Анодирование алюминиевого сплава

Если честно, до сих пор встречаю мастеров, которые путают обычное оксидирование с полноценным анодированием — мол, 'плёнка и плёнка, какая разница'. Разница в том, что при анодировании мы формируем не просто декоративный слой, а управляемую пористую структуру, которая потом запечатывается. Критично для деталей, работающих в агрессивных средах или под нагрузкой.

Ошибки подготовки поверхности

Помню случай на одном из подмосковных заводов — жаловались, что покрытие отслаивается чешуйками. Оказалось, механики полировали кромки абразивом с остаточными частицами железа. Мельчайшие включения стали создавали гальванические пары, и весь процесс шёл вразнос. Пришлось вводить дополнительную ультразвуковую промывку после шлифовки.

Особенно капризны сплавы с высоким содержанием меди — например, Д16. Без травильных паст на основе фосфорной кислоты тут не обойтись, но многие пытаются экономить, используя щелочные составы. Результат — неравномерная активация поверхности и пятнистость после электролиза.

Сейчас для ответственных изделий используем трехстадийную промывку: сначала обезжиривание в ортофосфатном растворе от ООО 'Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии', потом ультразвук в изопропиловом спирте и финальная нейтрализация. Да, дороже, но брак упал с 12% до долей процента.

Нюансы работы с электролитом

Серная кислота — классика, но её концентрацию часто подбирают 'на глазок'. Видел цехи, где работают с 15-процентным раствором при +18°C — формально всё правильно, но для толстослойного анодирования не хватает агрессивности. Особенно для сплавов серии 7ххх, где есть цинк.

Самый стабильный результат получается при каскадной системе охлаждения — когда температура в ванне колеблется не более чем на ±1.5°C. Кстати, на сайте https://www.lianxin-metal.ru есть хорошие схемы таких систем, мы по их чертежам собирали два года назад.

А вот с борно-оксалатными растворами сложнее — они требуют точного контроля pH. Как-то пробовали упростить процесс, добавив буферные добавки... Получили идеально ровный цвет, но твёрдость покрытия упала на 30%. Пришлось возвращаться к классическому рецепту.

Проблемы окрашенных изделий

Органические красители — отдельная головная боль. Особенно чёрные — часто дают зелёный оттенок на угловых зонах. Сначала грешили на неравномерность поля, но потом выяснили, что дело в миграции легирующих элементов к поверхности при термообработке.

Сейчас для архитектурных профилей перешли на двухстадийное окрашивание: сначала наполнение в никелевом электролите, потом уже органический краситель. Да, процесс удлиняется на 40 минут, зато цвет стабилен даже на сложных геометриях.

Коллеги из Китая как-то предлагали готовые окрашенные заготовки — мол, бери и анодируй. Но их сплавы серии 6ххх содержали слишком много марганца, после наших режимов получался грязно-коричневый оттенок. Пришлось отказаться.

Контроль качества

Микротрещины — бич толстослойного анодирования. Особенно после пассивации горячей водой. Сейчас внедрили ступенчатый режим: сначала 85°C, потом плавный подъём до 98°C. Трещин стало меньше, но всё равно 2-3% брака по этому дефекту остаётся.

С толщиной покрытия тоже не всё однозначно. ГОСТ требует 15-25 мкм, но для деталей с динамическими нагрузками лучше держаться в нижнем диапазоне — усталостная прочность падает меньше. Проверяли на кронштейнах из АМг6 — при 18 мкм ресурс был на 23% выше, чем при 25 мкм.

Адгезию проверяем не только крестовыми надрезами, но и термоциклированием — от -60 до +150°C. Жёстко, зато сразу видно, где технология 'хромает'. Кстати, после таких испытаний отказались от хроматирования перед анодированием — несмотря на все заверения поставщиков.

Перспективные направления

Сейчас экспериментируем с плазменно-электролитическим оксидированием — процесс идёт при 200-300В, получаются керамикоподобные покрытия. Но для алюминиевых сплавов пока стабильность неудовлетворительная — слишком зависим от содержания кремния.

Интересно было бы попробовать наноструктурированные покрытия — читал исследования, где добавляют в электролит наночастицы оксида циркония. Теоретически это должно повысить износостойкость, но промышленных решений пока не видел.

Из практичного — присматриваемся к комбинированным обработкам от ООО 'Сучжоу Ляньсинь': сначала наносят медное напыление, потом анодирование. Для электротехнических шин интересно, но пока не проверяли.

Выводы и рекомендации

Главное — не гнаться за 'идеальными' параметрами из учебников. Для каждого сплава и даже партии нужно подбирать режимы индивидуально. Мы, например, для каждой новой поставки АД31 делаем пробные образцы с градиентом плотности тока.

Не стоит недооценивать подготовку — 80% брака закладывается на этапах до анодирования. Особенно важно контролировать воду для промывки — жёсткость не более 3 мг-экв/л, иначе белые потёки гарантированы.

И да — никогда не используйте 'универсальные' электролиты. Проверено на практике: состав должен быть подобран под конкретный сплав. Для медносодержащих — одни добавки, для магниевых — другие. Экономия на этом этапе всегда выходит боком.