Импульсное анодирование титана

Содержание
  1. Оксидирование титана. Часть 2
  2. Анодное оксидирование титана проводят с целью:
  3. Составы растворов для повышения коррозионной стойкости:
  4. Состав электролита для получения толстых пленок, г/л:
  5. Состав электролита для получения тонких пленок:
  6. Состав электролита для стабильного окрашивания титана, г/л:
  7. Похожие публикации:
  8. Анодное оксидирование сплавов титана с использованием импульсного тока / Статьи и обзоры / Элек.ру
  9. Цель анодирования титана
  10. Некоторые особенности резки и сверления титана
  11. Поговорим о титане или все что Вы хотели спросить
  12. Особенности соединения титановых изделий и их элементов
  13. Способы и методы
  14. Холодный метод
  15. Анодирование титана и титановых сплавов
  16. Нужно приобрести
  17. Стоимость комплектов
  18. Стоимость отдельных хим. реагентов, аксессуаров
  19. Анодное оксидирование сплавов титана с использованием импульсного тока
  20. Технология и способы анодирования титана
  21. Теплый метод
  22. Анодирование титана в домашних условиях
  23. Импульсное анодирование титана – Справочник металлиста
  24. Сернокислое анодирование алюминия
  25. Анодные навески
  26. Анодные навески для алюминиевых профилей
  27. Титановые навески для алюминиевых деталей
  28. Факторы для проектирования анодных навесок
  29. Прочность крепления изделий на навесках
  30. Дренаж и газовые карманы
  31. Алюминий
  32. Титан
  33. Электрические характеристики алюминия и титана
  34. Алюминиевые изделия на анодных навесках

Оксидирование титана. Часть 2

Импульсное анодирование титана

Анодирование это процесс, в котором непосредственно на поверхности  металлов образуется  покрытие в виде окислов при нагревании, воздействии  химических веществ (см. «Оксидирование титана.Часть 1.»)  или с помощью электричества.

Наиболее распространенным методом формирования оксидного слоя на поверхности титана является процесс оксидирования титана под воздействием электрического тока, при котором титановая деталь помещается в токопроводящий раствор и подключается к аноду. В качестве катода используют пластины из свинца или нержавеющей стали.

Анодное оксидирование титана проводят с целью:

  • дополнительной защиты от коррозии;
  • повышения адсорбционной способности;
  • повышения износостойкости;
  • уменьшения задиров;
  • улучшения декоративности поверхности.

На производстве оксидирование титана проводится анодной обработкой деталей в растворах серной, щавелевой, фосфорной, хромовой кислот или их смесей, иногда с добавками других компонентов.

Составы растворов для повышения коррозионной стойкости:

Раствор №1:

Серная кислота  50 – 60 г/л

Температура 15 – 25°С,  плотность тока 1,0 – 1,5 А/дм2.

Время обработки 50 – 60 мин.

При анодировании титана первые 2 – 6 минут поддерживают заданную плотность тока, напряжение на ванне возрастает до 90 – 110 В, после чего плотность тока падает до 0,2 А/дм2. Дальнейший процесс анодного оксидирования титана проводят без регулировки тока. Процесс ведут при перемешивании электролита. Катоды применяют свинцовые или из стали Х18Н9Т. Пленки получаются бесцветные.

Раствор №2:

Серная кислота 18%-ный раствор

Температура 80ºС,  плотность тока  0,5 А/дм2.

Время обработки до 8 часов.

Пленка получается черного цвета. Толщина пленки около 2,5 мкм.

Кроме того, для защиты от коррозии применяют химически стойкие лакокрасочные покрытия, нанесение которых требует применения толстых оксидных пленок (20 – 40 мкм) с повышенными адсорбционными свойствами.

Повышение адсорбционной способности достигается за счет увеличения толщины оксидной пленки до 20 – 40 мкм. Для этого используют электролит из смеси кислот.

Состав электролита для получения толстых пленок, г/л:

Серная кислота  H2SO4  350 – 400

Соляная кислота HCl 60 – 65

Электрохимическое оксидирование титана проводят  при 40 – 50ºС; плотность тока ступенчато повышают через каждые 2 – 3 мин на 0,5 А/дм2 до напряжения пробоя, после которого устанавливается плотность тока 2 – 4 А/дм2, при которой продолжают электролиз до получения пленки требуемой толщины.

Фрикционные свойства титановых деталей улучшаются, если на их поверхность нанесены оксидные пленки толщиной 0,2 – 0,3 мкм.

Состав электролита для получения тонких пленок:

5%-ый раствор щавелевой кислоты.

Электролиз ведут при 18 – 25°С в течение 60 мин.

Анодную плотность тока в начале процесса оксидирования титана  устанавливают 1 – 1,5 А/дм2 и поддерживают постоянной в течение 5 – 10 мин, напряжение на ванне за это время повышается до 100 – 120 В.

В дальнейшем плотность тока понижается до 0,2 – 0,3 А/дм2. Использование коллоидно-графитовой смазки еще больше повышает износостойкость оксидированной поверхности.

Декоративное анодирование титана и его сплавов позволяет получить различные интерференционно – окрашенные окисные пленки (коричнево-желтые, синие, голубые, различные оттенки желтого цвета, включая розовый, малиновый, а также различны оттенки зеленого цвета). Решающее влияние на цветность пленки оказывает напряжение при анодировании титана  и состав сплава (см.«Покрытие титана. Часть 1.»).

Декоративное анодирование титана.

При обработке сплава ВТ-5 в 15%-ном растворе H2SO4 с повышением температуры и напряжения на ванне окраска формируемых пленок изменяется от светло-коричневой до фиолетовой. Увеличение продолжительности электролиза также сказывается на окраске пленок (см. «Пассивация металлов»).

Меньшая зависимость окраски оксидных пленок от температуры наблюдается при введении в состав электролита хромового ангидрида.

Состав электролита для стабильного окрашивания титана, г/л:

Хромовый ангидрид CrO3   140

Серная кислота H2SO4    4

Цвет пленки в данном случае изменяется только с продолжительностью электролиза при постоянном напряжении или с величиной приложенного напряжения.

Так, при обработке титана ВТ1-0 в течение 15 мин и повышении напряжения от 5 до 50 В цвет пленки сначала бывает бледно-коричневый, затем синевато-фиолетовый и потом золотисто-желтый. При постоянном напряжении 50 В и увеличении продолжительности электролиза от 1 до 15 мин цвет пленки изменяется от светло-голубого до золотисто-желтого.

Анодированные изделия могут служить  много лет без изменения своих декоративных свойств. Анодная защита от коррозии настолько эффективна, что может защитить детали от самых агрессивных воздействий.

По вопросам технологии оксидирования титана обращайтесь к нам!

Похожие публикации:

Запись опубликована в рубрике В помощь технологам. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Анодное оксидирование сплавов титана с использованием импульсного тока / Статьи и обзоры / Элек.ру

Импульсное анодирование титана

Основной проблемой, возникающей при обработке титана, является его склонность к задиранию и налипанию на инструмент. Также одним из усложняющих факторов является его низкая теплопроводность. Большинство металлов сопротивляются плавлению в гораздо меньшей степени, поэтому при контакте с титаном растворяются в нем, образуя сплавы. Это приводит к быстрому износу применяемого инструмента.

Чтобы уменьшить задирание и налипание, а также для отвода выделяемого тепла, применяют следующие способы:

  • при резке, а также иной обработке титана используют охлаждающие жидкости;
  • заточку изделий выполняют с применением инструментов, изготовленных из твердых сплавов металлов;
  • обработку металла резцами выполняют при гораздо меньших скоростях, чтобы избежать излишнего нагрева.

Эффекты налипания и задирания титана обусловлены его высоким коэффициентом трения, который относят к серьёзным недостаткам этого металла.

В своем большинстве изделия из титана быстро поддаются износу, поэтому чистый состав этого металла редко используются для изготовления изделий, которые применяются в условиях трения и скольжения.

При трении титан налипает на трущуюся поверхность, вызывая связывающий эффект и уменьшая скорость движения сообщающихся деталей. Способами, которые устраняют этот негативный эффект, выступают азотирование и оксидирование титана.

Азотирование титана — технологический процесс, который заключается в нагреве изделия из титанового сплава до температуры 8500С — 9500С и его выдержке в течение нескольких суток в среде чистого газообразного азота.

В результате происходящих химических реакций на поверхностях изделия образуется пленка из нитрида титана, имеющая золотистый оттенок и обладающая большей твердостью, а также большим сопротивлением к стиранию.

Изделия, прошедшие такую обработку, обладают повышенной износостойкостью и не уступают по своим характеристикам изделиям, изготовленным из поверхностно упрочнённых специальных сталей.

Оксидирование титана — распространенный метод, заключающийся в нагреве титанового изделия до 8500С и его резком охлаждении в водной среде, что вызывает образование на поверхности обрабатываемой детали плотной пленки, которая хорошо связывается с основным слоем материала. При этом сопротивление стиранию и общая прочность изделия возрастает в 15-100 раз.

Цель анодирования титана

В процессе анодирования изделие из титана покрывается оксидной пленкой, которая образуется из самого металла в результате электрохимической реакции.

Анодирование изделий из титана также называют анодным оксидированием. Если сравнивать анодирование в условиях промышленного производства с применением специального оборудования и самостоятельное покрытие оксидной пленкой, то, конечно, второй способ несколько уступает качеством результата. Но тем не менее металл, обработанный в домашних условиях, приобретает ряд неоспоримых преимуществ:

  1. Оксидная пленка выполняет защитные функции, не позволяя влаге проникнуть к металлической основе изделия. Барьер предотвращает образование коррозии, что продлевает сроки эксплуатации предметов быта из титанового сплава.
  2. Анодирование титана укрепляет поверхность изделия и делает его более устойчивым к различным видам внешних повреждений.
  3. Металлические изделия после анодного оксидирования частично или полностью теряют способность проводить электрический ток.
  4. Посуда с оксидным покрытием выдерживает длительный нагрев, обладает антипригарными свойствами и не выделяет токсичных веществ во время приготовлении пищи.
  5. Если изделие из титана прошло оксидную обработку, это не является препятствием к другим видам обработки посредством гальванизации.
  6. Регуляция силы тока и составляющих электролитической жидкости позволяют сделать оксидное покрытие не только более прочным, но и красивым. Применение красителей позволит придать изделию привлекательный внешний вид.

Анодирование титана в условиях производства позволяет провести более глубокую обработку деталей, однако даже в домашних условиях можно добиться повышения износостойкости металлических изделий.

Некоторые особенности резки и сверления титана

Нарезка заготовок является очень сложным технологическим процессом, сопровождающимся использованием специальных инструментов и оборудования. Листы разрезаются гильотинными ножницами, а заготовки из сортового проката — распиливаются механической пилой. Небольшие по диаметру пруты нарезают с помощью токарных станков.

Фрезерование титана остается наиболее сложным способом его обработки. Он налипает на зубьях инструмента (фрезы), что значительно затрудняет работу с заготовкой. Поэтому для такого способа применяют инструменты, изготовленные из твердого сплава металлов, а процесс обработки сопровождают использованием охлаждающих смазок и жидкостей, которые обладают большой вязкостью.

При выполнении операций сверления важно, чтобы стружка, образующаяся в результате сверления, не накапливалась в отводных каналах, в противном случае это может привести к преждевременному износу и поломке инструмента. При сверлении применяют фрезы, изготовленные из быстрорежущей стали.

Поговорим о титане или все что Вы хотели спросить

Титан – блестящий металл серебристого цвета, легко поддающийся различным видам обработки – сверлению, точению, фрезерованию, шлифованию.

При распиловке, сверлении и фрезеровании титана необходимо постоянно применять охлаждающую смазку, при этом на инструмент сильно надавливать нельзя; титан не поддается пайке, но хорошо куется (и в горячем, и в холодном состоянии), перед волочением титановой проволоки необходимо осуществить ее отжиг. Он обладает высокой прочностью, имеет низкую плотность, является достаточно легким.

По коррозионной стойкости титан сравним с драгоценными металлами.

В последнее время в зарубежных странах из титана изготовляют широкий ассортимент самых разнообразных ювелирных украшений. Титан стал привлекательным для изготовления украшений благодаря интересным цветовым эффектам, образующимся на его поверхности при нагревании.

Явление это объясняется тем, что при нагревании на поверхности титана образуется окисный слой, поглощающий определенное количество света, и только оставшаяся часть его отражается в виде спектрального цвета, который нами воспринимается.

С повышением температуры отжига пропорционально увеличивается слой окиси. С увеличением толщины окисной пленки света поглощается больше и образуется четко разграниченная гамма цветов побежалости, начиная от светло-желтого (в тонком слое поглощается мало света) до зеленоватого, фиолетового и голубого, вплоть до темно-синего (толстый слой отражает лишь незначительную часть света).

При изготовлении, например, браслета один конец полосы нагревается узким горячим пламенем: образующийся сначала желтый тон медленно, что позволяет наблюдать за ним, проходит по всей длине полосы, за ним же следуют зеленоватые, фиолетовые и синие тона.

Примечательно, что при высокой температуре отжига титан еще раз окрашивается в желтый цвет. Если окрашенную таким образом полосу изогнуть в кольцо, то оба конца желтого цвета будут отличаться по интенсивности. Таким же методом можно изготавливать пластины для брошей и подвесок.

Цветовой эффект на титановой пластине можно усилить последующим травлением, для чего обычным образом наносится защитный лак и выскабливается рисунок, а затем осуществляется травление в холодном растворе плавиковой кислоты. После травления между цветами побежалости проявляется серый цвет металла, удачно дополняя и подчеркивая многоцветность всей поверхности.

Термическое оксидирование можно осуществить с помощью муфельной печи или обычной горелки.

Сначала титан приобретает первый цвет – золотистый. С ростом температуры появляются разнообразные оттенки: от светло-желтого до зеленоватого, фиолетового и голубого, вплоть до темно-синего. Для получения на поверхности специальных эффектов можно использовать различные тонизирующие присадки, придающие изделиям очень красивый угольно-серый цвет.

Пламенное окрашивание выполняется с помощью газовой горелки, которая в этом случае становится кистью художника. Поскольку точный контроль цвета невозможен, то полагаться следует на собственный художественный вкус и подход.

В работе пригодна любая горелка, так как высокие температуры здесь не требуются; большое, мягкое пламя может дать участки ровного цвета, а маленький горячий язычок – радугу цветов. Пламенное окрашивание можно произвести также в стандартной муфельной печи. Поместив украшения в печь всего на несколько минут, можно получить золотой, пурпурный и синий цвета.

Температура нагрева и время пребывания изделий в печи в каждом конкретном случае зависит от размера и толщины украшения. Этим методом можно получить и одноцветные краски.

Особенности соединения титановых изделий и их элементов

Если титановое изделие выступает элементом конструкции, то соединить детали, изготовленные из титановых сплавов, позволяет применение таких методов:

  • сварка;
  • пайка
  • механическое соединение с использованием заклепок
  • соединение с применением болтового крепления.

Основным методом соединения выступает сварка, представляющая обычную промышленную технологию. Чтобы обеспечить прочность сварного шва соединение элементов выполняют в среде инертного газа или специальных бескислородных флюсов.

Также для этого оберегают шов с применением различных защитных элементов.

Взаимодействие расплавленного титана с такими химическими элементами как водород, кислород и азот, содержащимися в воздушной смеси, при нагреве приводит к росту зерна металла, изменению его микроструктуры и хрупкости сварного шва. Сварочные работы выполняют на большой скорости.

Также существует метод сварки в контролируемой среде, который применяется для выполнения работ, требующих большой ответственности. При необходимости соединить небольшие по своим размерам элементы, их помещают в специальные камеры, заполненные инертным газом.

В случае соединения элементов большего размера сварочные работы выполняют в специальных герметично изолированных помещениях.

Сварка титана — ответственная работа, которая доверяется исключительно подготовленным специалистам, имеющим необходимый практический опыт и навыки.

Пайка титана применяется в случаях, когда проведение сварочных работ невозможно или нецелесообразно. Она также осложнена химическими реакциями.

Титан в расплавленном состоянии демонстрирует высокую химическую активность и прочно связан с пленкой окиси, формируемой на поверхностях обрабатываемой детали.

Большинство распространенных металлов непригодны в качестве припоя для соединения титановых элементов, для этих целей используются только чистые по своему составу алюминий и серебро.

Механическое соединение элементов из титана с помощью клепок и болтовых креплений также выполняется с применением специальных материалов.

В большинстве случаев заклепки изготавливают из алюминия, а применяемые болты покрываются напылением серебра или синтетического тефлона.

Это вызвано тем, что при завинчивании титан проявляет свое свойство налипания и задирается, в результате соединения элементов становятся ненадежными, не обеспечивают прочной фиксации.
Перейти к списку статей >>

Способы и методы

В домашних условиях обработку титана осуществляют с использованием холодной или теплой технологий.

Холодный метод

Согласно уравнению оптимальная температура, при которой необходимо осуществлять процессы анодирования по данной технологии, – 0 °C. Однако допустимы колебания от –10 до +10 °C.

Именно при таких температурных нормах происходит образование прочной и целостной оксидной пленки на поверхности детали из титанового сплава.

Холодный метод позволяет в домашних условиях провести процедуру твердого анодного оксидирования.

Анодирование титана и титановых сплавов

Импульсное анодирование титана

Комплект “АНОДИРОВАНИЕ ТИТАНА” используется для формирования на титане и титановых сплавах интерференционно-окрашенных анодных пленок, сохраняющих блеск исходной поверхности и обладающих высокой светостойкостью, коррозионной стойкостью и высокими антифрикционными свойствами. В комплект ” АНОДИРОВАНИЕ ТИТАНА ” входят все необходимые реактивы, используемые для подготовки поверхности и проведения процесса анодного оксидирования (анодирования) титана и титановых сплавов.

Использование комплекта “АНОДИРОВАНИЕ ТИТАНА” позволяет получить на титановой поверхности, в зависимости от напряжения в ванне, анодные пленки различных цветов и цветовых оттенков (коричневый, фиолетовый, синий, голубой, оранжевый, желтый, бирюзовый, зеленый, розовый, малиновый и т.д.). Полученные на титановых сплавах, различно окрашенные участки оксидных пленок, химически не взаимодействуют друг с другом, имеют размытые переходы цвета и не повышают шероховатость поверхности.

Цветное анодирование титана и титановых сплавов используется для маркировки изделий, для декоративной отделки и придания титановым изделиям различных цветов и цветовых оттенков, для повышения коррозионных, антифрикционных свойств и т.д.

Этапы технологического процесса:

ХИМИЧЕСКОЕ ОБЕЗЖИРИВАНИЕ → ТРАВЛЕНИЕ → АКТИВАЦИЯ → АНОДНОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ

АНОДИРОВАНИЕ ТИТАНА И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 
СТОИМОСТЬ  АНОДИРОВАНИЯ  СЕБЕСТОИМОСТЬ  АНОДИРОВАНИЯ ТИТАНА
Москва / Санкт Петербург Комплект на 15 л Комплект на 30 л Комплект на 50 л
40-70 руб./дм2 40-70 руб./дм2 ~ 10 руб./дм2 ~ 7.5 руб./дм2 ~ 6 руб./дм2

Используя комплект “АНОДНОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ” на 15 литров, c проведением периодической корректировки, можно анодировать детали, площадью 30-35 кв. метров

Нужно приобрести

  • Источник тока (выпрямитель)
  • Дистиллирован или де-ионизирован вода

В каждый комплект для нанесения конверсионных покрытий входит подробная технологическая инструкция. Все хим.

реагенты, входящие в состав комплекта, были предварительно взвешены и расфасованы в необходимых пропорциях.

Все, что Вам необходимо сделать для приготовления рабочих растворов электролитов это растворить их в определенной последовательности, согласно инструкции, в дистиллированной или де-минерализованной воде.

КРАТКИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ: Температура электролита 15-25*С. Плотность тока 1-3 А/дм2. Напряжение до 120 В. В процессе работы электролит не корректируется. Катоды должны быть сделаны из свинца или коррозионно-стойкой стали. Отношение площади поверхности анода к катоду 2:1.

Титановые изделия перед проведением процесса обезжиривают ацетоном или спиртом. Изделия монтируют на титановые подвески и крепят зажимами, или болтами из титана. Загрузку изделий в ванну анодирования проводят при минимальном напряжении, которое достаточно быстро, в течении 1 мин, поднимают до напряжения, соответствующего выбранному цвету.

При проведении процесса необходимо осуществлять постоянное перемешивание электролита. 

Стоимость комплектов

КАТ-05Комплект ” АНОДИРОВАНИЕ ТИТАНА ” на 5 литров 8000 Р
КАТ-15Комплект ” АНОДИРОВАНИЕ ТИТАНА ” на 15 литров 20500 Р
КАТ-30Комплект ” АНОДИРОВАНИЕ ТИТАНА ” на 30 литров 26800 Р
КАТ-50Комплект ” АНОДИРОВАНИЕ ТИТАНА ” на 50 литров 33900 Р

Стоимость отдельных хим. реагентов, аксессуаров

КАТ-06Реагент “ОРГАНОРАСТВОРИТЕЛЬ” (1500 г) 2100 Р
КАТ-07 Реагент “ЭМУЛЬГАТОР-С10” (200 г) 450 Р
КАТ-08Реагент “ТРАВИЛЬНЫЙ СОСТАВ” (10 л) 1950 Р
КАТ-09Реагент “ОСВЕТЛЯЮЩИЙ СОСТАВ” (3 л) 1200 Р
КАТ-011Реагент “АНОДНЫЙ ОКСИДАНТ №1” (1 кг) 950 Р
КАТ-012Реагент “АНОДНЫЙ ОКСИДАНТ №2” (3 л) 700 Р
КАТ-СПСвинцовый противоэлектрод (250*360*2 мм); 2.02 кг 1700 Р

Стандартная 'мягкая' или 'жесткая' упаковка. Отправка заказа в течение 4-8 рабочих дней наземным или воздушным транспортом.
Некоторые реактивы требуют специальной упаковки (из-за реакционной способности или боятся холода). Отправка заказа в течение 5-10 дней наземным или воздушным транспортом
Реактивы требуют специальной упаковки (из-за реакционной способности или боятся холода). Отправка заказа в течение 8-14 рабочих дней только наземным транспортом.

Анодное оксидирование сплавов титана с использованием импульсного тока

Импульсное анодирование титана

Анодное оксидирование (анодирование) применяется для улучшения свойств поверхности металла.

Импульсное анодирование (с использованием импульсного тока) проводится для придания поверхности изделия большей физической износостойкости и защиты от коррозии, в том числе при взаимодействии с другими материалами, а цветное (с использованием тока постоянной плотности) — в основном для для окраски. Анодированию могут подвергаться многие металлы, но обычно его используют для обработки изделий из алюминия и титана, а также сплавов на их основе.

Цветное анодирование преследует в основном декоративные и маркировочные цели, поскольку тонкий окрашенный слой обеспечивает только минимальную защиту от коррозии.

Для формирования оксидной пленки повышенной толщины на титановых сплавах в промышленности используется импульсное анодирование — защитный слой, получаемый с его помощью, отличается повышенной твёрдостью и способностью удерживать смазку, что позволяет использовать высокодисперсные смазочные составы, а также сохраняет все основные свойства обработанного сплава без потери прочности или предела усталости. Стоит отметить, что полученное таким методом покрытие имеет ряд преимуществ:

  • Низкий коэффициент трения.
  • Повышенная химическая стойкость.
  • Повышенная адсорбционная способность.
  • Высокая термостойкость.
  • Высокое значение пробивного напряжения.

Существуют различные методы импульсного анодирования, позволяющие, например, при высокой плотности тока получить ровное покрытие повышенной твёрдости на титане и его сплавах — для титана это условия искрового разряда при напряжении 80-250 В и плотности тока 10-80 А/дм2.

Сам процесс импульсного оксидирования в промышленных условиях обычно состоит из следующих этапов:

  1. Монтаж обрабатываемых деталей на приспособления для анодирования.
  2. Химическое обезжиривание деталей (в соответствии с производственной инструкцией).
  3. Промывка в горячей (40-50 градусов) проточной воде многократным окунанием.
  4. Промывка в холодной проточной воде многократным окунанием.
  5. Непосредственно анодирование.
  6. Промывка в холодной проточной воде многократным окунанием.
  7. Сушка.
  8. Демонтаж изделий с приспособлений для анодирования.
  9. Контроль результата с помощью осмотра и проверки толщины анодного покрытия (до 5 мкс — оценкой напряжения пробоя, выше — с помощью толщинометра).

Рассмотрим один из вариантов анодирования более подробно. В качестве электролита используется следующий состав: серная кислота (плотность 1,84) — 205 мл/л, ортофосфорная кислота (плотность 1,7) — 15 мл/л, вода — остальное. Температура электролита 5 гр.С. Длительность импульса тока — 0,1-0,3 сек., частота импульсов — 60-120 имп/мин, плотность тока в импульсе — 5-10 А/дм2.

При этом в зависимости от соотношения длительности импульса и паузы формируются пленки различной толщины и качества. При плотности тока 1-2 А/дм2 толщина покрытия составит 2-3 мкм, при наличии мощного источника питания можно получить толщину покрытия до 20 мкм. (при плотности тока до 50 А/дм2).

Важно, что использование современных выпрямителей позволяет получить покрытия значительно большей толщины — 20 мкм и более за счёт улучшения параметров импульсов.

Например, агрегаты выпрямительные Пульсар СМАРТ, производства компании Навиком, на основе силовых модулей МС 32А/300V позволяют проводить процесс анодирования при высоких плотностях тока (до 160 и выше А/дм2) и рабочих напряжениях до 300 В, регулируя частоту (до 200 Гц) и длительность (от 1 мс) импульсов.

Как понятно из описания выше, качество и толщина покрытия будет в первую очередь зависеть от набора качественных показателей импульсов, генерируемых источником питания — выпрямителем, который должен обеспечивать импульсы требуемых параметров.

Традиционно, для анодирования использовались тиристорные преобразователи различных типов, требующие для своей работы дополнительных элементов: силового ключа, управляющегося мультивибратором, разделительного трансформатора соответствующей мощности в сети питания источника, дополнительного сглаживающего реактора и прямого вентиля на выходе источника для компенсации противо-ЭДС ванны с электролитом. Все это вынужденные меры исходя из уровня развития технологий того времени.

Вместо морально устаревших схем в настоящее время целесообразно использовать современные инверторные выпрямители.

Они не только обеспечивают более высокое качество импульсов за счёт использования актуальных на сегодняшний день технических решений, но и позволяют получить гораздо большую гибкость настроек параметров: тока, напряжения, длительности и частоты, что даёт возможность создания оксидного покрытия практически любой требуемой толщины и качества.

Отличным решением для промышленных предприятий будет использование выпрямителей серии Пульсар СМАРТ от российской компании «Навиком», которая уже почти двадцать лет поставляет на отечественный и мировой рынок промышленные выпрямительные агрегаты. Основные преимущества выпрямителей от «Навиком» для анодного оксидирования:

  1. Фронт/спад импульса 160 мкс.
  2. Минимальная длительность импульса 1. 2 мс.
  3. Отсутствие выбросов и провалов в форме импульса тока.
  4. Частота импульсов до 200 Гц.
  5. Высокий КПД преобразования, что позволяет добиться существенной экономии энергоресурсов.
  6. Низкий коэффициент пульсаций, что в случае работ по анодированию значительно повышает качество оксидного слоя.
  7. Высокая стабильность поддержания параметров технологического тока.
  8. Гибкость регулировок и наглядность управления.
  9. Собственная сервисная служба, обеспечивающая оперативное и качественное решение вопросов, связанных с работой выпрямителей в течение всего срока эксплуатации.

Выпрямители Пульсар СМАРТ производства ООО «Навиком» разработаны в соответствии с требованиями Российских и международных стандартов и предназначены для решения широкого спектра задач промышленности. При этом специалисты Навиком всегда готовы адаптировать возможности выпрямителей к требованиям заказчика для обеспечения его потребностей.

Технология и способы анодирования титана

Анодирование титана в домашних условиях. Процесс анодного оксидирования поверхностей титановых сплавов. Преимущества и недостатки процедуры. Способы осуществления оксидного анодирования самостоятельно.

Анодированием металла называют электрохимическую обработку, в результате которой на поверхности объекта обработки образуется оксидная пленка. Барьерное покрытие прекрасно предохраняет изделие из титана от окислов и ржавчин, а также имеет декоративный внешний вид. Процедуру анодирования металлических сплавов можно осуществить самостоятельно, используя подручные средства.

Теплый метод

Технология предусматривает использование органических красителей, благодаря которым металлу можно придать удивительно красивый декоративный вид. Подойдут как готовые красящие составы, так и подручные красители из домашней аптечки: йод, зеленка, марганцовка, йодинол и прочее.

К сожалению, такая технология не рассчитана на проведение твердого анодирования. Барьерные свойства оксидной пленки очень слабые, как и защита от механических повреждений.

Однако при дальнейшем окрашивании оксидное покрытие проявляет высокие адгезивные способности.

Эмалевые краски прекрасно сцепляются с таким покрытием, и в свою очередь обеспечивают изделию из титана надежную защиту от коррозии.

Анодирование титана в домашних условиях

В домашних условиях анодирование осуществляется по следующей схеме:

  1. В контейнер, который не обладает электропроводимостью (стекло или пластмасса), помещают электролит.
  2. Собирается электрическая цепь, где источником электрического тока с постоянным напряжением может выступать блок питания (аккумулятор).
  3. Изделие из титана, которое нужно обработать, подключается зажимом к положительному заряду, после чего помещается в резервуар с электролитическим раствором.
  4. К отрицательному заряду крепятся пластины из нержавеющей стали из свинца, после чего также погружаются в электролит.

Если деталей, подключенных к «-», несколько, их необходимо расположить на одинаковом расстоянии от титанового сплава.

  1. Цепь активируется с помощью источника электрического тока, после чего деталь из титана начинает выделять кислород, способствующий образованию оксидного покрытия.

Не стоит забывать о предварительной подготовке изделия из титанового сплава к процедуре анодирования. Детали необходимо очистить от загрязнений и элементов ржавчины, после чего отполировать и промыть чистой водой. Титановый сплав должен несколько часов провести в щелочном растворе, после чего поверхность изделия тщательно обезжиривается.

Только после вышеперечисленных подготовительных мер титан можно погружать в электролит и приступать к анодированию.

Импульсное анодирование титана – Справочник металлиста

Импульсное анодирование титана

Анодирование алюминиевых изделий, например, алюминиевых профилей, происходит путем его погружения в ванну с раствором кислоты (обычно, серной) и подключения их к положительному полюсу источника постоянного электрического тока. При этом отрицательный полюс постоянного электрического тока подключается к катодам, которые расположены в той же ванне (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема ванны анодирования

Сернокислое анодирование алюминия

В зависимости от вида кислоты, ее концентрации, температуры и электрических параметров в результате этого процесса получают анодные покрытия с различными свойствами. Большинство алюминиевых изделий анодируют при комнатной температуре (20 ºС) в растворе серной кислоты (200 г/л) при напряжении электрического тока 10-20 В.

В процессе анодирования на поверхности алюминиевого изделия должна обеспечиваться постоянная плотность тока из заданного интервала величин в зависимости от толщины анодного покрытия. Для , например, для заданной толщины 20 мкм оптимальный интервал плотности тока согласно стандарту Qualanod составляет от 1,4 до 2,0 А/дм2  [1].

Анодные навески

Анодные навески выполняют важную функцию подачи на анодируемое алюминиевое изделий электрического тока заданных параметров. Для того, чтобы обеспечивать надежное постоянную подачу электрического тока анодные навески должны выполнять, по крайней мере, три важных требования [2]:

  • Прочно удерживать изделие при переносе его из ванны в ванну и при погружении в растворы с очень сильным барботированием (перемешиванием сжатым воздухом)
  • Обеспечивать электрический контакт для каждого изделия, который будет надежно проводить достаточный электрический ток от источника питания (выпрямителя) к этому изделию, чтобы обеспечивать на нем однородное анодное покрытие
  • Обеспечивать эффективный дренаж изделия, исключать образование «карманов», в которых будут скапливаться остатки рабочих растворов и промывных вод

Анодные навески для алюминиевых профилей

Для различных по форме и размерам алюминиевых изделий применяют различные типы анодных навесок. Навески для анодирования длинных алюминиевых профилей представляют собой вертикальные штанги, которые непосредственно закрепляются на анодных балках. Алюминиевые профили закрепляются на этих штангах с помощью пружинных зажимов, струбцинами, проволокой или другими методами.

Анодная балка представляет собой массивный алюминиевый профиль, один из концов которого с помощью мощного пневматического зажима (контактора) подключается к шинам источника постоянного тока (рисунок 2). К анодным штангам с помощью различных приспособлений (зажимов, струбцин, пружинных колец, алюминиевой проволоки) крепят анодируемые алюминиевые профили (рисунок 3).

Популярные зажимы типа «крокодил» показаны на рисунке 4.

Рисунок 2 – Анодная балка и контактор на ванне анодирования [3]

Рисунок 3 – Анодная навеска с профилями над ванной анодирования [3]

Рисунок 4 – Зажимы для крепления алюминиевых профилей на анодных штангах [3]

Титановые навески для алюминиевых деталей

Для анодирования небольших алюминиевых изделий применяют различные типы анодных навесок, обычно из титановых сплавов, которые закрепляют непосредственно на анодной балке (рисунок 5). Для крепления алюминиевых изделий эти навески применяют различного рода пружинные приспособления, например, такие, которые показаны на рисунке 6.

Рисунок 5 – Титановая навеска для анодирования алюминиевых деталей [3]

Рисунок 6 – Пример крепления деталей на титановой навеске [3]

Факторы для проектирования анодных навесок

При проектировании анодных навесок принимают во внимание следующие факторы:

  • Совместимость с рабочими растворами
  • Заданная плотность тока, которая должна подаваться к изделию
  • Легкость установки изделий на навесках и их снятия с навесок
  • Наличие на изделии мест для надежных точек контакта, которые обеспечат однородное анодное покрытие
  • Расположение следов в точках контактов в местах, которые приемлемы для заказчика
  • Расположение изделий на навеске не должно быть слишком плотным, чтобы не вызывать их локального перегрева, а также затенения одних изделий другими
  • Экономически приемлемая стоимость

Прочность крепления изделий на навесках

Обеспечение надежного непрерывного электрического контакта изделия с навеской, является очень важным для формирования на его поверхности однородного анодного покрытия. Закрепленные на навесках алюминиевые изделия должны пройти все технологические ванны без ослабления электрического контакта, в том числе, те ванны, в которых раствор интенсивно перемешивается сжатым воздухом.

Дренаж и газовые карманы

При назначении метода навешивания каждого нового вида изделий необходимо тщательно проверять, что при таком навешивании обеспечивается хороший дренаж жидкостей из изделия, а также то, что исключается возможность образования так называемых газовых карманов.

В этих карманах может скапливаться водород, который выделяется в процессе анодирования. Это приводит к тому, что на поверхности этих «карманов» анодное покрытие не формируется.

Водород выделяется также и при электролитическом окрашивании, в результате чего могут образовываться участки с более бледной окраской или с отсутствием окраски.

Алюминий

На заре анодирования алюминия анодные навески изготавливали исключительно из нелегированного алюминия, недостатком которого является то, что он мягкий и легко повреждается.

Этот недостаток был устранен, когда стали широко применять термически упрочняемые алюминиевые сплавы, такие, как 6061 и 2024.

Применяются также навески из более доступных сплавов 6060 и 6063, однако, считается, что сплавы 6061 и 2024 анодируются медленнее, чем другие алюминиевые сплавы, что обеспечивает навескам более длительный срок службы [4].

Алюминий имеет следующие преимущества:

  • Низкая начальная стоимость
  • Легкость механической обработки
  • Высокая электрическая проводимость

Основным недостатком алюминия как материала анодных навесок является:

  • Необходимость щелочного стравливания анодного покрытия с навески после каждого цикла анодирования для восстановления электрической проводимости ее поверхности. В результате со временем навеска уменьшается по толщине и требует замены

Титан

Титан (титановые сплавы) имеют следующие преимущества:

  • Высокая прочность и длительный срок службы
  • Химическая инертность в большинстве химических растворов, кроме хромовой кислоты, хроматов, плавиковой кислоты и фтористых солей

Недостатки титановых навесок:

  • Высокая начальная стоимость
  • Требуют специального оборудования для ремонта
  • Более низкая электрическая проводимость, чем у алюминия

Электрические характеристики алюминия и титана

Алюминиевые навески, которые подвергаются погружению в электролит, должны иметь площадь поперечного сечения, которое бы обеспечивало не менее, чем 0,2 мм2/А [3].

Титановые навески требуют большего поперечного сечения, так как титан имеет более высокое сопротивление электрическому току, чем алюминий.

Обычно считается, что электрическая проводимость титана составляет только 10 % от электрической проводимости алюминия [1, 2].

Алюминиевые изделия на анодных навесках

Количество и размеры контактов, через которые изделия закрепляются на навеске,  должны быть достаточными для того, чтобы проводить ток равномерно для всех изделий на навеске и по поверхности каждого изделия. Давление на контактах должно быть достаточно высоким, чтобы предотвратить окисление точек контакта, а также любые смещения изделий относительно контактов в течение собственно процесса анодирования.

Сделай своими руками
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: