strzałka do góry

Anodowanie Wstęp
Utworzony przez:  Administrator
Data utworzenia:  2015-11-11 23:43:36


Dziś nikt nie ma wątpliwości, że aluminium jest metalem powszechnie występującym w otaczającym nas świecie. Wiele zastosowań aluminium jest obecnie tak oczywistych, że niemal nie zauważamy jego obecności a jednocześnie ciągle poszukujemy nowych dziedzin jego wykorzystania. Dzięki wyjątkowym właściwościom aluminium łączenia się z innymi metalami w stopach powstało i ciągle powstaje szereg materiałów o różnym przeznaczeniu. Aluminium (Glin) jest trzecim, najpowszechniej występującym pierwiastkiem na powierzchni Ziemi, dlatego też możliwości jego zastosowania są wręcz nieograniczone. Historia poznania i wyodrębnienia, a tym bardziej produkcji na skalę przemysłową nie jest jednak długa. Istnienie tego pierwiastka zasugerował Louis-Bernard Guyton de Morveau dopiero w 1761 r. W 1807 podobną propozycję przedstawił sir Humphry Davy, który zaproponował współczesną nazwę. Istnieją kontrowersje na temat tego kto pierwszy wyodrębnił ten pierwiastek w stanie czystym. Podług jednych źródeł był to Friedrich Wöhler w 1827 r., wg innych Hans Christian Ørsted w 1825 r. Produkcję aluminium na skalę przemysłową opracowali w 1886 Amerykanin Charles M. Hall i Francuz Paul-Lous Toussaint Heroult.

Wspaniałe właściwości aluminium jak i jego stopów, czyli:

  • mała gęstość właściwa,
  • odporność korozyjna,
  • znakomita przewodność cieplna i elektryczna,
  • znakomite odbicie światła,
  • wysoka trwałość,
  • dobra obróbka plastyczna,
  • nieograniczona recyrkulacja bez utraty jakości,
  • oraz liczne możliwości obróbki powierzchni,

sprzyjają szerokiemu zastosowaniu tego materiału i wyznaczają szeroki zakres jego zastosowania. Aluminium umożliwiło rozwój pewnych dziedzin techniki, przykładem tego jest przemysł lotniczy ze swoimi wysokimi wymaganiami dotyczącymi konstrukcji lekkich i wytrzymałych maszyn, ale także przemysł elektryczny i elektroniczny czy poligraficzny, gdzie offsetowe płyty drukarskie są wytwarzane wyłącznie z aluminium.

Właśnie z powodu specyficznych właściwości aluminium zastąpiło w krótkim okresie czasu wiele tradycyjnych materiałów i zajmuje trwałe miejsce w wielu dziedzinach.

Aluminium jako materiał, był i jest w porównaniu ze stalą droższy, z tego też względu jest wykorzystywany przede wszystkim tam, gdzie znaczenie mają jego specyficzne właściwości. Ostatnio specyficzne cechy aluminium doprowadziły do jego szerokiego zastosowania w budownictwie, gdzie cenione są zwłaszcza takie właściwości jak:

  • mały ciężar właściwy,
  • wysoka odporność korozyjna.

Obecnie aluminium jest wykorzystywane na szeroką skalę we wszystkich dziedzinach przemysłu: w budownictwie, lotnictwie, motoryzacji, przemyśle zbrojeniowym, ale także przemyśle meblowym, w produkcji urządzeń gospodarstwa domowego a nawet w przemyśle opakowań. Na każdym kroku spotykamy się dzisiaj z przedmiotami wykonanymi z aluminium nie zawsze sobie to uświadamiając. Do tak szerokiego rozpowszechnienia przyczyniło się znacznie odkrycie technicznych możliwości celowego, określonego wzmocnienia naturalnej warstwy tlenku aluminium dzięki utlenianiu anodowemu i uzyskiwaniu specyficznych efektów dekoracyjnych.

Często przedmioty wykonane z aluminium są ukryte przed naszym wzrokiem. Części samochodów lub sprzętu AGD skrywa karoseria bądź obudowa. Wiele elementów aluminiowych jest lakierowanych w celach dekoracyjnych czy też zmiany charakteru powierzchni. Jednak najdoskonalej wydobywającą piękno aluminium oraz uszlachetniającą jego powierzchnię metodą jest Anodowanie.

Obecnie anodowanie, czyli anodowe utlenianie aluminium, jest najczęściej stosowaną i najszerzej rozpowszechnioną metodą zabezpieczania przed korozją wyrobów z aluminium i jego stopów. Wytworzona tym sposobem powłoka tlenkowa o grubości od kilku do ok. 30 μm skutecznie chroni podłoże przed korozją, charakteryzuje się doskonałą przyczepnością i odpornością mechaniczną, a dzięki możliwości barwienia nadaje powierzchni estetyczny, dekoracyjny wygląd.

Aluminium dzięki swoim właściwościom łączy się z tlenem. W suchym środowisku tworzy się cienka, przeźroczysta warstwa tlenku, która odnawia się sama przy mechanicznym uszkodzeniu. W wilgotnym środowisku i pod działaniem wpływów atmosferycznych tworzy się po upływie czasu gruba utleniona warstwa ochronna, która w następstwie osadzania się brudu zmienia kolor z jasnego na ciemnoszary. Ta naturalna warstwa tlenku aluminium chroni metal przed dalszym działaniem korozji nadając jej wysoką odporność. Ochronne działanie przed korozją zniknie jednak, kiedy warstwa tlenku zostanie zaatakowana kwaśnymi albo alkalicznymi substancjami chemicznymi i rozpuści się. Dobre właściwości antykorozyjne aluminium ograniczone są do neutralnego zakresu kwasowości (pH 5 do 8). Powstałe w ten sposób warstwy nie są ani dekoracyjne, ani zbyt twarde i przez to łatwo mogą na nie wpływać warunki atmosferyczne i mechaniczne.

Wyroby wykonane z aluminium potrzebują zdecydowanie lepszej ochrony przeciwkorozyjnej niż samoistne utlenianie. Możemy to zapewnić wykorzystując metodę anodowego utleniania aluminium – Anodowania - inaczej nazywaną metodą Eloksal co oznacza Elektrolityczne Oks-Utlenianie Aluminium.

Działanie ochronne warstwy tlenku można znacznie polepszyć wytwarzając sztucznie w procesie anodowania (eloksalowania) bardzo odporne warstwy tlenku o grubości nie mniejszej niż 20μm do 100μm na powierzchni aluminium. Te anodowo wytworzone warstwy tlenku powstające z materiału właściwego aluminium są przeważnie przeźroczyste, wyjątkowo twarde i nie do starcia.

Proces anodowego utleniania umożliwia celowe wytwarzanie warstw tlenku, które to warstwy pozwalają nie tylko na trwałą konserwację powierzchni aluminium w jej różnorodnych kształtach, lecz także na dodatkowe nadawanie barw i poprawę trwałości wyglądu powierzchni aluminium.

Proces anodowego utleniania polega na tym, że obrabiana część z aluminium jest podłączona w odpowiednim elektrolicie, przeważnie na bazie kwasu siarkowego, do dodatniego bieguna źródła prądu stałego (+) i w związku z tym staje się anodą. Biegun ujemny stanowi katoda wykonana z reguły także z aluminium. Pod działaniem podłączonego napięcia stałego zawierające tlen aniony ujemnie naładowane wędrują do anody i oddają tam tlen. Ten reaguje z aluminium i tworzy się tlenek glinu. Powstaje bardzo cienka, nie porowata, elektrycznie izolowana utleniona warstwa barierowa. Elektryczny opór warstwy wzrasta wraz z powiększającą się grubością nie przewodzącej powłoki- doprowadziłoby to do zmniejszenia przepływu prądu.

Rys. 1. Przedstawienie zasady tworzenia się warstwy tlenku

Zjawisko to nie zachodzi jednak w elektrolitach zawierających kwas siarkowy gdyż warstwa tlenku jest rozpuszczana przez elektrolit i następuje przekształcenie warstwy barierowej w delikatną, porowatą warstwę kryjącą. W związku z tym, iż powstaje stan równowagi między tworzeniem i przekształcaniem się warstwy barierowej, warstwa kryjąca może dalej rosnąć przy stałej grubości warstwy barierowej. Transport anionów następuje przez pory warstwy kryjącej. Ta rośnie proporcjonalnie do przepływu prądu, podlega jednak jednocześnie chemicznemu wtórnemu rozpuszczaniu przez elektrolit. Dla wytworzenia powłoki o grubości 20 μm potrzeba w praktyce około 1Axh/dm2 prądu.

Procesy elektrodowe przy anodowym utlenianiu aluminium można w znacznym uproszczeniu przedstawić w następującym wzorze sumarycznym:

2Al+3H2O –> Al2O3+ 3H2

Rys. 2. Model warstwy anodowej


Żródła:

[1] Praca Zbiorowa"Poradnik galwanotechnika." Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa (2002).

[2] Michna, Š., Lukáč, I., Louda, P., Očenášek, V., & kol. "Aluminium materials and technologies from A to Z" Adin s.r.o. (2007).

[3] aluMATTER

Komentarze
Darek78
Data utworzenia:  2016-03-10 13:12:32


Stopy aluminium też mają dobrą wytrzymałość właściwą (stosunek wytrzymałości na rozciąganie do gęstości). Dlatego są stosowane tam gdzie bardzo ważny jest ciężar konstrukcji- samoloty, samochody, pociągi..
rafał
Data utworzenia:  2018-04-11 14:23:22


Prośba o wsparcie. Czy to prawda, że podczas procesu przygotowania aluminium do anodowania (np. podczas trawienia), następuje "kurczenie" materiału? Wiadomo, że po anodowaniu wymiary detalu wzrastają o ok 20-30 jum. Podobno nie każdy rodzaj aluminium nadaje się do anodowania? Jeżeli tak to jaki na pewno się nie nadaje. Z góry dziękuję i pozdrawiam.
Administrator
Data utworzenia:  2018-04-12 09:10:27


O rodzajach stopów aluminium możesz dowiedzieć się więcej tutaj http://forumaluminium.pl/pl/forum/3/topic=82, a co do odpowiedniego stopu, zależy to od przeznaczenia wyrobu.

W przypadku zastosowań architektonicznych i anodowania przemysłowego - podane są w QUALANOD  - http://www.qualipol.pl/pliki/2017/QUALANOD_Spec_170101.pdf

Forum
Data utworzenia:  2018-04-12 09:21:48


Trawienie ma na celu usunięcie warstwy tlenków z powierzchni aluminium więc detal traci po całej powierzchni pewną warstwę aluminium. Stąd mogą wystąpić różnice wymiarowe, które musisz uwzględnić. Rata trawienia może wynosić średnio 300 - 500 g aluminium na m² detalu na godzinę (anodowanie dekoracyjne), grubość zdejmowanej warstwy będzie zależeć od ustawionych parametrów kąpieli w danej anodowni i czasu trawienia elementu. Sama warstwa anodowa również ma pewną grubość (5-30 mikrometrów w przypadku anodowania dekoracyjnego).

rafał
Data utworzenia:  2018-04-12 13:02:35


Czy jest w takim razie możliwe aby na detalu o wielkości np. 100x100x100mm stracić na wymiarze aż 0,1 mm?
Napisz komentarz
Aby dodać komentarz musisz się zalogować
REKLAMA





g -

Zapisz się na newsletter








Forum Aluminium 2018