Анодована оксидна плівка Розтріскування та відшарування

Під час виробничого процесу анодована оксидна плівка може розтріскуватися та відшаровуватися через різання, згинання та удари. Тому повністю уникнути появи тріщин і відшарування анодованої оксидної плівки практично неможливо.

Розглядаючи призначення та умови використання алюмінієвих листів, слід докласти зусиль, щоб мінімізувати розтріскування та відшарування, а також запобігти утворенню тріщин, які можуть завдати значної шкоди.

Чітко розуміючи відповідні причини цих проблем, можна визначити кращі рішення для полегшення та ретельного вирішення.

Виникнення і профілактика тріщин в анодованої плівці алюмінієвих плит

Різниця в коефіцієнті лінійного розширення між алюмінієвою пластиною та анодованою плівкою

Анодована оксидна плівка на алюмінієвих листах при нагріванні має коефіцієнт лінійного розширення приблизно в 5 разів більший, ніж у самого алюмінієвого листа.

Коли алюмінієвий лист розширюється через нагрівання, анодована оксидна плівка, яка росте на місці на алюмінієвому листі, відчуває сильну напругу розтягування від алюмінію, що розширюється, що призводить до відокремлення.

Ризик термічного розтріскування зростає зі збільшенням твердості або товщини анодованої оксидної плівки. Згідно з практичним досвідом, стандартна анодована оксидна плівка сірчаної кислоти товщиною менше 8 мкм, пройшовши середньо- та високотемпературну герметизацію без нікелю, витримує температуру випічки до 250°C без розтріскування. При товщині понад 8 мкм стає складно запобігти розтріскуванню, викликаному випічкою.

Крім того, експерименти показали, що кращі результати герметизації пов'язані з вищою ймовірністю розтріскування.

Рішення включають:Збільшити коефіцієнт лінійного розширення анодованої оксидної плівки. Це передбачає покращення розподілу других фаз у сплаві, щоб запобігти поширенню тріщин і переміщенню вздовж межі розділу між анодованою оксидною плівкою та другою фазою.

Внесіть певний рівень шорсткості на алюмінієву поверхню. Це індукує локалізовані мікротріщини в анодованій оксидній плівці, знімаючи напругу та зменшуючи появу більших тріщин.

Створюють анодовану оксидну плівку з більш високою пористістю. Цього можна досягти, використовуючи анодування змінним струмом, використовуючи анодований розчин з високою розчинністю або додаючи спеціальні хімічні речовини в окислювальну ванну. Ці заходи змінюють властивості пор анодованої оксидної плівки (зазвичай збільшуючи їх і зменшуючи твердість оксидної плівки), тим самим зменшуючи утворення тріщин.

Використовуйте випромінюючу мікропористу структуру в анодованій оксидній плівці. Анодування хромовою кислотою призводить до отримання більш гнучкої оксидної плівки зі значно збільшеним коефіцієнтом лінійного розширення, що допомагає певною мірою уникнути розтріскування оксидної плівки.

Внутрішня напруга, що виникає оксидною плівкою в процесі анодування

Як правило, під час росту анодованої оксидної плівки виникає напруга стиснення всередині оксидної плівки через збільшення об'єму, і є тенденція запобігати розтріскуванню.

Однак у міру потовщення оксидної плівки і збільшення щільності струму внутрішня напруга зміщується в бік напруги розтягування.

У деяких випадках виробники твердих анодованих покриттів навмисно використовують цю характеристику. Вони навмисно викликають відносно однорідні та широко поширені тріщини під час процесу анодування.

Ці тріщини при впливі подальшого робочого середовища можуть поглинати більше мастила, тим самим зменшуючи знос анодованої оксидної плівки.

Рішення: Контролюйте внутрішню напругу анодованої оксидної плівки. Анодованій оксидній плівці важче розтріскуватися, коли присутня залишкова напруга стиснення.

Для досягнення цієї мети необхідно зменшити щільність струму, підвищити температуру окислення та мінімізувати час окислення, щоб запобігти розтріскуванню анодованої оксидної плівки.

Зростання анодної оксидної плівки на виступаючих частинах алюмінієвої пластини

Анодована оксидна плівка поступово розширюється в процесі свого росту, дозволяючи виступаючим частинам алюмінієвого листа утворювати повну оксидну плівку.

Однак, якщо кривизна виступаючої частини занадто мала (виступ занадто різкий), при утворенні більш товстої оксидної плівки оксидна плівка, що розширюється назовні, може не повністю покрити поверхню алюмінію, що призведе до появи тріщин від поверхні до алюмінієвої підкладки.

Рішення: Закругліть гострі кути, щоб створити більшу кривизну анодованої оксидної плівки.

Тріщини, викликані неправильним вибором ущільнювача

Для алюмінієвих панелей, які будуть піддаватися тривалому впливу зовнішніх сонячних променів, використання герметика нікелевого типу кімнатної температури, очевидно, не підходить.

Є повідомлення про те, що герметики нікелевого типу з фтору більш схильні до мікророзтріскування при інтенсивному сонячному світлі або високотемпературному впливі, ніж герметизація окропу.

Тому бажано уникати використання холодної герметизації для алюмінієвих панелей в архітектурних цілях.

Рішення: Оптимальним варіантом герметизації алюмінієвих панелей, що піддаються впливу сонячного світла, є високотемпературна герметизація без нікелю з подальшою середньо- та високотемпературною герметизацією нікелевого типу та герметизацією окропом.

Причини і профілактика відшарування оксидної плівки на алюмінієвих пластинах

Загалом, анодована плівка являє собою шар пористої структури, який росте на місці на алюмінієвій підкладці.

Міцність зчеплення між оксидною плівкою та підкладкою набагато більша, ніж у звичайного гальванічного покриття або напилення, що робить малоймовірним відшарування оксидної плівки від підкладки під дією механічних зовнішніх сил.

Однак насправді відшарування оксидної плівки все ж відбувається, і прийнята в даний час теорія приписує це водню.

Через дію перенапруги іонів водню в розчині солі забарвленого металу при катодному електролізі іони металу і іони водню розряджаються одночасно на бар'єрному шарі в нижній частині мікропор.

Газоподібний водень, що утворюється на дні мікропор, перешкоджає надходженню іонів металів. Іони водню (Н+), що розряджаються на алюмінієвій підкладці, утворюють газоподібний водень (Н2) на дні, багаторазово збільшуючи його об'єм.

Між алюмінієвою підкладкою та бар'єрним шаром немає місця для осаду газоподібного водню, порушуючи бар'єрний шар.

Потім газоподібний водень випинається назовні в протилежному напрямку від входу, викликаючи кругове відшарування анодованої плівки і конусоподібне руйнування алюмінієвої підкладки. Це явище відоме як лущення.

Вплив складу алюмінієвого матричного сплаву

У сплавах з більш високими концентраціями Cu і Mg значна частина Cu і Mg піддається анодному розчиненню.

За рахунок такого розчинення утворюються порожнечі, в результаті чого утворюються переривчасті анодовані плівки. Тому сплави серії 2ххх (містять мідь) і серії 5ххх (містять магній) більш схильні до відшарування анодованих плівок.

Ефект теплового розширення алюмінієвої матриці

Наявність Mg і Zn в елементах з алюмінієвого сплаву значно збільшить теплове розширення алюмінієвої матриці, тим самим збільшуючи ризик розтріскування і розшарування анодованої плівки.

Наслідки відключення електроенергії або переривання окислення

Під час процесу анодування алюмінієвого сплаву, якщо відбувається відключення електроенергії або недостатній затиск у точках підвішування, що призводить до переривання анодування, між підкладкою та анодованою плівкою відбувається хімічне розчинення, створюючи зазори.

Це призводить до зниження міцності зв'язку між підкладкою та анодованою плівкою, що призводить до розшарування анодованої плівки.

Вплив залишкового анодованого розчину в мікропорах анодної оксидної плівки з часом

Пориста структура анодної оксидної плівки зберігає сліди сірчаної кислоти. Під впливом тепла під час таких процесів, як герметизація та електрофоретичне затвердіння, на межі розділу між оксидною плівкою та підкладкою утворюється тонкоплівковий шар сплаву з низькою температурою плавлення.

Ці шари розчиняються за рахунок утворення із залишковим розчином локального гальванічного елемента, створюючи порожнечі, що призводять до зниження адгезії анодної оксидної плівки і в результаті розшаровування.

Вплив залишкової напруги від механічної обробки до окислення

Після анодування і фарбування оксидна плівка сплавів 2-ї серії має властивість тріскатися і відшаровуватися під час випічки. Найбільш вірогідною причиною цього є напруга, що утворюється на поверхні матеріалу після механічної обробки.

Після анодування напруга посилює різницю в тепловому розширенні між оксидною плівкою та підкладкою, що в кінцевому підсумку призводить до відшарування оксидної плівки.

Деякі компанії зіткнулися з суперечкою через широку рекламу алюмінієвих чохлів для телефонів, де відшарування фарби в основному пояснювалося відшаруванням оксидної плівки.

Ефект електролітичного фарбування анодованої плівки

Відшарування оксидної плівки, що виникає під час електролітичного фарбування, виглядає як плямисті, переважно круглої форми діаметром від 0,1 мм до кількох міліметрів. У більшості випадків ці плями візуально не виявляються до тих пір, поки оксидна плівка повністю не відшарується.

Крім того, порівняно з електролітичним барвником змінного струму (AC), електролітичне фарбування постійним струмом (DC) більш схильне до лущення.

Це пов'язано з тим, що при катодному електролізі анодна оксидна плівка піддається гідролізу, що призводить до нейтрального рН мікропор і зневоднення поверхневого бар'єрного шару внаслідок електроосмосу. Крім того, електролітичне забарвлення з сильною кислотною олов'яною сіллю майже не утворює відшарування оксидної плівки порівняно зі слабокислим нікелевим сольовим барвником.

Методи профілактики відшарування оксидної плівки

• Збільшують провідність фарбувального розчину бака, додаючи відповідні струмопровідні солі.
• Запобігайте та видаляйте забруднення в барвнику, такі як шкідливі іони, такі як Na+, K+, Al3+, NO3-, CrO2-, тощо.
• Підтримуйте належний рН, щоб забезпечити ефективну циркуляцію бакового розчину під час процесу фарбування.
• Відрегулюйте співвідношення катодних і анодних реакцій відповідним чином.
• Якщо відшарування відбувається по краях або піднятих ділянках заготовки, відрегулюйте, щоб досягти більш рівномірного розподілу електролітичного струму. Це можна зробити за допомогою плавного пуску, ступінчастого підвищення напруги або відповідних заходів захисту від струму.