strzałka do góry

Anodowanie - dobór odpowiedniego stopu aluminium
Utworzony przez:  Administrator
Data utworzenia:  2016-06-24 09:17:16


Aluminium - jego podstawowe właściwości wszystkim są dobrze znane. Problem pojawia się jednak, gdy zaczynamy szczegółowo analizować konkretne stopy tego metalu i ich parametry. Materiałowi stawiany jest szereg wymagań, które ma spełnić i na ich podstawie wybierany jest konkretny stop o odpowiednich cechach. Istotnymi czynnikami są:

  • Odporność na korozję (m.in.: naprężeniową, międzykrystaliczną, warstwową, wżerową, a też wynikającą ze środowiska w którym materiał będzie używany - w atmosferze przemysłowej czy też morskiej);
  • Podatność na obróbkę (skrawanie, formowanie na zimno, odlewanie odśrodkowe, wyciskanie itd.) oraz na spawanie (wiązką elektronową, gazem, łukiem krytym);
  • Oczekiwane własności pod względem konstrukcyjnym (ze względu na zastosowanie: w budownictwie, transporcie, jako elementy konstrukcyjne maszyn);
  • Podatność stopu na anodowanie i otrzymanie określonych efektów: powłoki naturalnej dekoracyjnej (satynowej, wybłyszczonej), porowatej (umożliwiającej barwienie), utwardzającej (twardość mechaniczna powierzchni), czy o ochronnych własnościach korozyjnych.

Poszczególne stopy cechuje różny skład pierwiastków będących dodatkami stopowymi, wynika z tego ich różnorodna przydatność do procesu anodowania. Wybór odpowiedniego stopu jest więc bardzo istotny. W jakim celu wykonywane jest anodowanie aluminium? Wśród kluczowych korzyści można wymienić:

  • otrzymanie powłok dekoracyjnych (błyszczących, satynowych, barwionych);
  • uzyskanie ochrony przed korozją oraz izolacji elektrycznej (elektroizolacji);
  • zwiększenie odporności na ścieranie - twarde powłoki tlenkowe;
  • wytworzenia warstw pośrednich, np. pod powłoki lakiernicze, farby drukarskie itp.

O jakości powłok tlenkowych na aluminium i jego stopach decydują:

  • skład stopu
  • skład elektrolitu (kwas siarkowy, chromowy, szczawiowy )
  • warunki procesu anodowania (gęstość prądu, potencjał, temperatura)

Niewielkie ilości zanieczyszczeń metalicznych, a zwłaszcza niemetalicznych decydują o jakości powłok, miedzy innymi o: przezroczystości, zdolności do lakierowania, podatności powłoki na pękanie korozyjno-naprężeniowe. Całkowicie bezbarwne powłoki można uzyskać przez anodowe oksydowanie w kwasie siarkowym czystego, względnie niskostopowego aluminium, które jest metalem jednorodnym, krystalizującym w sieci sześciennej, płaskocentrycznej.

Skład stopów aluminium ma decydujące znaczenie na strukturę, budowę warstwy anodowej, głębokość i szerokość porów, a także spójność powłoki. Czyste aluminium to bardzo dobry materiał do wybłyszczania, anodowania, barwienia, jednak ma skłonność do pękania, ponieważ twarde powłoki tlenkowe tworzone są na miękkim podłożu.

Na wygląd i jakość powłoki anodowej mają wpływ dodatki stopowe. W zależności od struktury stopu, obecność Magnezu w stopie aluminium w ilości przekraczającej 1,3% Mg powoduje słabe lub silne zmatowienie powłoki, a także wpływa w niewielkim stopniu na jej twardość.

Mangan i Chrom w stopach w zawartości 0,1-0,3% powodują powstawanie złocistych powłok anodowych. Wyższe stężenia to ciemniejsze powłoki. Mangan jako nierozpuszczalny w elektrolicie odkłada się w warstwie anodowej i nadaje jej brunatne odcienie. Obecność chromu w stopie powoduje tworzenie powłok żółtych i właściwość ta została wykorzystana do bezpośredniego barwienia powłoki w roztworach kwasu siarkowego.

Krzem jako nierozpuszczalny w elektrolicie odkłada się w warstwie anodowej i nadaje jej szare zabarwienie. Stopy zawierające większe ilości krzemu ulegają znacznie trudniej utlenianiu, powłoki są cieńsze, mniej porowate przez co gorzej się barwią, a także występuje duża ziarnistość struktury. Stopy zawierające 0,6 - 0,9 % Si są lekko szare, a w przypadku większej ilości tego składnika - intensywnie szare lub nawet czarne. Wysoka zawartość krzemu powoduje powstawanie ciemnych osadów inertnego krzemu już podczas trawienia, a także anodowania przeszkadzając powstaniu warstwy anodowej.

Powłoki anodowe wytwarzane na stopach zawierających nawet niewielkie ilości Miedzi są matowe, natomiast stopy o zawartości już ponad 2% Cu są bardzo porowate, w efekcie nie dają się skutecznie uszczelniać. Obecność miedzi w kąpieli do anodowania zakłóca ten proces.

Cynk powyżej 2% Zn powoduje utratę przezroczystości oraz dla zawartości powyżej 5% Zn pojawiają się brązowe odcienie powłoki. Natomiast obecność Żelaza wpływa na korozję międzykrystaliczną.

Biorąc pod uwagę skład stopowy, poszczególne serie stopów w mniejszym lub większym stopniu są odpowiednie do procesu anodowania:

  • Seria EN AW 1000 - Aluminium Aluminium o wysokiej czystości od 99 - 99,8 %. Przykładowe zastosowanie: Produkcja foli spożywczej, pojemniki w przemyśle spożywczym, produkcja radiatorów, przemysł samochodowy. Bardzo dobry materiał do anodowania.
  • Seria EN AW 2000 - Durale Stopy aluminium i miedzi. Przykładowe zastosowanie: Części maszyn, samochodów, tabor kolejowy. Duża wytrzymałość mechaniczna, nieodporne na korozję. Materiał niezalecany do anodowania.
  • Seria EN AW 3000 - Alumany Stopy aluminium i manganu. Przykładowe zastosowanie: przemysł budowlany, meblowy, czy spożywczy. Wysoka odporność na korozję, niskie własności wytrzymałościowe, łatwość obróbki, łatwość wykonania spawania.
  • Seria EN AW 4000 - Siluminy Stopy aluminium i krzemu oraz miedzi, magnezu i manganu. Przykładowe zastosowanie: odlewy elementów maszyn i urządzeń. Wysoka odporność na korozję, wysokie własności wytrzymałościowe, dobre własności odlewnicze. Nieprzydatne do anodowania.
  • Seria EN AW 5000 - Hydronalia Stopy aluminium i magnezu oraz chromu (jako uszlachetniacz). Przykładowe zastosowanie: Przemysł samochodowy, stoczniowy, spożywczy, budownictwo. Wysoka odporność na korozję, wysokie własności wytrzymałościowe. Bardzo dobry materiał do anodowania.
  • Seria EN AW 6000 - Antycorodale Stopy aluminium, magnezu i krzemu. Przykładowe zastosowanie: Przemysł samochodowy, lotniczy, spożywczy, chemiczny, stoczniowy. Wysoka odporność na korozję, wysokie własności wytrzymałościowe, dobrze się spawa – bardzo dobry materiał konstrukcyjny. Bardzo dobry materiał do anodowania.
  • Seria EN AW 7000 - Konstruktale Stopy aluminium, cynku, magnezu. Zastosowanie: Przemysł samochodowy, lotniczy, budowlany. Ograniczona odporność na korozję, wysokie własności wytrzymałościowe porównywalne ze stalami konstrukcyjnymi, dobrze się spawa – bardzo dobry materiał konstrukcyjny.
  • Seria EN AW 8000 – Stopy aluminium, żelaza i krzemu. Zastosowanie: Przemysł spożywczy, wymienniki ciepła, elementy wentylacji. Nieprzydatne do anodowania.

Źródła:

[1] Jak właściwie dobrać stop aluminium?

[2] Praca zbiorowa "Poradnik galwanotechnika" WNT 2002

Komentarze
Napisz komentarz
Aby dodać komentarz musisz się zalogować


g -

Zapisz się na newsletter








Forum Aluminium 2018