины, которая достигается в домашних условиях путем обработки в холодном растворе. Наращивание достигается путем постепенного регулирования рабочего тока. Черное оксидирование алюминия относится к цветному анодированию. Черный цвет получается в два этапа. Сначала электролитическим способом наносится бесцветное покрытие, а затем заготовка помещается в раствор солей кислот. В зависимости от кислоты цвет может варьироваться от бледно-латунного до глубокого черного. Черный алюминий широко используется в строительстве и отделке.

Чтобы получить гладкую поверхность, заготовку необходимо отполировать на этапе подготовки. С помощью войлочного или другого полировального круга удаляются царапины и затягиваются крупные поры. Отсутствие микрошероховатостей снижает вероятность выгорания. Анодное покрытие не может скрыть внешние дефекты. Перед анодированием алюминия важно определить размеры обрабатываемых деталей. Поскольку толщина покрытия составляет 50 микрон, накрутить гайку на обработанную резьбу невозможно. Если детали соединяются с помощью посадки, важно отметить, что после анодирования их нельзя шлифовать. Для процесса необходимы контейнеры. Контейнеры для анодирования должны соответствовать размеру детали, поэтому они должны быть немного больше. По этой причине обычно используется более одного контейнера. Материал контейнеров – алюминий. Однако, если детали небольшие, подойдут пластиковые контейнеры. Только на дно и вдоль стенок следует положить алюминиевые листы. Это необходимо для получения тока с равномерной плотностью по всему объему. Электролит должен быть изолирован от внешнего тепла. При нагревании его придется заменить. Чтобы избежать нагрева, снаружи бак покрывают слоем теплоизоляции. Он может быть наклеен на 50 мм пенопласта или, если он заключен в коробку, свободное пространство можно заполнить монтажной пеной.

Что представляет собой процесс анодирования?

Согласно ГОСТу, анодирование называется анодным окислением. Основным результатом электрохимического процесса анодирования алюминия является образование более прочной оксидной пленки.

Причина этого заключается в том, что окисление металла образует на его поверхности защитный слой, который легко повредить. Цель анодирования – укрепить этот слой, а не нанести какое-либо покрытие, что обычно делается с помощью хромирования или гальваники. Покрытие формируется из самого алюминия.

Процесс очень похож на другую технологию – окрашивание металла в синий цвет путем окисления. Анодируют не только алюминиевые изделия; магний и титан также подвергаются этой защитной обработке, если это необходимо.

Необходимость и методы анодирования

Что может дать анодирование алюминия в домашних условиях? Прежде всего, значительно повысится устойчивость к коррозии. Более прочный защитный оксидный слой будет держаться очень долго и не отслаиваться.

Помимо этого, технология анодного оксидирования обладает рядом других преимуществ:

• Она выравнивает поверхность алюминиевых изделий, т.е. скрывает некоторые дефекты (царапины и точечные повреждения, сколы, разводы) и придает металлу однородную поверхность.
• Благодаря матовой поверхности лакокрасочные покрытия лучше сцепляются с металлом.
• Анодированные алюминиевые профили обладают лучшими защитными свойствами.
• Цветное анодирование алюминия придает металлу более привлекательный внешний вид.
• Большая толщина защитного покрытия.
• Возможность различных имитаций – серебро, золото, жемчуг и т.д.

Существует множество возможностей для использования анилиновых красителей. Кроме того, анодирование может быть выполнено различными способами:

• холодным;
• твердое;
• цветное.

Давайте кратко рассмотрим их ниже.

Преимущества анодированного металла

Анодное окисление (анодирование) различных металлов, проводимое в домашних условиях, очевидно, значительно уступает тому, которое осуществляется на промышленном оборудовании. Тем не менее, он может обеспечить ряд преимуществ для продукта:

1. Повышенная коррозионная стойкость – поскольку оксидный слой препятствует проникновению влаги в металлическую подложку, обеспечивая надежную защиту. Использование этого процесса на быстро ржавеющих предметах домашнего обихода или дисках и деталях бытовой техники может значительно продлить срок их службы.
2. Повышение долговечности металла и стали: оксидированное покрытие гораздо более устойчиво к механическим и химическим повреждениям.
3. Кухонная утварь, обработанная таким образом, нетоксична, устойчива к длительному нагреванию, к ней не прилипает пища.
4. После анодирования металлические изделия приобретают диэлектрические свойства (не проводят электричество совсем или почти не проводят).
5. Можно гальванизировать и другой металл (хром, титан). Это может быть сделано вручную и может значительно повысить прочность и механические свойства или улучшить декоративные свойства (золочение).

Этот процесс также дает возможность декорирования. Может быть применено цветное анодное оксидирование. Этот результат может быть достигнут путем изменения уравнения приложенного тока и плотности электролита (это возможно для анодирования титана и других твердых материалов) или путем нанесения краски (часто для алюминия и других мягких металлов, но процесс применим и к твердым субстратам). Окрашенные таким образом предметы имеют более ровный и глубокий цвет.

Различные методы

Существует два способа проведения процесса обработки оксидированной стали в домашних условиях. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Тепловой метод

Самый простой процесс, который можно выполнить своими руками. Успешный при комнатной температуре, с использованием органического красителя, он позволяет создавать удивительно красивые вещи. Для этого можно использовать как готовые краски, так и аптечные красители (вердигрис, йод, марганцовка).

Добиться твердого анодирования с помощью этой техники невозможно. Оксидное покрытие не является прочным, плохо защищает от коррозии и легко повреждается. Однако, если после этого метода вы покрасите поверхность, адгезия (сцепление) покрытия с подложкой будет очень высокой, нитрокраски или другие краски будут прочно держаться, не отслаиваться и обеспечат высокую степень защиты от коррозии.

Холодный метод

Этот метод требует тщательного температурного контроля при проведении в домашних условиях, с колебаниями температуры от -10°C до +10°C (оптимальная температура для электрохимической реакции согласно уравнению – 0°C). Именно при такой температуре анодная и катодная обработка поверхности протекает наиболее полно, медленно образуя прочный защитный оксидный слой. Это позволяет домашнему мастеру самостоятельно выполнить твердое анодирование, обеспечивающее максимальную защиту стали от коррозии.

Медь, хром или золото также можно покрыть гальваническим способом, рассчитав силу тока в соответствии со специальными уравнениями. После такой обработки очень трудно повредить стальную деталь или диски. Защита от коррозии эффективна в течение многих лет, даже при контакте с морской водой, и может быть использована для продления срока службы подводного оборудования.

Анодирование в домашних условиях

Процесс холодного анодирования почти всегда используется компанией, занимающейся анодированием. Это также техника, используемая большинством компаний, предоставляющих подобные услуги. Эта техника называется холодным анодированием, поскольку при формировании покрытия нет необходимости в высоких температурах: рабочий диапазон температур составляет от -10 до +10 градусов Цельсия.

Преимущества холодного анодирования:

1. Поверхностный слой имеет достаточную толщину благодаря тому, что скорости роста и растворения оксидного слоя на его внешней и внутренней сторонах различны.
2. Покрытие очень прочное.
3. Обработанный металл обладает высокой устойчивостью к коррозии.

Единственным недостатком этой технологии является сложность последующего окрашивания металла материалами на органической основе. Однако металл, независимо от его свойств, имеет естественную окраску. Цвет может варьироваться от оливкового до черного или сероватого.

Для работы потребуются следующие предметы:

• Ванны (алюминиевые емкости для анодирования и пара стеклянных или пластиковых для приготовления растворов);
• Алюминиевые соединительные кабели;
• блок питания 12 вольт;
• реостат;
• амперметр.

Приготовление раствора

Как уже упоминалось выше, основным электролитом, используемым для анодирования, является серная кислота. Однако использовать такой электролит вне производственного помещения опасно. Поэтому соду обычно используют в домашних условиях.

1. Готовим 2 раствора – соды и соляной кислоты. Заливаем ингредиенты в емкости теплой дистиллированной водой в соотношении 1 к 9.
2. Хорошо перемешиваем раствор и оставляем настаиваться.
3. Перелейте раствор в другую емкость, чтобы в него не попали остатки соды. Чистота раствора оказывает большое влияние на результат анодирования.

Типичные ошибки

Их довольно часто допускают "домашние" мастера, не изучившие всех тонкостей технологии.

• Плохой контакт между деталью и электродом. Поэтому зажим должен быть надежным, типа "крокодил" или, еще лучше, с прижимным винтом. Неисправный контакт вызывает изменение тока, что напрямую влияет на конечный результат. Поэтому различные скрутки, петли для подвешивания заготовок в данном случае неприменимы.
• Размер катода не соответствует линейным размерам заготовки. Это приводит к неравномерной плотности тока в ванне. Последствия этого – размер катода и риск пережога металла. Существует общее правило – катод (ванна) должен быть как минимум в два раза больше заготовки.
• Недостаточная (или чрезмерная) плотность анода. Рекомендуемое значение – около 2 А/дм² (20 мА/см²). Если вы хотите ускорить процесс, вы можете немного увеличить его (но не более чем в 1,5 раза) и убедиться, что раствор поддерживается в холодном состоянии с помощью хорошего охлаждения + постоянного перемешивания.

Полезные советы

Не всегда возможно адекватно механически отшлифовать поверхность образца (с помощью абразивов). Например, из-за сложного рельефа поверхности. В таких случаях более эффективна техника травления. Суть этого метода заключается в погружении детали в щелочной раствор. На практике это, как правило, мыльная вода. Иногда, чтобы добиться осветления детали, ее дополнительно погружают в емкость с 20%-ным раствором кислоты.

В любом случае, после такой очистки образец следует тщательно промыть, чтобы удалить с его поверхности остатки химических веществ. Это делается под проточной водой, предпочтительно теплой.

Необходимо строго придерживаться рекомендуемой температуры (от -10 до +10ºC). Если температура повысится, силу тока придется уменьшить. Это приведет к "хрупкому" покрытию.

После покраски рекомендуется покрыть детали лаком, чтобы надолго сохранить цвет. Это можно сделать мягкой кистью, чтобы избежать "наслоения". После погружения лаку следует дать полностью стечь.

В этой статье показан лишь один из многих способов анодирования в домашних условиях. Это самый простой и поэтому наиболее подходящий для неопытных. Работа с кислотой намного сложнее, но разницы в конечном результате практически нет.

Для тех, кого интересует техника литья алюминия, есть отдельный учебник с подробными фотографиями – читайте дальше.