Анодирование в домашних условиях

Оборудование для анодирования алюминия в домашних условиях

Теперь вам стало известно, что собой представляет анодирование. Пришло время выяснить, какое именно оборудование необходимо для этого. Итак, для работы потребуется несколько ванночек для деталей с разными размерами. Они должны быть сделаны из алюминия. В качестве альтернативы можно воспользоваться полиэтиленом или пластмассой. Стенки и дно пластиковой ванны должны быть покрыты листами алюминиевой фольги. Это необходимо для создания катодно-анодной установки.

У ванны также должны быть высокие теплоизоляционные характеристики. Лишь в этом случае электролит не нагреется сильно, и вам не нужно будет его регулярно менять.

После этого делают катод, для чего применяют свинец. Делается эта деталь исключительно из листового материала. Стоит отметить, что площадь катода обязательно должна быть вдвое больше площади обрабатываемой детали. В катоде должны быть специальные отверстия, предназначенные для выпуска газов.

После подготовки катода, необходимо изготовить электролит, поместить его внутрь ванны, положить туда элемент и подсоединить к «плюсу» источник электрического тока. Пластину из свинца нужно подключить к «минусу». Для того чтобы металлический сплав начал анодировать, сгодится источник электропитания на полтора ампера и двенадцать ватт. Что касается затрачиваемого времени, то для элементов небольшого размера процедура займет примерно тридцать минут. Чтобы произвести полноценный профиль из алюминия, понадобится три-четыре часа.

Расцветка изделия может различаться. Тут все зависит от применяемой методики анодирования в домашних условиях. С применением анилиновых красок детали металла можно выкрасить даже в черные оттенки.

Устройства, оборудование, реактивы

В промышленных масштабах анодирование делается в растворах серной кислоты разной концентрации. Они обеспечивают как большую скорость процесса, так и заданную глубину оксидной плёнки. Применение автоматики позволило полностью автоматизировать этот достаточно вредный для здоровья процесс.

Оборудование для анодирования бывает трех типов:

Базовое, или основное. Тут всё просто: ванна с электролитом из инертного, не вступающего в реакцию, материала, притом обладающего свойствами теплоизолятора для предотвращения перегрева электролита. И катод, материал которого находится в прямой зависимости от того материала, который нужно анодировать.
Обслуживающее оборудование. К нему относятся агрегаты, обеспечивающие работоспособность установки для оксидирования. Это узлы подачи напряжения, предохранительные и приводные механизмы.
Вспомогательное. Это оборудование для работ по обработке и подготовке изделий к анодированию. В него входят и средства доставки деталей к ваннам. И средства упаковки и перемещения к местам, где готовые изделия складируются.

Самыми трудными, экологически опасными операциями при обработке металлов анодированием являются процессы загрузки и выгрузки деталей в ванны

Поэтому на качество работы приводных механизмов для этого всегда обращается особое внимание

Исторически сложилось так, что все производственные процессы связаны с потреблением переменного тока – который совершенно не годится для процессов анодирования. Для того, чтобы ток был постоянным (то есть текущий в проводниках только в одном направлении, применяют выпрямители с достаточным запасом мощности. Оптимальная мощность для промышленных выпрямителей, связанных с процессами оксидирования – 2,5 киловатта. А для обеспечения получения анодированной плёнки разных цветов и оттенков для таких выпрямителей монтируют бесступенчатую систему подачи мощности.

Как чернить оливковым маслом и яичным белком?

Суть данного метода в следующем. Сначала деталь из алюминия тщательно полируется мелкозернистой наждачной бумагой. Далее обезжиривается в содовом растворе. Затем на изделие наносят оливковое масло и нагревают при помощи спиртовой лампы

Очень важно, чтобы пламя не давало копоти. Термообработку следует выполнять до тех пор, пока на поверхности не проступит черный цвет

За это время масло выгорит и его придется нанести повторно. Как утверждают специалисты, намазывать деталь придется часто. После поверхность охлаждается и тщательно вытирается. От данной процедуры практически не отличается метод с использованием яйца. Разница лишь в том, что на поверхность следует наносить не оливковое масло, а сбитый яичный белок. Желательно, чтобы перед воронением он настоялся в теплом месте пару дней. Когда на детали он достаточно подсохнет, ее начинают нагревать до красна. В конце белок должен отстать, а алюминий под ним окрасится в черный цвет.

Подготовка емкости для анодирования

Анодирование производится в емкости с электролитом, подготовкой которой следует заняться в отдельном порядке. Для больших конструкций или деталей нужно использовать ванну, причем тоже изготовленную из алюминия. Небольшие по размеру заготовки обрабатываются в контейнерах, горшках или тазах, которые могут быть выполнены из пластиков. Иногда неподходящие по характеристикам емкости дополнительно покрываются листами данного металла. Оптимально, если дно и стены будут герметично покрыты алюминиевым слоем. Это позволит равномерно распределить ток с охватом всех сторон заготовки. Далее емкость следует теплоизолировать уже с наружных сторон. Дело в том, что анодирование алюминия в домашних условиях не позволяет точно регулировать тепловой режим корпуса емкости и его содержимого. Поэтому следует заранее выполнить утепление конструкции с помощью пенопласта толщиной 2-3 см. Если планируется регулярно применять анодирование, то можно подготовить специальную ванну с фиксацией на профильном герметичном каркасе и заливкой монтажной пеной.

На заключительном этапе подготовки емкости изготавливается свинцовый катод, который будет подключен к ванной. В этой части надо учитывать, что площадь электротехнического элемента должна вдвое превышать целевую площадь анодирования алюминия. Своими руками катод можно выполнить из листового свинца, снятого с защитной оболочки толстого кабеля. Также в этом элементе должны быть предусмотрены небольшие отверстия, которые позволят выпускать газ в процессе обработки.

Разновидности анодирования

На сегодняшний день можно встретить компании предоставляющие различные услуги по анодированию алюминия. Это и классическое, и твердое, и цветное анодирование. Некоторые организации предлагают анодировать алюминий в домашних условиях. Каждое направление имеет свои интересные особенности, о которых мы и поговорим дальше.

Твердое анодирование алюминия — это особый способ получения сверхпрочной микропленкина поверхности алюминиевой детали. Он получил небывалое распространении в авиа, космо и автостроении, архитектуре и схожих областях. Суть процесса в том, что для анодирования берется не один электролит, а несколько в определенной комбинации. Так одна из запантенованных методик подразумевает смешение серной, щавелевой, винной, лимонной и борной кислот в пропорции 70-160/30-80/5-20/2-15/1-5 г/л. и постепенным увеличением плотности тока с 5 до 28 В. при температуре раствора до 25 градусов по Цельсию. Твердость покрытия достигается благодаря изменению структуры пористых ячеек анодной пленки.

Цветное анодирование алюминия — технология изменения цвета анодированной детали. Производится как до, так и после расположение детали в электролите. Бывает 4 видов:

Первое — адсорбационное окрашивание — происходит сразу после перемещения элемента из ванной с электролитом, т.е до заполнения пор. Деталь также погружают в раствор с красителем, разогретым до определенной температуры (55-75 град. по Цельсию), на некоторое время (обычно от 5 до 30 минут), а затем дополнительно уплотняют, чтобы увеличить окрашенный слой.

Второе — электролитическое — оно же черное анодирование алюминия — это получение сначала бесцветной анодной пленки, а затем продолжение процесса в кислом растворе солей некоторых металлов. Цвет готового изделия получается от слабобронзового до черного. Анодирование алюминия в черный цвет востребовано в производстве строительных профилей и панелей.

Третий вид — интерференционное окрашивание — то же, что и предыдущее, но позволяет получить большее количество оттенков благодаря формированию специального светоотражающего слоя.

Ну и наконец, четвертый вид — интегральное окрашивание — в раствор электролита для анодированию добавляют органические соли, благодаря которым и происходит покраска изделия.

Теперь вы получили общее представление о процессе анодирования. Как видно из всего сказанного — электрохимическое оксидирование позволяет добиться самых разных результатов, не тратя при этом огромных денег на организацию процесса. Не удивительно, что в нем так заинтересованы многие предприниматели.

Чем обладает анодированный профиль для светодиодной ленты?

Одной из причин уменьшения срока службы металлических изделий, в том числе изделий из алюминия, является коррозия. Это повреждение защитной пленки, которая образуется при контакте металла с кислородом, ведущее к окислению металла и постепенному его разрушению.

Если обработать металл методом анодирования, он становится устойчивым к коррозии и агрессивному воздействию внешних факторов. Оксидная анодированная пленка обеспечивает алюминию несколько преимуществ:

Высокие защитные свойства от внешних воздействий, в том числе механических;
Ровную и однородную поверхность, что делает изделия более эстетичными;
Защитная пленка надежно держится на поверхности, без отслаивания и появления трещин;
Покрытие устойчиво к солнечным лучам;
Нет специальных требований к уходу за анодированным изделием;
Мелкие повреждения (царапины и полосы) на поверхности становятся незаметными;
Анодирование позволяет выбрать толщину защитной пленки, желаемый оттенок поверхности, а также матовый или глянцевый эффект;
Изделия из анодированного алюминия могут устанавливаться в местах с повышенной влажностью, в том числе на улице.

Анодированный профиль для светодиодной ленты выглядит благородно и эстетично, что позволяет ему стать гармоничной деталью даже самого респектабельного интерьера. Высокая прочность и надежность покрытия обеспечивают долговечность и практичность самих осветительных конструкций.

Закрепление детали

Перед началом процесса анодирования деталь должна быть прочно зафиксирована на подвесных приспособлениях для более плотного электрического контакта. В качестве подвесных устройств рекомендуется использовать алюминиевые конструкции или сплавы на основе титана с дюралем. Само крепление может производиться с помощью винтовых или пружинных зажимных механизмов. Для дополнительной страховки нередко применяют и алюминиевую тугую проволоку. Участки конструкции, которые не будут участвовать в контакте, необходимо изолировать. Это можно сделать или посредством ленты из полиэтилена, или с помощью кислотостойкого лака

Второй метод требует дополнительной осторожности, поскольку цветное анодирование алюминия в домашних условиях предусматривает максимальное исключение факторов стороннего влияния на поверхности заготовки. То есть обработка лаком должна быть произведена заблаговременно с полным просыханием поверхности

Также следует учитывать, что неплотный контакт подвесной системы с целевым материалом может вызвать перегрев последнего. Данный эффект, в свою очередь, приведет к разрушению оксидного покрытия и снижению прочности нанесенной пленки.

Литература

Шрейдер А. В. Оксидирование алюминия и его сплавов. — М.: Металлургиздат, 1960. — 198 с.
Голубев А. И. Анодное окисление алюминиевых сплавов. — М.: Изд-во АН СССР, 1961. — 221 с.
Юнг Л. Анодные оксидные пленки. — Л.: Энергия, 1967. — 232 с.
Томашов Н. Д., Тюкина М. Н., Заливалов Ф. П. Толстослойное анодирование алюминия и его сплавов. — М.: Машиностроение, 1968. — 156 с.
Беленький М. А., Иванов А. Ф. Электрооосаждение металлических покрытий, справочник. — М.: Металлургия, 1985.
Хенли В. Ф. Анодное оксидирование алюминия и его сплавов. — М.: Металлургия, 1986. — 152 с.
Аверьянов Е. Е. Справочник по анодированию. — Москва: Машиностроение, 1988. — 224 с. — ISBN 5-217-00273-5.
Гордиенко П. С., Руднев В. С. Электрохимическое формирование покрытий на алюминии и его сплавах при потенциалах искрения и пробоя. — Владивосток: Дальнаука, 1999. — 233 с. — ISBN -0.
Артур В. Браке. Технологии Анодирования Алюминия. — М.: Interall, 2000.
Лыньков Л. М., Мухуров Н. И. Микроструктуры на основе анодной алюмооксидной технологии. — Минск: Бестпринт, 2002. — 216 с. — ISBN 985-6633-50-8.
Мухуров Н. И. Алюмооксидные микро-наноструктуры для микроэлектромехнических систем. — Минск: Бестпринт, 2004. — 166 с. — ISBN 985-6633-50-8.
Позняк А. А. Модифицированный анодный оксид алюминия и композитные материалы на его основе. — Минск: Издательский центр БГУ, 2007. — 251 с. — ISBN 978-985-476-561-7.
Аверьянов Е. Е. Плазменное анодирование в радиоэлектронике. — М.: Радио и связь, 1983. — 79 с.

Холодная технология

Для проведения анодирования алюминия необходимы:

источник питания 12 В (АКБ, стабилизатор);
алюминиевые провода;
реостат;
амперметр;
емкости для растворов.

Вначале проводятся подготовительные работы, описанные выше. Затем детали необходимо закрепить. Не следует забывать, что под крепежным элементом пленка не образуется. А подвешенные заготовки при опускании в емкость не должны касаться стенок и дна.

К деталям от источника питания подключается анод, соответственно к емкости катод. Плотность тока подбирается в пределах 1,6-4 А/дм2. Рекомендуемые значения 2-2,2 А/дм2. При малых значениях процесс будет протекать медленнее, а при больших может возникнуть пробой цепи и покрытие начнет разрушаться.

Не рекомендуется, чтобы температура электролита поднималась выше 5°С. При анодировании электролит нагревается не равномерно. В центре он теплее, чем в углах емкости, поэтому необходимо постоянное перемешивание.

Продолжительность анодирования при холодном способе составляет около получаса для небольших элементов. Для крупных деталей продолжительность может составлять 60-90 минут. На окончание процесса указывает измененный цвет на поверхности алюминиевого изделия. После отсоединения проводов деталь промывается.

Применение анодированного алюминия

Существует множество сфер использования для достижения абсолютно разных целей. Сейчас рассмотрим их:

Основа для окраски. Защищенное покрытие способно удерживать слой краски продолжительное время. Для этого осуществляется соединение органического покрытия с хромовым анодным. Даже если слой краски повредится, его легко восстановить, а самому изделию не грозит коррозия и прочее. Данная технология эффективна при нанесении органических красок.
Защита от коррозии. Эта защита способна справляться с воздействием даже соленой воды.
В дизайне. Использование специальных красителей можно придавать алюминию абсолютно разные цвета. Благодаря этому изделиям можно придавать красивый внешний вид.
Чистые руки. Нередко алюминий используется для создания перил, рукояток, поручней и прочее. Если он будет без анодного покрытия, то на руках могут оставаться следы. Чтобы это исключить все эти детали анодируют, что позволяет держать руки в чистоте. Для достижения таких результатов поры анодного покрытия наполняются.
Отражение в проекторах. Технология сернокислого анодирования используется для защиты отражателей прожекторов. Это отражение будет сохраняться годами. А если необходимо почистить его поверхность, то для этого нет никаких проблем.
В тепловых отражателях. Используется анодированный алюминий в нагревательных рефлекторах. Поверхность легка к любому очищения. Может использовать в помещениях с повышенной влажностью. Толщина покрытия составляет 1 микрон.
Эффективная борьба с износом и трением. За счет более твердого покрытия значительно снижается износ. В этом случае анодное покрытие может достигать до 60 микрон.
Электрический изолятор. В некоторых типах трансформаторов сегодня принято использовать алюминиевую ленту, в обязательном порядке анодированную. Такое покрытие прекрасно сопротивляется воздействию тепловой энергии.

Этапы работ

При проведении анодирования деталей, температура должна оставаться в следующем диапазоне: от -10 до + 10 градусов.

Если она будет ниже, то напряжения у блока питания будет недостаточно, чтобы поддерживать нужную силу тока, а если выше, то не сформируется твердое защитное покрытие – оно будет мягким и бесцветным и не сможет защитить металл.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Убираем ржавчину с металла — как и чем?

Лучше всего заканчивать анодирование, когда температура достигла +5 градусов, т.к. в углах ванны и на поверхности предмета будет разная температура, а процедура анодирования позволяет выделять достаточное количество тепла.

Кроме того, процесс перемещения электролита должно быть постоянным: мешать его можно с помощью воздуха, ложки или насоса, чтобы температура на поверхности обрабатываемого изделия и алюминия была примерно одинаковой.

Разница же температур приведет к тому, что некоторые участки детали перегреются, а затем на них появятся пробои или случится растрав изделия.

Чтобы провести твердое анодирование под золото, вам понадобится специальное оборудование. Чаще всего это несколько ванн, в одной из которых будут обрабатываться детали из алюминия, а другая – маленькая емкость.

Для нее можно использовать пищевые контейнеры или пластиковые горшки. Стенки и дно ванн нужно покрыть алюминиевыми листами, либо сделать из них специальную выкройку и согнуть ее так, чтобы получилась емкость.

Это нужно, чтобы создать равномерную плотность тока с каждой стороны изделия.

Корпус ванны должен обладать хорошей теплоизоляцией, иначе электролит будет нагреваться слишком быстро, и жидкость придется постоянно менять.

Проще всего создать теплоизоляционный слой, оклеив стенки пенопластом толщиной 2-4 см, либо залить промежутки пеной для строительства.

После того как вы залили в ванну электролит, на выход нужно поставить блок питания, генерирующий ток. Чтобы регулировать силу подачи тока, присоедините резистор к цепи.

Если контакт качественный, то вы увидите кислородные пузырьки, которые будут появляться по всей поверхности изделия. Они небольшие по диаметру и по течению напоминают струи дыма.

Скорость окрашивания под золото, в черный цвет и другие оттенки зависит от размера детали: для маленьких объектов это около 20-30 минут, для больших – 60-90 минут.

После того как вся деталь приобретет нужный цвет, достаньте ее из емкости и промойте под холодной водой, а затем протрите ваткой, смоченной в растворе марганцовки – это поможет удалить лишние микроэлементы, получившиеся в ходе реакции, но поможет сохранить цвет под золото или другой.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Приспособление для гибки профильной трубы

После изъятия детали, она должна иметь светло-серый цвет, быть гладкой и блестящей.

Видео:

В зависимости от режимов анодирования, изделия могут приобрести различный цвет: серый, темно-матовый, золотой и т.д. Чтобы дополнительно окрасить детали, нужно поместить их в анилиновый краситель, который нагреет деталь до 50-60 градусов.

Перед тем как начинать цветное анодирование, нужно отфильтровать раствор, чтобы на поверхности деталей не образовались пятна, которые появляются от оставшихся мелких крупинок красителя.

Чтобы окрасить изделия и получить нужный цвет, обычно достаточно 15-20 минут.

После того как необходимый цвет (черный, под золото и др.) и защитный слой правильной консистенции (твердый и блестящий) получен, нужно дополнительно зафиксировать его, чтобы со временем он не слез.

Технология закрытия микропор на металле может быть различной. Легче всего проварить анодированные детали в воде на плите в течение 30 минут. Для варки лучше всего использовать дистиллированную воду, т.к. она придаст материалу больше защитных свойств.

Другой способ: сделать для деталей паровую баню, в которой они должны находиться также не менее получаса.

Технология работы с алюминием может несколько отличаться, в зависимости от типа детали и материала, но в целом все этапы анодирования материала выглядят подобным образом.

Видео:

Отличия могут быть в температуре электролита, однако рекомендуется следовать в этом приведенным цифрам, т.к. в ином случае защитные свойства материала будут недостаточны, либо вы получите не тот цвет, который вам был нужен.

Если вы проводите анодирование под золото и другие цвета, то лучше всего выбирать холодный способ, т.к. в этом случае слоя покрытия будет более толстым, а сами детали приобретут красивый цвет: под золото, черный или другие оттенки, а также будут блестеть.

Подготовительный процесс

Для получения гладкой поверхности на стадии подготовки необходимо заготовку отполировать. С помощью войлочного или другого полировального круга устраняются царапины, затягиваются большие поры. Отсутствие микронеровностей снижает вероятность появления прогаров. Анодная пленка не способна скрыть внешние дефекты.

Перед анодированием алюминия необходимо определиться с размерами обрабатываемых деталей. Получаемый слой имеет толщину 50 микрон, поэтому на обработанную резьбу невозможно будет накрутить гайку. Если же детали соединяются с помощью посадки, то не стоит забывать, что после анодирования детали шлифовке не подлежат.

Проведение анодирования в домашних условиях

Для проведения процесса необходимы емкости. Емкости для анодирования должны соответствовать размерам деталей, быть чуть больше. В связи с чем обычно пользуются несколькими ваннами. Материал емкостей – алюминий. Но если изделия небольшого размера, то подойдут пластиковые контейнеры. Только на дно и вдоль стенок необходимо уложить алюминиевые листы. Это необходимо, чтобы создать ток равномерной плотности по всему объему.

Электролит нуждается в изоляции от внешнего воздействия тепла. При нагревании его придется менять. Для исключения нагрева емкости снаружи покрываются слоем теплоизоляции. Ее можно обклеить пенопластом до 50 мм толщиной или, поместив в короб, заполнить свободное пространство монтажной пеной.

Смешивание, когда в кислоту добавляется вода, сопровождается обильным тепловыделением, и она буквально вскипает разбрызгиваясь. Поэтому в целях безопасности серную кислоту вливают в емкость с водой.

Перед началом анодирования алюминия его подвергают химической подготовке. Химическая подготовка – процесс обезжиривания. В промышленных условиях обработку проводят едким натром или калием. Но в домашних условиях лучше пользоваться хозяйственным мылом. Зубной щеткой и мыльным раствором с поверхности хорошо удаляются загрязнения. После чего сначала заготовки промываются теплой водой, а затем — холодной.

Альтернативой хозяйственному мылу служит стиральный порошок. Растворив его в закрытом пластиковом контейнере и поместив туда обрабатываемые детали, необходимо интенсивно встряхнуть. Затем детали промываются и просушиваются потоком горячего воздуха. Активный кислород, содержащийся в стиральном порошке, защищает обезжиренные изделия, даже если их взять голыми руками.

Закрепление результата анодирования

Когда деталь обретет необходимый цвет, новый слой на поверхности нужно будет зафиксировать. Потребность дополнительного укрепления обусловлена тем, что анодированное покрытие имеет пористую структуру, легко проницаемую для воды и воздуха. Поэтому сразу после окрашивания следует обеспечить закрытие микропор. Простейший метод для достижения этого эффекта заключается в процессе варки в дистиллированной кипящей воде. На эту процедуру следует отводить порядка 30-40 мин. Но если процесс анодирования алюминия осуществлялся при низком температурном режиме, то лучше от этого способа отказаться в пользу паровой бани. Деталь удерживается под интенсивным воздействием парогенератора также на протяжении 30 мин, после чего промывается и сушится.

Виды коррозии

Окисляется алюминий в атмосфере быстро, но на небольшую глубину. Этому препятствует защитная окисная пленка. Окисление ускоряется выше температуры плавления алюминия. Если нарушается целостность оксидной пленки, алюминий начинает корродировать. Причинами истончения его защитного слоя могут стать различные факторы, начиная с воздействия кислот, щелочей и заканчивая механическим повреждением.

Коррозия алюминия – саморазрушение металла под воздействием окружающей среды. По механизму протекания выделяют:

Химическую коррозию – происходит в газовой среде без участия воды.

Электрохимическую коррозию – протекает во влажных средах.

Газовое разрушение – но сопровождает нагрев и горячую обработку алюминия. В результате взаимодействия кислорода с металлами возникает плотная окисная пленка. Вот почему алюминий не ржавеет, как и все цветные металлы.

На видео: электрохимическая коррозия металлов и способы защиты.