Анодирование металла в домашних условиях – методы

Анодирование металла в домашних условиях – методы

Анодирование металла в домашних условиях – методы

Сущность процесса анодирования металла в домашних условиях будет наращивание оксидного покрытия, которое на алюминии и сплавах будет играть функцию защиты от воздействий среды. Другим названием буде анодное оксидирование. Более того, оксидирование используют для повышения красоты внешнего вида изделий.

Обратите внимание, что будут устранены поверхностные дефекты – маленькие царапины, сколы. Можно также имитировать покрытие драгоценными металлами или повышать свойства адгезии. Покрытие можно будет нанести не только при производственном процессе, но еще и в домашних условиях.

Обработка алюминия в домашних условиях пользуется огромной популярностью у домашних мастеров. В изделиях, которые подвергнуты анодному оксидированию, повышается устойчивость защитного покрытия.

Специфика и назначение процесса

По своей сути процесс анодирования напоминает гальваническую обработку стали. Основное отличие состоит в том, что при гальваническом способе в качестве защитного покрытия выступают составы на основе цинка или хрома. При анодировании стали не используются вспомогательные составы, а защитная пленка образуется непосредственно из материала обрабатываемой поверхности.

Оксидная пленка естественного происхождения, которая образуется в процессе эксплуатации деталей, не отличается толщиной и стойкостью покрытия. При анодировании процесс образования слоя поддается регулировке. В результате окисленный участок не разрушается, а становится прочнее.

Существует два типа оксидных пленок, которые отличаются строением и назначением:

  1. Пористая. Ее свойства были описаны выше. Такой слой получают при оксидировании в среде кислых электролитов. Данная структура является отличной основой для нанесения лакокрасочных материалов.
  2. Барьерная. Является самостоятельным защитным покрытием, препятствуя контакту стали с внешними негативными факторами. Получают в нейтральных растворах.

Анодированные поверхности используют не только в качестве защитного слоя. Современные дизайнеры активно используют оксидированный алюминий в качестве отделочного элемента интерьера. Существует возможность изменения оттенка защитного слоя: от жемчужного до золотистого в зависимости от применяемых материалов и уровня напряжения.

Методика процедуры в домашних условиях

Приступая к самостоятельному анодированию в домашних условиях, необходимо предварительно подготовить все инструменты:

  • контейнер для помещения изделия;
  • батареи емкостью в 9 в (несколько штук, в зависимости от желаемого результата);
  • алюминиевая фольга;
  • кабель с хорошей изоляцией;
  • раствор электролита;
  • клещи.

В качестве экспериментального опыта можно попробовать обработать болты. Толщина готового покрытия – приблизительно 0,05 мм. Изделия необходимо предварительно подготовить. Если были выбраны элементы из нержавеющей стали, заранее обезжирьте их и зашлифуйте.

Приготовьте электролитический раствор. Для этого понадобится серная кислота и дистиллированная вода. Приобрести кислоту для электролита можно в автомагазинах, специализирующихся на ремонте аккумуляторов. Пропорции воды и кислоты должны быть одинаковыми, однако не стоит использовать неразбавленное вещество.

Для того, чтобы получить черный цвет металла, понадобится больше времени, чем для светлого или бронзового результата.

Для начала протравите деталь в щелочи для ее подготовки. После этого поместите деталь в раствор с электролитом и подключите ток. Важно использовать термометр для контроля температуры и следить за тем, чтоб показатели не снижались . Когда уровень достигнет нижних отметок, необходимо закончить процесс.

На видео: анодирование в растворе щелочи.

Анодирование различных типов металла

Особенности анодирования меди и ее сплавов

Чаще всего анодирование меди и ее сплавов осуществляется химическим или электрохимическим способами. В результате поверхность материала в большинстве случаев приобретает цветное покрытия.

Для получения пленки из меди применяется кислая или цианистая жидкость. Медные сплавы, в состав которых входят легирующие металлы повергаются анодному окислению намного сложней.

Особенности анодирования серебра

Анодное окисление серебра позволяет придать изначально белому металлу черный, фиолетовый либо синий оттенок без изменения структуры и качественных характеристик обрабатываемого материала. Обработку серебряных изделий специалисты рекомендуют производить при помощи серной печени. При проведении анодирования серебро начинает менять цвет примерно через полчаса. После того, как изделие обретет необходимый цвет, его необходимо достать из жидкости и тщательно промыть сначала горячей, потом теплой и, наконец, холодной водой.

Особенности анодирования титана

Анодирование титана представляет собой обязательную процедуру, основное значение которой заключается в повышении показателя износоустойчивости данного металла. Наличие оксидной пленки придает изделию химическую прочность и изменяет цвет поверхности покрытия. Использоваться для анодного окисления титана могут хромовая, щавелевая или любая другая кислота.

Зависимость цвета оксидной пленки титана от напряжения тока при оксидировании.

Особенности анодирования алюминия

Анодное окисление алюминия требуется, независимо от того, что этот металл может отлично выглядеть и после экструзивной обработки. Связано это с тем, что алюминий в большой степени подвержен коррозии. К тому же он под воздействием целого ряда негативных внешних факторов легко разрушаться.

Особенности холодного анодирования

Методика выполняется при низких температурных показателях. Холодное анодирование было разработано по целому ряду причин: высокая прочность, твердость и качество, а также быстрота растворения и достаточная толщина покрытия. Как правило, домашние мастера предпочитают именно эту технологию.

Слой, расположенный со стороны металлической поверхности, увеличивается, а с наружной стороны практически полностью растворяется. При этом технология нуждается в хорошем охлаждении элементов, лишь в этом случае можно добиться высококачественного результата. Покрытие в итоге получится очень износоустойчивым и твердым. К примеру, подводным ружьям, поверхность которых была подвержена холодному анодированию, будет уже не страшна морская вода.

Единственный недостаток — невозможность применения натуральных красителей. Тут все зависит от веществ, входящих в состав обрабатываемого материала. Расцветка при обработке может изменяться от темной до зеленоватой.

Сначала деталь обезжиривается и фиксируется в специальном подвешивающем устройстве. Затем металлический сплав анодируют до тех пор, пока не появится плотный слой. После этого его промывают холодной или горячей водой. На финальном этапе слой укрепляют посредством проваривания в чистой воде.

Преимущества анодированных поверхностей

  • Выдающиеся антикоррозийные свойства. Оксидная плёнка надёжно защищает от обычной влаги и от большинства агрессивных сред.
  • Прочность оксидной плёнки. Оксиды по своим прочностным физическим характеристикам в большинстве случаев прочнее металла, на котором они образованы.
  • Непроводимость тока. Парадоксальным образом образованная на металле и из металла оксидная плёнка практически является диэлектриком – что находит своё применение в создании электролитических (оксидных) конденсаторов.
  • Экологический аспект: при производстве посуды нанесённая на неё оксидная плёнка не даёт ионам металла переходить в пищу, не даёт ей подгорать, стенки и дно посуды приобретают устойчивость к большим перепадам температуры.
  • Широкое использование анодированных поверхностей металла в дизайне. Применение в растворах электролита некоторых солей позволяет получать глубокие и насыщенные оттенки.

Опасные моменты

При использовании кислот в качестве электролита необходимо строго соблюдать правила техники безопасности. Пренебрежение ими может привести к несчастным случаям:

  1. При попадании на кожу из-за того, что используется разбавленный препарат, возможны небольшие ожоги. Но для глаз такая концентрация опасна, поэтому не следует пренебрегать защитными очками и перчатками.
  2. Под воздействием тока выделяются кислородные и водородные пары, которые при смешивании образуют гремучий газ. Работая в плохо вентилируемом помещении, можно получить взрыв от любой искры, который может привести к смертельному исходу.
Читайте также  Отличие латуни от бронзы

Соблюдая технику безопасности и этапы технологической обработки, можно получать прочные красивые вещи: хромировать автомобильные диски, создавать ювелирные украшения «под золото», добавлять прочности деталям бытовых механизмов в зависимости от применяемых технологий.

Применяемые устройства и оборудование

В промышленных масштабах для анодирования стали применяют раствор серной кислоты, который обеспечивает высокую скорость процесса и наибольшую глубину проникновения. Современные установки представляют собой полностью автоматические линии с минимальным количеством персонала, роль которого сводится к контролю над рабочим процессом.

Все оборудование можно разделить на три вида:

  1. Основное. К нему относят ванну и катод. Емкость должна быть изготовлена из инертного материала, обладающего высокими теплоизоляционными свойствами – в этом случае электролит не будет слишком быстро нагреваться и прослужит намного дольше. Материал катода зависит от типа обрабатываемого металла. Например, для анодирования алюминия используют свинцовый лист, размер которого должен быть вдвое больше габаритов заготовки.
  2. Обслуживающее. Сюда относят узлы, которые отвечают за обеспечение работоспособности установки: приводные механизмы и устройства для передачи тока.
  3. Вспомогательное. Речь идет об оборудовании, на котором осуществляются работы по подготовке заготовок к анодированию. Сюда же относят механизмы для перемещения деталей и их складирования.

В процессе выбора подходящей установки необходимо принимать во внимание следующие особенности:

  1. Наиболее трудоемкими операциями являются погружение и выгрузка заготовки. Обращайте внимание на надежность и энергопотребление данных узлов.
  2. Производительность зависит от мощности энергетической установки. Как показывает практика, оптимальная мощность выпрямителя – 2,5 кВт. Наличие бесступенчатой регулировки уровня напряжения будет дополнительным преимуществом, облегчающим процесс анодирования стали.

Бесступенчатая регулировка будет после формирования защитного слоя средней толщины, когда для сохранения уровня тока будет необходимо плавно увеличивать напряжение.

  1. По кольцам емкости должны быть уставлены контактные площадки из гибкого материала. Лучше всего с этой задачей справятся элементы из меди.

Технология анодирования алюминия в домашних условиях – подробная инструкция и детали

Этот металл (в чистом виде или его сплав) является наиболее удобным для различного рода поделок, поэтому и пользуется популярностью у «домашних умельцев». Несмотря на множество достоинств, есть у алюминия и существенный недостаток – он быстро вступает в реакцию с воздухом (окисляется), что приводит к образованию своеобразного налета, который усложняет процесс окрашивания заготовок. А их «первозданный» вид мало кого устраивает из-за своей непривлекательности.

Прежде чем рассматривать процесс анодирования алюминия, следует понять, для чего оно проводится. Ведь при окислении на поверхности металла появляется тончайшая пленка, которая выполняет и функцию защиты. Все дело в том, что она непрочная и довольно легко повреждается. Поэтому смысл описываемого процесса состоит в том, чтобы ее укрепить (усилить). В этом плане анодирование сходно с таким не менее известным процессом, как воронение методом окисления (об этом можно прочитать здесь). Поэтому эту технологию называют еще анодным оксидированием.

Она применяется не только по отношению к алюминию, но и к некоторым другим металлам. Например, магнию, титану.

Что дает анодирование

  • Укрепляет поверхностный слой.
  • Делает невидимыми дефекты основы в виде царапин, точечных повреждений. Другими словами, «сглаживает» металл и придает ему однородность.
  • Краска на алюминий ложится значительно лучше и равномернее.
  • Внешний вид деталей делается более привлекательным.
  • Возможность придать металлу различный оттенок и имитировать серебро, золото или, например, жемчуг. Хотя применение анилиновых красителей значительно расширяет спектр.

Анодирование «холодное»

Наиболее часто применяемая методика, тем более что больших сложностей такой способ не представляет. Есть еще обработка алюминия «теплая», но такая технология менее эффективна и в последнее время, особенно в быту, не используется.

Достоинства

    Возможность получения достаточно толстого поверхностного слоя, что достигается разной скоростью нарастания и растворения оксидной пленки соответственно с внутренней и наружной ее стороны. Особенность методики в том, что процесс осуществляется в температурном диапазоне от – 10 до +10 ºС. Отсюда и ее название Высокая прочность такого покрытия. Повышение антикоррозийной устойчивости металла.

Недостатки

Он один, и довольно относительный. Дальнейшее покрытие красителями с органической основой становится довольно сложным. Материал, в зависимости от структурного состава (если речь идет о сплаве или характеристиках самого алюминия) в процессе анодирования окрашивается естественным путем. Оттенок может быть любым – от оливкового (с примесью «зелени») до темного (серого или черного).

Что понадобится

    Ванночки. Из алюминия – для анодирования; стеклянные или пластиковые – 2 штуки – для приготовления растворов. Соединительные провода (также алюминиевые). Источник напряжения +12 В (АКБ или выпрямитель). Реостат (если питание от аккумулятора или другого устройства с нерегулируемым «выходным» параметром). Амперметр.

Технология анодирования

На производстве для анодирования металлов используется раствор серной кислоты. Но такая методика небезопасна, так как сопровождается бурным газовыделением. Даже малейшая искра может привести к взрыву этой смеси. Суть процесса несложно понять по схеме, но в бытовых условиях кислотой редко кто пользуется, хотя методика остается прежней (разница только в том, что свинцовая пластина отсутствует). Поэтому рассмотрим более простой способ работы с алюминием.

Приготовление растворов

Их готовится два (в разных емкостях). Они служат альтернативой кислоте. Один – из пищевой соли, другой – из соды питьевой. Используется только чистая, дистиллированная, причем теплая вода. По объему содового раствора понадобится в 9 раз больше; в соответствие с этим и подбирается посуда.

После тщательного перемешивания (до полного растворения веществ) раствору нужно дать отстояться, а потом он сливается в другую посуду так, чтобы в нее не попал осадок, и фильтруется. Качество анодирования во многом зависит от «чистоты» растворов.

Подготовка детали

Коротко этот этап работы можно выразить так: очистка поверхности – ее обработка (шлифовка) – обезжиривание заготовки.

Если на детали будут какие-либо заметные дефекты, то полученный слой их не скроет (толщина покрытия не более 0, 05 мм).

Анодирование

Понятно, что заготовка должна быть полностью погружена в приготовленную жидкость, полученную путем смешения исходных растворов. Естественно, деталь должна на чем-то висеть, не касаясь дна посуды. Как это сделать, каждый решает сам. Например, рядом с ванночкой крепится стойка, на которой и подвешивается образец. Нужно подумать, за что и как его «подцепить»? Ведь в этом месте после анодирования останется пятно. Понимая это, конкретное решение принять несложно, сообразуясь с габаритами, конфигурацией и весом заготовки.

Ток подается в течение не менее получаса, и то, для небольших образцов. О степени их готовности свидетельствует изменение окраски. Поэтому контроль – чисто визуальный. После этого напряжение отключается, и деталь вынимается из ванны.

Ее необходимо хорошо промыть, а для очистки от остатков раствора еще и подержать в марганцовке. После этого она опять промывается попеременно в теплой и холодной воде, а потом сушится. Если все делалось правильно, то деталь приобретает светло-серый цвет.

О высоком качестве анодирования свидетельствуют его равномерность по всей площади покрытия и отсутствие разводов или пятен.

Читайте также  Лучший эпоксидный клей

«Закрепление» слоя

Это заключительный этап. Пленка, которая покрывает металл, характеризуется обилием микропор. Чтобы повысить устойчивость алюминия перед внешними воздействиями, их следует «закрыть». Самый простой способ – или прокипятить в воде дистиллированной, или пропарить. Такая процедура занимает не менее 30 минут.

«Финишная» обработка

После этого можно произвести покраску или просто покрыть лаком (бесцветным). Окрашивание производится методом погружения детали в раствор красителя (анилинового, 10%-го).

Распространенные ошибки

Их довольно часто допускают «домашние» мастера, не изучившие как следует все особенности технологии.

  • Плохой контакт детали с электродом. Поэтому зажим должен быть надежным, типа «крокодил», а еще лучше – с затягивающим винтом. Нарушение контакта приводит к изменению силы тока, что напрямую влияет на конечный результат. Поэтому различные скрутки, петли для подвешивания заготовок в данном случае неприменимы.
  • Несоответствие габаритов катода линейным размерам детали. Это приводит к неравномерности плотности тока в ванночке. Как следствие – низкое качество обработки поверхности, риск прогара металла. Есть общее правило – катод (ванночка) по площади должен превышать заготовку не менее чем в 2 раза.
  • Недостаточная (или завышенная) анодная плотность. Рекомендуемая величина – порядка 2 А/дм² (20 мА/см²). Для ускорения процесса ее можно и немного увеличить (но не более чем в 1,5 раза) с обязательным выдерживанием низкой температуры раствора за счет качественного охлаждения + постоянное его перемешивание.

Полезные советы

Произвести качественную зачистку поверхности образца механическим способом (с применением абразивных материалов) не всегда возможно. Например, из-за сложного рельефа его поверхности. В этом случае более эффективна методика травления. Суть ее в том, что деталь погружается в щелочной раствор. На практике, как правило, в мыльный. Иногда, чтобы добиться осветления заготовки, она дополнительно опускается в посуду с 20% раствором кислоты.

Следует неукоснительно соблюдать рекомендованный температурный режим (от -10 до +10 ºС). Если температура повысится, придется убавлять силу тока. Как результат – «рыхлость» покрытия.

После окраски для сохранения цвета в течение долгого времени деталь желательно обработать лаком. Чтобы не было его «наслоений», можно ее обработать мягкой кисточкой. После погружения в лак нужно дать ему полностью стечь.

В статье приведен только один из многочисленных способов анодирования в быту. Он самый простой, а потому и наиболее подходящий для человека, не имеющего достаточного опыта. При работе с кислотой сложностей гораздо больше, но разницы в конечных результатах практически никакой нет.

Для тех, кого интересует методика литья алюминия, есть отдельная инструкция с подробными фото — читайте.