Anodowanie aluminium - twarde, miękkie, kolorowe

Anodowanie aluminium jest jednym z procesów oksydacji, czyli wytwarzania na powierzchni części wykonanych ze stopów glinu cienkiej warstwy twardych tlenków. Większość osób kojarzy tę formę wykończenia z jej walorami estetycznymi, które można jeszcze bardziej podkreślić dzięki polerowaniu, a sam kolor nie blaknie i jest trwały.

Jednak wygląd anodowanej powierzchni nie jest kluczowy w większości zastosowań - najważniejsza jest lepsza ochrona przed korozją (też w kontakcie z wodą morską) oraz poprawa wytrzymałości powierzchni.

Zatem: na czym polega anodowanie oraz jakie właściwości nadaje powierzchni aluminiowych elementów?

Czym jest anodowanie aluminium?

Anodowanie aluminium (oksydowanie, eloksacja – to tylko kilka dodatkowych nazw) jest
procesem elektrochemicznym, którego głównym zadaniem jest wytworzenie na powierzchni stopów glinu odpornej na korozję oraz uszkodzenia mechaniczne warstwy tritlenku diglinu (Al2O3).

Mimo naturalnej odporności stopów aluminium na korozję, eloksalacja (inna nazwa anodowania) pozwala wytworzyć szybciej lepiej chroniącą powierzchnię. Dzięki temu anodowane części mogą być używane w wielu dziedzinach przemysłu, od razu zapewniając wysoką odporność mechaniczną oraz zabezpieczenie przed agentami powodującymi korozję (np. w środowisku kwasowym).

Samo anodowanie jest procesem elektrochemicznym, w trakcie którego tlenki uzyskiwane są w wyniku kontaktu z kwasem (chromowym, bornym, siarkowym) pod napięciem. Poza poprawą właściwości mechanicznych, ten proces może powodować zmianę barwy powierzchni obiektu – w zależności od typu anodowania oraz zastosowanego procesu mogą to być odcienie brązów i czerni, a nawet – bardziej typowe kolory (np. uzyskiwane w procesie barwienia aluminium SANDALOR).

Procesowi anodowania aluminium mogą być poddane obiekty o niemal dowolnych rozmiarach i kształtach (np. profile aluminiowe czy drobne części) – ograniczeniem pozostaje wielkość pojemnika (wanny), w którym przeprowadzany jest proces.

Warstwa anodowa sprawia, że wyprodukowana część już po zakończeniu procesów galwanizacji aluminium ma bardzo dobrą odporność na korozję. Alternatywą dla tego procesu jest oksydowanie aluminium (chemiczne) – to prostszy proces, który wytwarza warstwę ochronną w wyniku kontaktu metalu z gorącym stężonym roztworem akceleratorów (np. azotanu srebra i wodorotlenku sodu).

Na koniec warto dodać, że nie każdy stop glinu może być poddany temu procesowi – skuteczne wytworzenie powierzchni tlenkowej w przypadku aluminium serii 4000 (odlewniczego, z dużą zawartością krzemu) jest niemal niemożliwe, dlatego zaleca się stosowanie innych stopów.

Ile trwa anodowanie aluminium, czyli co składa się na ten proces?

Zanim powstanie coś, co określa się jako „aluminium anodowane”, niezbędne jest wykonanie kilkunastu istotnych kroków, które pozwolą na skuteczne wytworzenie warstwy tlenku na powierzchni części.

Przed umieszczeniem części w kąpieli elektrolitycznej należy przygotować jej powierzchnię.
Czas niezbędny na przeprowadzenie tego procesu jest uzależniony od:

Z kolei sam proces anodowania składa się zazwyczaj z następujących kroków:

1. Część w pierwszej kolejności jest odtłuszczana, płukana i poddawana polerowaniu
   elektrochemicznemu lub wytrawianiu (w zależności od oczekiwanego efektu – jeśli
   powierzchnia ma być błyszcząca, stosuje się polerowanie elektrochemiczne).
2. Ponowne płukanie, rozjaśnianie i kolejne płukanie.
3. Dopiero tak przygotowana część jest umieszczana w kąpieli elektrolitycznej i
   rozpoczyna się proces właściwego anodowania.
4. Po jego zakończeniu część jest ponownie płukana, a jeśli jest to przewidziane –
   poddawana barwieniu, ponownie płukana i wreszcie – uszczelniana (na gorąco lub
   chłodno, w zależności od wybranego procesu).

Złożoność tego procesu i liczba zmiennych sprawiają, że trudno jednoznacznie stwierdzić „ile trwa anodowanie” bez znajomości materiału, oczekiwanego efektu czy parametrów
samej części. Sprawia to, że czas niezbędny na przeprowadzenie tego procesu powinien być szacowany indywidualnie.

Dlatego – jeśli potrzebujesz anodowania aluminium lub partii części wykonanych w ramach obróbki CNC i później poddanych anodowaniu – skontaktuj się z Anodownią Części Precyzyjnych. Mamy duże doświadczenie w tego typu obróbce, w szczególności skupionej na ulepszaniu powierzchni obiektów wyprodukowanych na maszynach sterowanych numerycznie.

Rodzaje anodowania aluminium

Istnieje kilka rodzajów procesu anodowania aluminium, które różnią się zarówno właściwościami uzyskanej warstwy, jak agentami wytwarzającymi powierzchnię tlenkową czy poziomem skomplikowania. Powszechnie dzieli się proces eloksalacji aluminium ze względu na wytrzymałość uzyskanej warstwy na:

• anodowanie twarde (warstwa tlenkowa ma od 25 do 250µm), które charakteryzują znacznie lepsze właściwości mechaniczne, a zarazem znacznie większa grubość uzyskanej powierzchni oraz konieczność uwzględnienia jej przy mechanizmach o niskich tolerancjach. Jest ono bardziej czaso- i pracochłonne, co przekłada się na finalny wyższy koszt jednostkowy,
• anodowanie miękkie (warstwa tlenkowa do 10 do 25 µm) charakteryzuje gorsza odporność mechaniczna, jednak znacznie krótszy czas uzyskania oraz niższy koszt jednostkowy.

Ze względu na charakterystykę procesu, anodowanie aluminium dzieli się na:

• anodowanie typu I - stosowane najczęściej w przypadku części o skomplikowanej strukturze. Pozwala na wytworzenie twardej powierzchni, jednak jej barwa po zakończeniu procesu jest ciemniejsza, a co za tym idzie – trudniej nadać jej inny kolor. W tym procesie stosowany jest kwas chromowy lub borny,
• anodowanie typu II - najpopularniejsza metoda anodowania stopów glinu, zapewniająca dobre parametry powierzchni. Jako elektrolit wykorzystywany jest kwas siarkowy, a powierzchnia jest podatna na barwienie,
• anodowanie typu II - często nazywane potocznie „anodowaniem twardym”, najbardziej skomplikowany rodzaj procesu, który zapewnia jednak najlepsze parametry uzyskanej powierzchni. Ze względu na wymogi technologiczne (wyższe stężenie kwasu, konieczność zmiany napięcia i natężenia prądu podczas elektrolizy), wykonywane w profesjonalnych anodowniach (takich jak Anodownia Części Precyzyjnych). Powszechnie stosowane do poprawiania parametrów elementów wykonanych ze stopów glinu w branży automotive czy przemyśle wojskowym.

Co daje anodowanie aluminium i jakie są jego korzyści?

Kluczowymi zaletami poddania części aluminiowych procesowi anodowania są niewątpliwie:

• poprawa ochrony przed korozją i negatywnym oddziaływaniem innych czynników zewnętrznych,
• dużo wyższa odporność mechaniczna powierzchni części,
• walory estetyczne – anodowane obiekty mogą mieć wiele kolorów,
• zmiana właściwości elektrycznych i wytworzenie warstwy izolacyjnej – pokrycie obiektu aluminiowego tritlenkiem diglinu sprawia, że może być on użyty w elektronice. Aluminium jest dobrym przewodnikiem prądu, ale po poddaniu procesowi anodowania traci te właściwości,
• możliwość polerowania powierzchni – w przeciwieństwie do innych metod barwienia czy pokrywania powierzchni umożliwia polerowanie oraz jest łatwiejsza do czyszczenia,
• ta forma obróbki części ma niewielki wpływ na finalne wymiary części,
• wytworzona warstwa tlenku jest też odporna na działanie promieniowania UV, dzięki czemu wystawiona przez długi czas na słońce nie blaknie.

Anodowanie aluminium jest powszechnie wykorzystywane w wielu branżach. Właściwości uzyskanej powierzchni (mechaniczne i estetyczne) sprawiają, że temu procesowi poddawane są części lub elementy w branżach takich jak:

• branża automotive – części samochodowe, drobne elementy dekoracyjne czy inne obiekty charakteryzuje wysoka odporność na uszkodzenia mechaniczne, a dodatkowo – estetyczny wygląd,
• branża militarna – sprzęt wojskowy, wystawiony na wiele agentów powodujących korozję, wymaga dodatkowej skutecznej ochrony przed utlenianiem. Anodowaniu poddawane są zarówno części pojazdów, jak i komponenty broni (np. komór zamkowych czy osłon luf karabinków),
• przemysł spożywczy – przeznaczone do kontaktu z żywnością stopy aluminium (np. seria 1000) mogą być anodowane, co znacznie wydłuża żywotność obiektów oraz zmniejsza ich zużycie,
• przemyśle elektronicznym – dzięki zastosowaniu anodowania aluminium traci swoje właściwości przewodzące,
• przemyśle stoczniowym – wytworzona w wyniku procesu elektrochemicznego powłoka obiektów jest odporna na korozyjne działanie wody morskiej (i innych chlorków),
• branży meblowej i szeroko pojętym wyposażeniu wnętrz – anodowanie elementy, zwłaszcza uzyskiwane w wyniku barwienia pigmentami organicznymi (np. na złoto lub czerwono) są często stosowane jako części dekoracyjne, a nawet jako elementy nośne większych konstrukcji (np. nogi stołów),
• branża turystyczna – anodowane akcesoria (śledzie, haki, szpilki i inne) są powszechnie używane zarówno przez miłośników trekkingu, jak i bushcraftu,
• branża rowerowa – anodowane części, poza walorami wizualnymi, zapewniają dużo lepszą odporność na korozję, zarówno w rowerach wyczynowych, jak i użytkowanych rekreacyjnie.

To tylko kilka gałęzi przemysłu, w których anodowane elementy czy części wykonane ze stopów glinu są powszechnie używane. Ta technologia wykończenia obiektów cieszy się rosnącą popularnością, a korzyści z jej stosowania oraz powszechne wykorzystanie aluminium do obróbki CNC sprawiają, że eloksacja jest coraz częściej wykorzystywaną formą wykończenia.

Wybór właściwego aluminium do anodowania czy technologii wytworzenia warstwy tlenkowej (np. odpowiedniego roztworu kwasu) na powierzchni metalu może być problematyczny. Specjalistyczna wiedza pracowników ACP z zakresu anodyzacji aluminium może pomóc w doborze jeszcze lepszego procesu wykończenia części wykonanych w procesie CNC i nie tylko.