Tổng quan về Anodizing nhôm

Quá trình anodizing (đôi khi được gọi là anodization) chuyển đổi bề mặt nhôm thành lớp oxit dày hơn, đồng đều hơn thông qua quá trình điện phân.

Anodizing điện hóa tạo ra bề mặt oxit nhôm có:

• Chống ăn mòn

• Ngoại hình ưa nhìn

• Hao mòn điện trở

• Cải thiện độ bám dính của sơn hoặc chất kết dính

• Cải thiện độ bôi trơn

• Cải thiện độ bám dính mạ điện

Bài viết này sẽ tập trung vào anodizing nhôm. Tuy nhiên, các kim loại khác có thể được anod hóa, bao gồm hợp kim magiê, titan và nhôm. Có một số loại hoàn thiện nhôm anodized, bao gồm nhôm anodized rõ ràng, nhôm anodized đen và nhôm anodized cứng. Ngoài ra còn có một số loại anodizing thường được sử dụng: Loại I, Loại II và Loại II.

Với bài viết này, bạn có thể nhanh chóng và chính xác lựa chọn phương pháp xử lý bề mặt phù hợp cho sản phẩm ép đùn nhôm của mình.

Nhôm Anodized là gì?

Anodizing là một quá trình điện hóa chuyển đổi bề mặt kim loại thành lớp hoàn thiện oxit anodized trang trí, bền, chống ăn mòn. Nhôm rất thích hợp cho quá trình anod hóa, mặc dù các kim loại màu khác, chẳng hạn như magie và titan, cũng có thể được anod hóa.

Quá trình Anodizing hoạt động như thế nào?

Anodizing đạt được bằng cách ngâm nhôm vào bể điện phân có tính axit và cho dòng điện chạy qua môi trường. Một ống catốt được lắp bên trong bể anodizing; nhôm đóng vai trò như một cực dương, cho phép các ion oxy được giải phóng khỏi chất điện phân để kết hợp với các nguyên tử nhôm trên bề mặt phần được anod hóa. Do đó, anodizing là một vấn đề oxy hóa được kiểm soát chặt chẽ và là sự tăng cường của một hiện tượng tự nhiên.

Các loại quy trình Anodizing nhôm có sẵn

Để hiểu cách anod hóa nhôm, bạn cần hiểu các loại nhôm được sử dụng trong quá trình anodizing. Thông số kỹ thuật quân sự MIL-PRF-8625 Anodizing axit lưu huỳnh loại II và Anodizing lớp phủ cứng loại III được sử dụng phổ biến nhất. Loại II được biết đến rộng rãi là anodizing thông thường, trong khi Loại III được gọi là anodizing cứng hoặc cứng.

Loại I – Anodizing axit cromic

Quá trình anodizing loại I sử dụng axit cromic để tạo thành một lớp phủ mỏng trên bề mặt bộ phận kim loại.

Mặc dù loại I là lớp phủ anodizing mỏng nhất nhưng nó vẫn cải thiện khả năng chống ăn mòn của bộ phận. Tuy nhiên, nó cũng dẫn đến khả năng hấp thụ màu ít nhất khi nhuộm.

Loại II – Anodizing axit sunfuric

Quá trình anodizing loại II sử dụng axit sulfuric thay vì axit cromic. Điều này dẫn đến lớp bề mặt dày hơn một chút trên phần nhôm.

Anodizing axit sulfuric loại II có độ dày từ 0,0002 đến 0,001 inch và phù hợp hơn cho các bộ phận được nhuộm.

Loại III – Anodizing áo cứng 

Điều này thường được gọi là"anod hóa cứng"và cũng sử dụng phương pháp axit sulfuric. Tuy nhiên, nó tạo ra một lớp dày hơn (>0,001 in.) lớp anodized hơn loại II. Các bộ phận được mạ anod cứng có khả năng chống mài mòn và nhuộm màu tốt nhất. Tuy nhiên, nó có thể không lý tưởng cho các bộ phận có dung sai cực kỳ chặt chẽ.

Bạn nên chọn loại anodizing nào? Sự khác biệt là gì?

• Loại I sử dụng axit cromic để tạo thành một lớp phủ mỏng trên bề mặt các bộ phận kim loại. Đó là nơi cần có khả năng chống ăn mòn và một số mức độ chống mài mòn, chẳng hạn như sản xuất các bộ phận kết cấu có độ bền cao trên máy bay.

  
  

• Anodizing loại II sử dụng axit sulfuric để tạo thành lớp bề mặt dày hơn một chút trên các bộ phận bằng nhôm. Ứng dụng của nó là sản xuất các sản phẩm tiêu dùng, đồ dùng nhà bếp, các bộ phận bằng nhôm kiến ​​trúc và các bộ phận bằng nhôm công nghiệp.

  
  

• Loại III tương tự loại II nhưng có lớp chống ăn mòn dày hơn. Điều này khiến nó trở nên lý tưởng cho các bộ phận phải chịu được nhiệt độ khắc nghiệt và tiếp xúc với hóa chất. Ví dụ, quân đội sử dụng nó để sản xuất các bộ phận kim loại chắc chắn, thường được sử dụng trong các bộ phận của súng, bánh răng, van và nhiều bộ phận khác trượt vào nhau.

Tất cả các loại chất kết dính đều giúp sơn và các chất kết dính khác bám dính tốt hơn nhôm trần. Ngoài quá trình anod hóa, một số bộ phận có thể cần được nhuộm màu, bịt kín hoặc xử lý bằng các vật liệu khác, chẳng hạn như chất bôi trơn dạng màng khô. Nếu một bộ phận được nhuộm, nó được coi làKiểu2, trong khi phần chưa được nhuộm làKiểu1.

Làm thế nào để nhuộm các bộ phận nhôm anodized?

Cấu trúc oxit anodized có nguồn gốc từ chất nền nhôm và bao gồm toàn bộ oxit nhôm. Thay vì được phủ lên bề mặt như sơn hoặc mạ, oxit nhôm này được tích hợp hoàn toàn với lớp nền nhôm bên dưới nên sẽ không bị sứt mẻ hay bong tróc. Nó có cấu trúc xốp có trật tự cao cho phép xử lý thứ cấp như tạo màu và hàn kín.

Sau khi thuốc nhuộm được sử dụng, các lỗ chân lông có thể bị bịt kín, cho phép màu được nhúng vào lớp oxit. Bởi vì thuốc nhuộm bây giờ là một phần của lớp thụ động này nên nó sẽ không bị phai hoặc bong ra, mang lại lớp sơn bền, lâu dài và trang nhã.

Anodizing có cải thiện khả năng tản nhiệt không?

Vâng, nó có. Nếu một vật nóng hơn môi trường xung quanh thì nó sẽ bắt đầu nguội. Diện tích bề mặt của vật nóng càng lớn thì nó sẽ tản nhiệt càng nhanh. Nhôm anodized có diện tích bề mặt cao hơn nhôm chưa hoàn thiện và do đó giải phóng nhiệt hiệu quả hơn.

Độ dẫn nhiệt hoặc khả năng tản nhiệt được cải thiện này là nhờ khả năng truyền nhiệt đối lưu được cải thiện và độ phát xạ được tăng cường. Truyền nhiệt đối lưu là sự truyền nhiệt giữa bề mặt và không khí xung quanh và chủ yếu bị ảnh hưởng bởi thiết kế và ở mức độ thấp hơn là do quá trình anodizing.

Truyền nhiệt bức xạ, còn được gọi là độ phát xạ, xảy ra giữa hai bề mặt và có thể được cải thiện đáng kể bằng cách anodizing. Đặc tính này làm cho nhôm anod hóa rất phù hợp cho các bộ tản nhiệt nhỏ, như được mô tả trong bài viết của chúng tôi về tản nhiệt bằng nhôm anodized.

Nhôm Anodized có dẫn điện cao không?

Không có nó không phải là. Bản thân nhôm có tính dẫn điện cao; tuy nhiên, lớp oxit có tính chất vật lý và hóa học tương tự như gốm sứ. Một trong những tính chất chính của gốm sứ là cách điện.

Các tấm nhôm được anod hóa vẫn có thể đạt được độ dẫn điện hạn chế khi tiếp xúc vì lớp oxit rất mỏng nhưng độ dẫn điện thấp hơn nhiều so với nhôm chưa được xử lý. Mặc dù có nhiều cách giải quyết, nhưng nếu độ dẫn điện là một khía cạnh quan trọng trong thiết kế sản phẩm của bạn, bạn có thể muốn xem xét cách xử lý bề mặt khác cho sản phẩm nhôm của mình.

Ưu điểm của quá trình Anodizing

Quá trình anodizing thay thế lớp oxit nhôm tự nhiên bằng lớp oxit mới để cải thiện độ bền của bộ phận, độ bám dính của sơn, hình dáng của bộ phận và khả năng chống ăn mòn. Nó cũng tạo ra một lớp phủ kháng hóa chất chống lại các chất tẩy rửa mạnh. Hình ảnh bên dưới cho thấy một số bộ phận đã được anod hóa và sau đó được nhuộm màu khác nhau.

Quá trình anốt hóa sử dụng dung dịch axit và dòng điện để tạo thành lớp anốt này trên vật liệu gốc. Nói một cách đơn giản, chúng tôi đang tạo ra một lớp oxit nhôm bền và được kiểm soát trên các bộ phận của mình, thay vì dựa vào lớp oxit mỏng tồn tại tự nhiên trên bất kỳ bề mặt nhôm trần nào. Nó tương tự như bluing, Parkerzing, thụ động và các phương pháp xử lý bề mặt lớp phủ chuyển đổi khác được sử dụng để chống ăn mòn và làm cứng bề mặt..

Các ứng dụng điển hình của các bộ phận nhôm Anodized

Sơn anodized có nhiều ứng dụng, nhưng một trong những ứng dụng phổ biến nhất là tính thẩm mỹ vì nó có thể nhuộm các thành phần với nhiều màu sắc khác nhau.

Ổ USB trên cùng là loại 1 (không nhuộm) nên lớp phủ anodized trông sạch sẽ và gần giống màu của hợp kim nền. Ổ USB phía dưới được nhuộm màu xanh sống động. Một ví dụ khác là bộ chuyển đổi ren bên dưới, đã được anot hóa và nhuộm đen.

Lớp phủ bộ chuyển đổi ren dường như không có khả năng chống mài mòn, cho thấy rằng nó được phủ một lớp phủ anodized loại II mỏng hoặc quy trình sản xuất được kiểm soát kém.

Ví dụ thứ tư, chúng ta có một số bộ tản nhiệt được anod hóa, hiển thị bên dưới.

Lớp phủ anốt có thể làm tăng hiệu quả của tản nhiệt bằng cách tăng độ phát xạ bề mặt lên một bậc độ lớn, do đó cải thiện khả năng truyền nhiệt bức xạ.

Bên dưới, chúng ta có thể thấy một van màu đen mờ có lớp anod tương đối chất lượng cao. Ngoài ra, hãy lưu ý đến logo được khắc laze hấp dẫn có độ tương phản tốt với phần còn lại của bộ phận. Logo thường được khắc qua lớp anốt thay vì được in trên bề mặt của bộ phận, điều này vừa cải thiện độ bền vừa tiết kiệm chi phí cũng như các bước xử lý.

Nhôm anodized lý tưởng cho biển hiệu ngoài trời vì nó nhẹ, chống ăn mòn và bền hơn sơn. Bề mặt anod hóa có thể dễ dàng được in lụa hoặc phủ bằng vật liệu phản chiếu, giống như ví dụ về bảng hiệu ngoài trời bên dưới:

Mặc dù chúng ta đã thảo luận về nhiều ứng dụng khác nhau nhưng chúng ta hầu như chưa đề cập đến bề mặt của tất cả các ứng dụng tiềm năng của nhôm anodized. Nếu bạn đang tìm kiếm thêm thông tin và ví dụ, chúng tôi khuyên bạn nên xem Hội đồng Anodizers Nhôm trang mạng.

Bạn có nên Anodize nhôm ép đùn của mình không?

Việc lựa chọn có anod hóa sản phẩm nhôm ép đùn của bạn hay không tùy thuộc vào mục đích sử dụng của sản phẩm. Như bài viết này nhấn mạnh, anodizing có cả ưu điểm và nhược điểm.

Giả sử mối quan tâm chính của bạn là khả năng chống ăn mòn và vẻ ngoài kim loại rất đẹp hoặc bạn muốn cải thiện độ phát xạ hoặc độ bám dính của sơn lót hoặc keo. Trong trường hợp này, anodizing có thể là một lựa chọn tốt để hoàn thiện các sản phẩm ép đùn.

Tuy nhiên, nếu tính dẫn điện là cần thiết hoặc nếu phôi phải trải qua các quá trình tạo hình tiếp theo thì anodizing có thể không phải là lựa chọn tốt nhất. Những thứ này có thể gây nứt lớp oxit. Anodizing cũng làm tăng nhẹ kích thước của phôi. Do đó, nó không được khuyến khích nếu bạn đang làm việc với dung sai kích thước rất chặt chẽ.

Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp thay thế cho anodizing, bạn có thể xem xétSơn tĩnh điệnnhư một cách để hoàn thiện sản phẩm nhôm, tạo cho chúng màu sắc rực rỡ. Nếu lớp hoàn thiện mờ phù hợp với ứng dụng của bạn và bạn cần độ bền lâu hơn cũng như khả năng bảo vệ chống phai màu do tia cực tím, bạn có thể cân nhắc áp dụng lớp phủ PVDF cho các sản phẩm nhôm của mình.

Câu hỏi thường gặp

• Quá trình Anodizing nhôm hoạt động như thế nào?

Quá trình anodizing biến bề mặt nhôm thành lớp oxit dày hơn, bền hơn và đồng đều hơn thông qua quá trình điện hóa. Cấu trúc xốp của bề mặt tạo ra cho phép cải thiện liên kết sơn và chất kết dính, độ bám dính của lớp mạ, tăng cường khả năng tản nhiệt và cho phép phun thứ cấp chất bôi trơn và chất tạo màu.

• Bạn có thể Anodize nhôm màu gì?

Bạn có thể đạt được hầu hết các màu bằng cách sử dụng thuốc nhuộm trong quá trình anodizing hoặc bằng cách sơn sau đó (ví dụ: để đạt được màu trắng tinh khiết).

Có nhiều phương pháp khác nhau để tạo màu anodizing, bao gồm nhuộm điện phân, nhuộm nhúng, nhuộm màu tích hợp và nhuộm màu giao thoa (xem phần Phương pháp tô màu). Các màu anodizing có thể bao gồm đen, xanh dương, xám xanh, nâu, vàng, xám, xanh lá cây, ô liu, hồng, đỏ, tím và vàng. Một số quy trình tạo ra màu sắc có khả năng chống tia cực tím. Một số quy trình tạo ra màu sắc do hiệu ứng giao thoa quang học và một số do tán xạ ánh sáng.

Điều quan trọng cần lưu ý là một số màu có thể yêu cầu thuốc thử hóa học đặc biệt và quá trình xử lý phức tạp hơn, vì vậy chi phí và tính khả thi cũng cần được xem xét.

• Nhôm Anodized trong suốt trông như thế nào?

Nhôm anodized trong suốt có một lớp màng trong suốt, đồng nhất giúp tăng khả năng chống ăn mòn và mài mòn. Màu sắc của màng thay đổi từ rất nhạt đến xám đậm khi độ dày lớp phủ tăng lên.

Nhôm anodized trong suốt kết hợp độ rắn chắc của kim loại với chất lượng trong mờ giống như thủy tinh, mang đến sự lựa chọn vật liệu chức năng và thẩm mỹ độc đáo cho thế giới thiết kế và sản xuất.

• Tôi nên chọn loại Anodizing nào?

Hầu hết các bộ phận gia công đều được anod hóa theo Loại II (hoặc"thông thường") Anodizing bằng axit sulfuric và lớp phủ cứng loại III hoặc"cứng"Anodizing axit sulfuric, phù hợp với đặc điểm kỹ thuật quân sự MIL-PRF-8625. Anodizing loại I sử dụng axit cromic không thân thiện với môi trường và hiếm khi được chỉ định.

Bạn có thể thảo luận chi tiết xử lý cụ thể, bao gồm độ dày màng oxit, màu sắc, quy trình xử lý và các tiêu chuẩn chất lượng liên quan với nhà cung cấp hoặc kỹ thuật viên chuyên nghiệp để đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng mong đợi và yêu cầu của bạn.

• Nhôm Anodizing có giá bao nhiêu?

Chi phí phụ thuộc vào độ dày lớp phủ, loại anodizing, dịch vụ hoàn thiện thứ cấp, hình dạng bộ phận và kích thước lô.

• Anodizing sẽ bị mòn?

Anodizing có độ bền cao vì nó là một phần của vật liệu nhôm cơ bản. Tuy nhiên, nó sẽ bị mòn do mài mòn và màu sắc có thể bị phai khi tiếp xúc ngoài trời kéo dài. Anodizing cứng loại III giữ được màu sắc và khả năng chống mài mòn lâu hơn Loại II.