Анодирование золотом — это электрохимический процесс, в ходе которого металлическое золото или красители наносятся на поверхность основного металла, такого как алюминий, титан или цинк. Это отделочная операция для улучшения текстуры, коррозионной стойкости и долговечности металла.
В этой статье обсуждаются различные методы, рабочий процесс и область применения анодирования золотом.
Объяснение процесса анодирования золотом
Набор алюминиевых колышков анодированных золотом.
Что такое анодирование?
Анодирование — это электрохимический процесс, в результате которого на основном металле образуется пористый оксидный слой.
Этот пористый оксидный слой можно заполнить настоящим золотом или красителями. В большинстве случаев красители используются для снижения стоимости производства.
Покрасил Металл Электричеством! Цветное Анодирование!
Для анодирования золотом используются следующие методы.
Электролитическое окрашивание
Электролитическое окрашивание — это электрохимический процесс. В нем используется раствор электролита с наночастицами золота и пара электродов.
Он обеспечивает качественный золотой цвет поверхности металла.
Поверхность материала должна иметь большой размер пор на оксидном слое для надлежащего поглощения частиц золота.
Размер пор в оксидном слое можно увеличить с помощью метода твердого анодирования.
Он похож на стандартную технику анодирования, но разница заключается в толщине оксидного слоя.
Твердое анодирование обеспечивает дополнительный оксидный слой толщиной 15 — 100 мкм по сравнению со стандартным методом анодирования.
Операцию твердого анодирования можно выполнять на алюминиевых сплавах, имеющих в своем составе медь и магний.
Для дальнейшего увеличения размера пор оксидного слоя в качестве электролита можно использовать серную или фосфорную кислоту.
Диаметр пор также зависит от напряжения анодирования. Обычно для сплавов алюминия оно составляет более 100 В.
В зависимости от алюминиевого сплава, желаемая структура пор получается при использовании различных комбинаций электролитов и напряжения.
Погружное окрашивание
В технике иммерсионного окрашивания твердое анодированное изделие погружается в горячий раствор растворенных наночастиц золота, а затем кипятится в деионизированной воде.
Здесь используются красители золотистого цвета, выделенные из оксидов железа. Это обеспечивает желтовато-коричневый оттенок.
При увеличении размера золотой наночастицы свыше 100 нм она приобретает золотистый цвет.
Это происходит потому, что она находится в диапазоне длин волн видимого света (400 — 700 нм). Длина волны металлического золота составляет 576,69 нм.
Следовательно, чтобы окрасить окисленную поверхность крупными золотыми наночастицами, вам нужно будет подвергнуть основной металл жесткому анодированию.
Использование интерференции света
Титан обладает свойствами, аналогичными свойствам алюминия. При анодировании он образует тонкий прозрачный оксидный слой.
Из-за разницы в толщине и прозрачности происходит интерференция тонких пленок, в результате чего оксидный слой проявляет широкий спектр цветов, таких как коричневый, серебряный, золотой и многие их оттенки.
Две внефазные полуволны, отраженные от внутреннего и внешнего слоев оксидного слоя, дают дополнительный цвет.
На рисунке ниже показаны цвета, соответствующие напряжению (отмеченные на каждой детали) во время анодирования титана.
Болты с анодированным покрытием.
Преимущества анодирования золотом
Детали, анодированные золотом, имеют более длительный срок службы по сравнению с позолоченными деталями. Это объясняется высокой устойчивостью к коррозии и истиранию.
Поскольку покрытие является неотъемлемой частью поверхности, оно не увеличивает вес детали, но увеличивает ее толщину.
Кроме того, золотое анодирование металлической детали является экономически выгодной альтернативой изготовлению деталей с использованием золота.
Альтернативные методы нанесения золотого покрытия
Помимо анодирования, металлические детали могут быть окрашены с помощью гальванического покрытия.
Это отделочная операция, при которой на основной металл наносится слой металлического покрытия. Этот слой защищает металл от коррозии и истирания.
В процессе гальванизации металл, на который наносится покрытие, растворяется в растворе. При пропускании электричества он осаждается на отрицательно заряженной части.
Эта техника позволяет наносить золото на серебро, никель, латунь и медь.
Шаг 1
Первым шагом при нанесении золотого покрытия на деталь является подготовка поверхности.
Перед нанесением покрытия поверхность должна быть отполирована, протравлена или подвергнута пескоструйной обработке для удаления всех загрязнений.
В противном случае это приведет к плохой адгезии золотого покрытия, т.е. к неравномерному покрытию.
Шаг 2
После подготовки поверхности тщательно очистите деталь водой.
Шаг 3
После промывки в воде нанесите на деталь тонкое никелевое покрытие. Оно улучшает адгезию золотого покрытия к основному металлу.
Шаг 4
Еще раз ополосните деталь, чтобы удалить все остатки предыдущего шага.
Шаг 5
Подключите клеммы питания к экспериментальной установке.
Шаг 6
Отрицательная клемма кабеля питания подключается к детали, которая выступает в качестве катода, а положительная — к раствору золота (аноду).
Отрицательно заряженная деталь притягивает положительно заряженные ионы золота, медленно покрывая деталь слоем золота.
Толщина золотого покрытия зависит от продолжительности процесса гальванизации и силы тока, пропускаемого через раствор.
Различные виды золотого покрытия
В приведенной ниже таблице кратко описаны виды золотого покрытия.
| Тип | Процедура | Характеристика |
| Золотое покрытие | Нанесение ионов золота на основной металл. | Потускнеет под воздействием химических веществ. |
| Золото Вермель | Толстое золотое покрытие на стерлинговой стали. | Обладает лучшими характеристиками, чем позолота. Для долговечности требуется постоянный уход. |
| Золотое напыление | Толстый слой золота, нанесенный на базовый металл, прокатывается под воздействием высоких температур. | Слой с покрытием обладает лучшей износостойкостью. |
Область применения анодирования золотом
Детали из анодированного золота.
Применение золотого анодирования ограничено деталями, которым не нужно выдерживать экстремальные нагрузки и температуры. В следующей таблице указана толщина слоя золота, необходимая для каждого применения.
| Область применения | Толщина золотого покрытия |
| Электронная промышленность (разъемы, печатные платы) | 0,8 микрон |
| Медицинская промышленность (зубные протезы, медицинские инструменты) | 6 — 8 микрон |
| Музыкальные инструменты | 1 микрон |
| Ювелирные изделия | 0,51 микрон |
Распространенным применением анодирования золота является изготовление имитации ювелирных изделий. Но эти украшения чаще всего покрываются гальванически, а не анодируются.
Многие предпочитают гальванические золотые украшения анодированным, потому что можно контролировать состав и, тем самым, качество золота в каратах.
Однако гальваническое покрытие не улучшает свойства материала. Поэтому оно ограничивается изготовлением ювелирных изделий.
Вы можете наносить золотое покрытие различной толщины в зависимости от продолжительности гальванического процесса, приложенного напряжения и концентрации золота в электролите.
Часто задаваемые вопросы:
Лучше ли золотые анодированные изделия, чем позолоченные?
Да, анодированные изделия лучше, чем позолоченные, благодаря своей долговечности и возможности повторного анодирования, когда покрытие тускнеет.
Почему позолоченные ювелирные изделия предпочтительнее анодированных?
Позолоченные украшения предпочтительнее анодированных, потому что они имеют яркий блестящий желтый цвет, похожий на золото. Анодированные золотые украшения имеют имеют светло-желтый цвет, который не похож на настоящее золото.
Является ли анодирование покрытием?
Да, анодирование — это процесс нанесения защитного оксидного слоя на металлическую поверхность. В отличие от других методов нанесения покрытия, таких как покраска, при анодировании для нанесения покрытия используется электрохимический процесс.
Заключение:
Детали, анодированные золотом, обладают лучшей привлекательностью и превосходными металлическими свойствами по сравнению с другими цветными деталями. Покрытие является неотъемлемой частью основного материала, улучшая его свойства и обеспечивая долговечность.
Наночастицы золота обеспечивают широкий спектр отражающих свойств, и выбор размера частиц определяет оттенок золота, который вы получите. Поэтому вначале вам придется провести несколько пробных испытаний, чтобы найти подходящий состав.
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
Источник: www.stankoff.ru
Анодирование алюминия: каким бывает и какие результаты дает
Изделия из алюминия применяются во всех сферах человеческой деятельности. Востребованный металл обладает массой ценных достоинств, но анодирование алюминия позволяет сделать его еще лучше. Разбираемся, как получают анодированный алюминий, какие преимущества он при этом приобретает, какие разновидности технологии существуют.
Что называют анодированием и зачем его применяют
По внешнему виду алюминий – металл серебристо-белого цвета. Но он легко окисляется на воздухе, реагируя с кислородом, и поэтому в жизни выглядит серым. Образующаяся на поверхности оксидная пленка слишком тонкая и непрочная, чтобы по-настоящему защитить алюминиевое изделие от воздействия внешней среды.
Поэтому была разработана технология анодирования – это процесс, в результате которого образуется оксидная пленка Al2O3. Она более плотная и прочная, чем та, что получается естественным путем; природная модификация оксида – корунд, минерал, уступающий по твердости только алмазу.
Чтобы получить защитный слой, металл погружают в раствор кислого электролита и пропускают через систему постоянный ток. Процесс называется анодированием (по-другому, анодным оксидированием или анодным окислением) так как алюминий выступает в роли анода. Технологию применяют, когда важно выполнение следующих задач:
- Сохранение целостности и равномерности покрытия в процессе эксплуатации (срок службы покрытия составляет 20 лет).
- Сопротивление коррозийным процессам на высоком уровне.
- Сохранение внешней эстетики. Покрытие выравнивает царапины, вмятины и другие незначительные дефекты металлической поверхности.
Где применяют анодированный металл
Технология улучшила первоначальные свойства металла. Анодированный алюминий применяется в самых разных областях техники и позволяет достичь разных целей, например:
- Защита от коррозии архитектурных конструкций. Алюминиевые конструкции приобрели популярность в 60-х годах прошлого века, и вскоре анодирование вытеснило жидкую покраску. Стандарт толщины слоя в разных странах составляет 15-25 мкм, в зависимости от условий окружающей среды.
- Использование отражающих свойств. Блестящая поверхность нашла применение в разных областях техники, от тепловых отражателей (в нагревательных рефлекторах), до отражателей прожекторов и световых элементов. Слой толщиной 1-2 мкм с легкостью переносит повышенную влажность и температуру.
- Сопротивление износу, уменьшение трения. Гладкое покрытие значительно снижает износ и увеличивает твердость деталей, работающих на трение. Поэтому слой толщиной до 60 мкм используют для покрытия деталей механизмов и двигателей.
- Создание пленки-диэлектрика. Электрический изолятор в виде анодированного алюминиевого слоя используют в электролитических конденсаторах, в некоторых типах трансформаторов.
- Особо твердая микропленка нашла применение в авиа- и кораблестроении, в строительстве (строительные профили).
- Оксидные пленки нужны в производстве нагревательных и охлаждающих приборов.
- Повышение качества изделий. Анодирование алюминиевого оконного профиля улучшает его внешний вид, маскирует незначительные дефекты, то есть, повышает качество продукта.
- Разнообразие дизайна. Процесс позволяет получить разные по цвету (включая имитацию бронзы, серебра, золота) анодированные покрытия. Это увеличивает привлекательность изделий (например, петель, ручек, балюстрад) и позволяет точнее вписать их в интерьер.
- Поддержание чистоты. Стремянка из незащищенного алюминия будет пачкать руки. Поэтому производители обычно стремятся защитить анодным покрытием такие изделия, как рукоятки, перила, вязальные спицы.
Технология твердого анодирования
В заводских условиях используют специальное оборудование (например, автоматическую гальваническую линию), чтоб провести анодирование алюминия; технология включает следующие этапы:
- Изделие подготавливают двумя способами, механическим и электрохимическим. Поверхность подвергается шлифовке и обезжириванию. Затем металл осветляют, погружая последовательно в щелочь и кислоту. В конце изделие промывают.
- Заготовку подвешивают на кронштейны и погружают в ванну с электролитом и катодом. Процесс протекает при определенных параметрах тока.
- После анодирования новый слой выглядит пористым, и его необходимо закрепить. Для этого используют два метода: погружают заготовку в пресную кипящую воду или в раствор с особым составом. Закрепление улучшает эксплуатационные свойства алюминия.
- Если изделие предназначено для окрашивания (жидкой или порошковой краской), этап закрепления пропускают. На пористой поверхности краска держится в разы лучше; она заполняет поры, и поверхность получается ровной.
Качество анодирования зависит от параметров процесса: плотности тока и температуры электролита:
- Твердая пленка образуется при высокой плотности тока и низкой температуре.
- Мягкое и пористое покрытие формируется, если плотность тока низкая, а температура – высокая.
Твердое анодирование применяется в промышленных условиях. Его особенность заключается в том, что нередко задействуют не один электролит (серную кислоту), а несколько (уксусную, борную, щавелевую, винную). В стандартных условиях используют раствор серной кислоты. Но, если у заготовки много щелей, зазоров, то ее заменяют хромовой кислотой.
Теплое анодирование
Альтернативный метод получения блестящего слоя – теплое анодирование, которое можно выполнить в условиях домашней мастерской. Метод обладает следующими особенностями:
- В домашних условиях невозможно точно выдерживать заданную температуру и остальные условия во время электролитической реакции.
- Анодированное покрытие получается пористым, что хорошо, если планируется окрашивание изделия.
- Слой получается недостаточно прочным, может разрушиться во время эксплуатации под действием внешних агентов (например, морской воды), его несложно поцарапать, у него низкая стойкость к истираемости.
Работа выполняется при комнатной температуре (в среднем, 15-20°C, но не более 40°C). Этапы работ повторяют заводскую технологию, Деталь закрепляется на подвесе, обезжиривается (например, в азотной кислоте), промывается в дистиллированной воде и опускается в раствор оксидирования.
Когда, примерно через полчаса, пленка готова, ее вынимают из ванны с электролитом, промывают в холодной воде. Затем деталь красят в горячем растворе анилинового красителя подходящего оттенка, промывают водой и сушат. Если металл будет окрашиваться, процесс закрепления не нужен, так как поры будут заполнены краской.
Холодное анодирование
Технологически процесс аналогичен предыдущему варианту, единственное отличие состоит в том, что такое анодирование протекает при пониженной температуре, в промежутке от -10 до +10 °C. Преимущество способа состоит в том, что защитная пленка получается толстой и прочной. Холодная среда воздействует так, что с внутренней стороны слой растет быстрее, чем растворяется с наружной.
Обработанное изделие отличается высокой стойкостью к коррозии. У методики имеется минус – анодированный металл практически невозможно качественно окрасить органическими составами.
Видео описание
О теплом анодировании и окрашивании в следующем видео:
Коротко о главном
Анодирование алюминия улучшает и расширяет эксплуатационные характеристики металла. Сущность процесса состоит в наращивании оксидной пленки, свойства которой зависят от способа ее получения. В промышленных условиях используется твердое анодирование, оксидное покрытие получается прочным и износостойким.
Теплое анодирование позволяет получить не очень прочную пористую структуру, которая, однако, обладает хорошей адгезией и ее можно качественно окрасить. Результатом холодного способа становится толстый слой оксида с высокими антикоррозийными свойствами.
Источник: m-strana.ru
Что такое анодирование и зачем его применяют
Изделия из алюминия применяются во всех сферах человеческой деятельности. Востребованный металл обладает массой ценных достоинств, но анодирование алюминия позволяет сделать его еще лучше. Разбираемся, как получают анодированный алюминий, какие преимущества он при этом приобретает, какие разновидности технологии существуют.
- Сопротивление коррозийным процессам на высоком уровне.
- Сохранение внешней эстетики. Покрытие выравнивает царапины, вмятины и другие незначительные дефекты металлической поверхности.
Где применяют анодированный металл
Технология улучшила первоначальные свойства металла. Анодированный алюминий применяется в самых разных областях техники и позволяет достичь разных целей, например:
- Защита от коррозии архитектурных конструкций. Алюминиевые конструкции приобрели популярность в 60-х годах прошлого века, и вскоре анодирование вытеснило жидкую покраску. Стандарт толщины слоя в разных странах составляет 15-25 мкм, в зависимости от условий окружающей среды.
- Использование отражающих свойств. Блестящая поверхность нашла применение в разных областях техники, от тепловых отражателей (в нагревательных рефлекторах), до отражателей прожекторов и световых элементов. Слой толщиной 1-2 мкм с легкостью переносит повышенную влажность и температуру.
- Сопротивление износу, уменьшение трения. Гладкое покрытие значительно снижает износ и увеличивает твердость деталей, работающих на трение. Поэтому слой толщиной до 60 мкм используют для покрытия деталей механизмов и двигателей.
- Создание пленки-диэлектрика. Электрический изолятор в виде анодированного алюминиевого слоя используют в электролитических конденсаторах, в некоторых типах трансформаторов.
- Особо твердая микропленка нашла применение в авиа- и кораблестроении, в строительстве (строительные профили).
- Оксидные пленки нужны в производстве нагревательных и охлаждающих приборов.
- Повышение качества изделий. Анодирование алюминиевого оконного профиля улучшает его внешний вид, маскирует незначительные дефекты, то есть, повышает качество продукта.
- Разнообразие дизайна. Процесс позволяет получить разные по цвету (включая имитацию бронзы, серебра, золота) анодированные покрытия. Это увеличивает привлекательность изделий (например, петель, ручек, балюстрад) и позволяет точнее вписать их в интерьер.
- Поддержание чистоты. Стремянка из незащищенного алюминия будет пачкать руки. Поэтому производители обычно стремятся защитить анодным покрытием такие изделия, как рукоятки, перила, вязальные спицы.
Технология твердого анодирования
В заводских условиях используют специальное оборудование (например, автоматическую гальваническую линию), чтоб провести анодирование алюминия; технология включает следующие этапы:
- Изделие подготавливают двумя способами, механическим и электрохимическим. Поверхность подвергается шлифовке и обезжириванию. Затем металл осветляют, погружая последовательно в щелочь и кислоту. В конце изделие промывают.
- Заготовку подвешивают на кронштейны и погружают в ванну с электролитом и катодом. Процесс протекает при определенных параметрах тока.
- После анодирования новый слой выглядит пористым, и его необходимо закрепить. Для этого используют два метода: погружают заготовку в пресную кипящую воду или в раствор с особым составом. Закрепление улучшает эксплуатационные свойства алюминия.
- Если изделие предназначено для окрашивания (жидкой или порошковой краской), этап закрепления пропускают. На пористой поверхности краска держится в разы лучше; она заполняет поры, и поверхность получается ровной.
Качество анодирования зависит от параметров процесса: плотности тока и температуры электролита:
- Твердая пленка образуется при высокой плотности тока и низкой температуре.
- Мягкое и пористое покрытие формируется, если плотность тока низкая, а температура – высокая.
Твердое анодирование применяется в промышленных условиях. Его особенность заключается в том, что нередко задействуют не один электролит (серную кислоту), а несколько (уксусную, борную, щавелевую, винную). В стандартных условиях используют раствор серной кислоты. Но, если у заготовки много щелей, зазоров, то ее заменяют хромовой кислотой.
Теплое анодирование
Альтернативный метод получения блестящего слоя – теплое анодирование, которое можно выполнить в условиях домашней мастерской. Метод обладает следующими особенностями:
- В домашних условиях невозможно точно выдерживать заданную температуру и остальные условия во время электролитической реакции.
- Анодированное покрытие получается пористым, что хорошо, если планируется окрашивание изделия.
- Слой получается недостаточно прочным, может разрушиться во время эксплуатации под действием внешних агентов (например, морской воды), его несложно поцарапать, у него низкая стойкость к истираемости.
Работа выполняется при комнатной температуре (в среднем, 15-20°C, но не более 40°C). Этапы работ повторяют заводскую технологию, Деталь закрепляется на подвесе, обезжиривается (например, в азотной кислоте), промывается в дистиллированной воде и опускается в раствор оксидирования.
Когда, примерно через полчаса, пленка готова, ее вынимают из ванны с электролитом, промывают в холодной воде. Затем деталь красят в горячем растворе анилинового красителя подходящего оттенка, промывают водой и сушат. Если металл будет окрашиваться, процесс закрепления не нужен, так как поры будут заполнены краской.
Холодное анодирование
Технологически процесс аналогичен предыдущему варианту, единственное отличие состоит в том, что такое анодирование протекает при пониженной температуре, в промежутке от -10 до +10 °C. Преимущество способа состоит в том, что защитная пленка получается толстой и прочной. Холодная среда воздействует так, что с внутренней стороны слой растет быстрее, чем растворяется с наружной.
Обработанное изделие отличается высокой стойкостью к коррозии. У методики имеется минус – анодированный металл практически невозможно качественно окрасить органическими составами.
Коротко о главном
Анодирование алюминия улучшает и расширяет эксплуатационные характеристики металла. Сущность процесса состоит в наращивании оксидной пленки, свойства которой зависят от способа ее получения. В промышленных условиях используется твердое анодирование, оксидное покрытие получается прочным и износостойким.
Теплое анодирование позволяет получить не очень прочную пористую структуру, которая, однако, обладает хорошей адгезией и ее можно качественно окрасить. Результатом холодного способа становится толстый слой оксида с высокими антикоррозийными свойствами.
Источник: samstroy.com