Анодирование алюминия по QUALANOD: технология

Продолжаю обзор основных требований QUALANOD к производителям анодированной продукции, на этот раз – по технологии. (См. Требования к оборудованию для анодирования). Для детального изучения этих требований нужно обратиться к последней редакции документа QUALANOD Specifications на сайте www.qualanod.net

1. Общие требования

1.1. Производители анодно-окисного покрытия (далее — анодировщики) должны следовать инструкциям поставщиков химикатов для технологического процесса анодирования и окрашивания.

1.2. До и после анодирования алюминиевые изделия должны храниться вне линии анодирования. После анодирования изделия необходимо защитить от выпадения на их поверхности водяного конденсата, а также пыли и других загрязнений. Каждое анодированное изделие должно иметь маркировку с указанием класса толщины покрытия.

2. Промывки после рабочих ванн

2.1. После каждой стадии обработки (подготовка поверхности, анодирование, окрашивание) должна выполняться,  по крайней мере, одна промывка.

2.2. Некоторые стадии обработки требуют нескольких промывок. Это, в частности, касается анодирования. Поскольку первая промывка обычно очень кислая, то перед окрашиванием или наполнением необходимо выполнять вторую промывку.

2.3. Анодированные изделия никогда нельзя оставлять в кислотной промывке более чем на 1-2 мин. На изделиях, которые оставляют на какое-то время в кислотной промывке, обычно видны следы коррозии анодного покрытия.

3. Щелочное травление

3.1. Анодировщик должен неукоснительно следовать инструкциям поставщика химикатов для травления алюминия.

3.2. Необходимо контролировать в узких пределах концентрацию свободного гидроксида натрия, алюминия и различных добавок, а также температуры. Химический состав щелочного раствора должен постоянно обновляться с помощью специального «кристаллизатора» — конуса регенерации щелочного раствора. Возможно также применение так называемой «вечной» ванны щелочного травления. В такой ванне входящие и выходящие массовые потоки химикатов и материалов приблизительно равны и ванна имеет приблизительно постоянный состав. (О химическом составе «вечной» щелочной ванны см. здесь).

3.3. В ходе щелочного травления стравливание алюминия происходит с примерно постоянной скоростью, а скорость снижения  блеска обрабатываемой поверхности постепенно замедляется. Поэтому после некоторой толщины стравливания дальнейшего снижения блеска поверхности уже не происходит. Каждый анодировщик должен определить для своих конкретных условий оптимальный интервал длительности травления.

4. Анодирование

4.1. Типичной технологией является анодирование в сернокислом электролите без добавок или с добавками щавелевой кислоты.

4.2. Сернокислые электролиты

Концентрация свободной серной кислоты: не более 200 г/л, отклонение от заданной величины ± 10 г/л.

Содержание алюминия: не более 20 г/л, предпочтительно —  от 5 до 15 г/л.

Содержание хлоридов: не более 100 мг/л.

Концентрация кислоты является критическим параметром только при высокой температуре анодирования. Высокая концентрация кислоты снижает требуемое анодное напряжение (около 0,04 В на 1 г/л H2SO4), но также приводит к повышенному выносу кислоты и к увеличению ее расхода. Низкое содержание алюминия увеличивает чувствительность покрытия к повышенной температуре ванны. Чем выше содержание алюминия, тем более высокое напряжение  требуется для анодирования (около 0,2 В на 1 г/л алюминия). Присутствие хлоридов в анодном электролите может приводить к точечной коррозии при анодировании, а также неблагоприятно влияет на сопротивление покрытия климатическим воздействиям.

Температура ванны должна держаться в интервале ± 1,5 ºС от заданной величины независимо от размера садки. Разность температур электролита вблизи поверхности изделия должна быть не более 2 ºС. Температура ванны для классов толщин покрытия 5-10 мкм должна быть не выше 21 ºС,  а для классов 15-20-25 мкм – не выше 20 ºС.    

4.3. Сернокислые электролиты с добавками щавелевой кислоты

Концентрация свободной H2SO4  должна быть не более 200 г/л, отклонение от заданной величины ± 10 г/л.

Концентрация щавелевой кислоты должна быть не меньше 7 г/л. Повышение концентрации выше 10 г/л не оказывает практически никакого влияния на процесс. Концентрация 5 г/л является слишком низкой, чтобы оказывать влияние на качество анодного покрытия. Концентрация щавелевой кислоты более 15 г/л не оказывает никакого положительного влияния, но увеличивает производственные расходы.

Содержание алюминия: не более 20 г/л, предпочтительно – от 5 до 15 г/л.

4.4. Плотность тока при анодировании алюминия

Для сернокислого анодирования средняя плотность тока должна составлять:

1,2 – 2,0 А/дм2        для классов  5 и 10 мкм
1,4 – 2,0 А/дм2           для класса 15 мкм
1,5 – 2,0 А/дм2           для классов 20 и 25 мкм.

Применение низкой плотности тока для получения толстого покрытия (классы 20 и 25 мкм) является рискованным для качества покрытия. Высокая плотность тока требует хорошего контакта и хорошего перемешивания электролита, но имеет меньше проблем с качеством.

4.5. Площадь катодов

Отношение площади рабочих поверхностей катода к аноду должно быть в интервале от 1 : 1,5 до 1 : 2,5.

Рекомендуется применять алюминиевые катоды. У катодов, располагаемых на бортах ванны, принимается во внимание только одна их сторона, у центральних катодов – обе стороны.

Высокое отношении площади катода к площади анода  может приводить к проблемам с однородностью толщины покрытия. Алюминиевые электроды требуют самого низкого рабочего напряжения.

Расстояние между катодом и анодом должно быть не менее 150 мм.

4.6. Передача изделий после анодирования

После завершения цикла анодирования изделия должны как можно быстрее передаваться из ванны анодирования в ванну промывки. Изделия никогда не должны оставатся в ванне анодирования без подачи тока. Это является одной из причин, которые могут приводить к коррозии анодного покрытия и снижению его качества.

Окончание — часть 2 — следует.

Источник: QUALANOD Specifications, Edition 01.07.2010.