Twarde anodowe powłoki tlenkowe na aluminium i jego stopach

Drugą grupą roztworów stosowanych do wytwarzania twardych powłok są roztwory oparte na bazie kwasu szczawiowego. Stężenia wahają się od 2% do 10%. Do tego typu roztworów również stosuje się często dodatki kwasu siarkowego (VI) oraz kwasów organicznych i alkoholi.

W literaturze opisywane są również roztwory na bazie kwasów organicznych: cytrynowego, malonowego, maleinowego oraz sulfonowego. W roztworach tych można prowadzić procesy w wyższych temperaturach, nawet do 40°C. Niestety w roztworach tych trudno jest uzyskać grubość powyżej 50 µm. Ponadto koszty odczynników są bardzo wysokie. Występują też wysokie napięcia procesów, co również podnosi koszty wytwarzania z uwagi na konieczność zastosowania dodatkowego chłodzenia kąpieli. Producenci maszyn i urządzeń ze stopów aluminium z powłokami twardymi wymagają powłok na ogół o grubościach od 20 µm do 120 µm, w zależności od gatunku stopów. Dla stopów serii 2xxx wytwarza się maksymalnie grubość 80-90 µm. Natomiast dla stopów serii 6xxx o najwyższej podatności do utlenienia anodowego – co najmniej 100-120 µm.

Anodowanie typu III

W zależności od norm istnieją różne klasyfikacje dotyczące twardych anodowych powłok tlenkowych. Wg normy MIL-A-8625F anodowanie twarde zalicza się do anodowania typu III. Warstwę tlenku wytwarza się w roztworze kwasu siarkowego jako elektrolitu. Kwas jest bardziej stężony niż w anodowaniu typu II, a temperaturę utrzymuje się w granicach od -3 do 0°C. Początkowo stosuje się napięcie około 12 V, następnie stopniowo podnosi się je do około 60 V. Gęstość prądu wynosi początkowo 2,5 A/dm² i stopniowo podnosi się ją do ok. 3,5 A/dm². Często dodatkiem do roztworu kwasu siarkowego jest kwas szczawiowy. Powłoka tlenkowa penetruje w 50% i w 50% wystaje ponad oryginalną powierzchnię elementu. Powierzchnia części anodowanych w typie III zyskuje twardość ok. 65 w skali Rockwella i jest znacznie twardsza niż w typie II. Jej twardość odpowiada hartowanej stali węglowej i z tego powodu nazywa się ją anodowaniem twardym.

Anodowanie twarde typu III można podzielić na dwie klasy:

• klasę 1 – niebarwione,
• klasę 2 – barwione.

Norma PN-EN 2536 [6] podaje inną klasyfikację (typy) twardych anodowych powłok tlenkowych.

Typy anodowania:

• typ A – anodowanie bez uszczelniania; zapewnia maksymalną odporność na zużycie, jednak nie ma istotnego wpływu na poprawę odporności na korozję;
• typ B – anodowanie twarde z uszczelnieniem, nadaje własności, które są kompromisem między odpornością na zużycie a odpornością na korozję.

Przedmioty anodowane w procesie typu III można impregnować warstwą PTFE, co bardzo poprawia odporność na ścieranie. Ten typ wykończenia stosuje się np. w: zaworach, tłokach, przekładniach, wyposażeniu wojskowym (np.: latarki taktyczne, celowniki optyczne i kolimatorowe, laserowe wskaźniki celu).

Właściwości anodowych powłok tlenkowych na aluminium i stopach aluminium określa szereg norm międzynarodowych, takich jak ASTM czy ISO. Prace badawcze z zakresu wytwarzania twardych anodowych powłok tlenkowych prowadzone są w licznych ośrodkach naukowych, w tym m.in. w Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytucie Metali Nieżelaznych. Zlokalizowane w Sieci Badawczej Łukasiewicz Laboratorium Korozji i Inżynierii Powierzchni posiada stanowiska badawcze oraz linie technologiczne umożliwiające prowadzenie prac badawczych z zakresu wytwarzania i optymalizacji produkcji twardych anodowych powłok tlenkowych.

napisz do autora: mnowak@imn.skawina.pl

Piśmiennictwo

1. Sheasby P.G., Pinner R., Wernick S.: The surface treatment and finishing of aluminium and its alloys. ASM International, Ohio 2011.
2. Fratila-Apachitei L.E., Tichelaar F.D., Thompson G.E., Terryn H., Skeldon P., Duszczyk J., Katgerman L.: A transmission electron microscopy study of hard anodic oxide layers on AlSi(Cu) alloys. „Electrochimica Acta”, 49 (2004), s. 3169-3177.
3. Poradnik galwanotechnika. WNT, Warszawa 2002.
4. Józefowicz M.: Hard coat aluminum anodizing. „Metal Finishing”, 103 (2005), s. 39-41.
5. Biestek T., Weber J.: Powłoki konwersyjne. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1968.
6. PN-EN 2536 Lotnictwo i kosmonautyka. Anodowanie twarde stopów aluminium.

Może Cię również zainteresować >>>