Анодирование стали в домашних условиях

Полезное про анодирование стали

Есть много современных способов обеспечить сохранность металлических конструкций. К наиболее популярным методам относится анодирование стали. Этот процесс так же называют электрохимическим или анодным оксидированием. Его наиболее часто применяют при обработке деталей из алюминия или титана. Плохо нанесению оксидной пленки поддается медь.

Обработанные детали становятся гладкими на ощупь и приобретают светлый оттенок серого цвета. После просушки адгезионные свойства металла улучшаются, и изделие без труда можно покрыть бесцветным лаком или краской нужного цвета.

Стоит отметить, что анодирование по своей технологии отличается от процессов гальванического цинкования или хромирования. В данном случае защитная пленка не наносится на поверхность метиза, а формируется из самого металла. Поэтому анодное покрытие по истечению длительного срока эксплуатации не отслаивается и не стирается, в связи с чем изоляционные и декоративные свойства не ухудшаются. Существует два различных по структуре и предназначению вида оксидных пленок – это барьерная и пористая. Первая образуется в нейтральных растворах и может служить в качестве самостоятельного защитного покрытия. Вторую получают в кислых электролитах. Она является хорошей основой под лакокрасочные материалы.

Процесс анодирования стали, помимо обеспечения надежной и стойкой защиты изделий, отличается относительно простой технологией исполнения. Электролитический раствор для небольших деталей можно приготовить даже в домашних условиях, используя питьевую соду и поваренную соль. В качестве источника тока отлично подойдет автомобильный аккумулятор. По времени оксидирование занимает от пятнадцати минут до полутора часов. Но работу с конструкциями больших размеров лучше доверить профессионалам своего дела, компаниям, занимающимся гальваническими покрытиями.

Фирма “ГалСервис” рада предложить своим клиентам услуги по анодированию металлов, а так же другие защитные виды обработки. Все гальванические операции происходят с применением современного оборудования и специализированных препаратов. Вы гарантированно получите отличный результат.

В промышленных масштабах анодирование производится с применением 20% раствора серной кислоты, обеспечивающей высшую степень окисления среды. Этот процесс требует строгого соблюдения мер безопасности и технологического процесса. Перед окунанием в раствор, металл нужно очистить от загрязнений и обезжирить специальным средством на основе щелочи. Плотность тока, необходимого для протекания реакции, должна составлять от 10 до 50 мА/см², а подведенное напряжение – примерно 50-100 В. В зависимости от технологического процесса и времени воздействия раствора на изделие, можно получить пленку толщиной от 1 до 200 мкм. После покрытия металлических конструкций защитным слоем, их необходимо осветлить, отполировать и придать презентабельный вид.

Металлические изделия, прошедшие процесс анодного оксидирования могут без нареканий прослужить долгие годы. Защитные свойства нанесенной оксидной пленки позволяют изделиям стойко переносить самые агрессивные внешние воздействия среды. Именно поэтому анодирование получило широкую популярность в автомобилестроении и военной промышленности, в производстве авиалайнеров и многих отраслях строительства.

Заказав услуги по нанесению различных гальванических покрытий в фирме “ГалСервис”, Вы обеспечите долгую и надежную службу металлических изделий.

Анодирование стали, алюминия

Под анодированием металла понимается процедура наращивания оксидной пленки при помощи анодного окисления. Данная процедура может проводиться практически для любых металлов. Но чаще всего речь идет о стали, алюминии и цветных металлах (в основном титане и тантале). В свою очередь анодирование меди и железа оказывается весьма затруднительно. Связано это с тем, что обозначенные металлы образуют не один устойчивый оксид, а два. Это негативно сказывается на адгезии и существенно увеличивает риск растрескивания оксидной пленки.

Операция анодирования и ее специфика

Здесь видно 2 ванны с промывочной жидкостью (синего цвета) и жидкостью для анодирования (зеленная жидкость)

Анодирование металла как процедура не представляет собой особенной сложности и при желании может быть произведена собственными силами. Выполнение данной операции подразумевает выполнение следующих этапов работы:

Этап 1. Подготовка поверхности металла

Прежде чем приступать к анодному окислению, поверхность металла следует тщательно подготовить: отполировать, отшлифовать. Обезжиривание поверхности производится при помощи органических растворителей (например, бензина, ацетона или спирта). Затем поверхность обрабатывается любой щелочью. В домашних условиях может быть использован обыкновенный мыльный раствор. Черные металлы отлично обезжириваются при помощи раствора едкого калия или натра, который предварительно нагревается до 80 градусов. Что касается алюминия, для него лучше подойдет 10% раствор фосфорнокислотного натрия.

Этап 2. Протравливание (декапирование) поверхности металла

Протравливание металлической поверхности производится с целью удаления окислов, которые препятствуют качественному нанесению нового покрытия. Для проведения процедуры применяется серная кислота (в соотношении 80 миллилитров кислоты на 100 миллилитров вводы с добавлением 2 граммов хромпика.

Этап 3. Анодирование металла

Процесс анодного окисления металла осуществляется в электролитном растворе под воздействием постоянного тока. Важно чтобы емкость, в которой производится анодирование, не пропускала ток. В качестве электролита чаще всего используется 20% раствор серной кислоты.

Сам процесс анодного окисления происходит следующим образом. К аноду при помощи специальной подвески производится крепление изделия из металла, а к катоду – свинцовой пластины (для изделий сложной формы потребуется несколько свинцовых пластин). Расстояние до пластины при этом должно быть не более девяти сантиметров. Процедура проводится при температуре 20 градусов. При этом плотность электрического тока должна варьироваться от 2 до 3 А/кв. дм. Напряжение требуется от 12 до 15 В. Весь процесс занимает порядка одного часа.

Устройства и инструменты

Прежде чем приступать к анодному окислению, следует подготовить следующее оборудование и инструменты, которые потребуются для выполнения работы:

• фольга из алюминия;
• перчатки резиновые;
• пластиковый контейнер для размещения металлического изделия;
• батареи 9В (от 1 до 8 шт.);
• изолированный кабель (около полутора метров);
• электролитный раствор;
• ложка;
• органический растворитель;
• стакан из пластика;
• клещи;
• устройство, предназначенное для зачистки кабелей.

Установки для анодирования металлов и их конструктивные особенности

Любая крупная установка для анодного окисления – это достаточно непростой комплекс, включающий в себя электрическое, химическое и механическое оборудование. При его выборе следует учитывать ряд значимых моментов:

1. Самые высокие эксплуатационные затраты приходятся на процедуры разгрузки, а также загрузки. И именно это делает анодное окисление весьма трудоемкой процедурой.
2. Максимальную пропускную способность установка для анодирования определяет мощность выпрямител постоянного тока, при помощи которого и производится анодное окисление. Чаще всего используется выпрямитель с мощностью 25 Ватт. Хорошо, если установка имеет бесступенчатую регулировку напряжения под нагрузкой от нуля до максимального показателя, а также автоматическую функцию возвращения напряжения по окончании цикла в ноль. Качественное анодное окисление предполагает наличие оксидной пленки на поверхности металла. В самом начале процесса анодирования пленка относительно тонкая и имеет маленькое сопротивление. Соответственно, для того, чтобы поддерживать плотность тока достаточно небольшого напряжения. В процессе наращивания толщины оксидной пленки ее сопротивление возрастает, соответственно ток падает. Для того, чтобы на протяжении всей процедуры поддерживалась одинаковая плотность тока, напряжение нужно постепенно и плавно увеличивать. И именно здесь бесступенчатая регулировка напряжения установки для анодирования окажется весьма к месту.
3. Контакты между пластинами и шинами предполагают точность конструкции. Поэтому желательно по концам ванн анодирования установить гибкие контактные площадки (например, из меди)

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.

Для чего нужно анодирование металлов

Сфера применения анодного окисления достаточно разнообразна. Металлы, подвергшиеся анодному окислению, приобретают:

• отличные защитные свойства;
• однородную поверхность;
• отсутствие полос и царапин;
• высокие декоративные характеристики

В последнее время достаточно высокой востребованностью пользуется именно декоративное анодирование металло, которое может производиться как вместе с механической обработкой, так и без таковой.

Ниже представленно коротенькое видео операции анодирования алюминия.

Анодирование стали в домашних условиях

Привлекательный внешний вид и повышенные свойства прочности металлической поверхности можно достигнуть путем применения специальных электрохимических реакций. Одним из таких способов является анодирование металла, в процессе которого на плоскости образуется защитная оксидная пленка, наделяющая материал дополнительными качествами.

Особенности анодированных

Данная процедура широко применяется в промышленных масштабах, кроме того, осуществить самостоятельное оксидирование стали, алюминия или меди можно и в домашних условиях. Последний вариант будет отличаться от профессионального процесса, однако он удобен для обработки небольших деталей.

Изделия, которые на своей поверхности имеют образовавшуюся после анодирования пленку, обладают следующими характеристиками:

• повышенная устойчивость к коррозии;
• увеличивается прочность таких материалов как сталь и алюминий;
• изделие становится нетоксичным;
• отсутствие возможности проведения тока;
• подготовленная поверхность подходит под дальнейшую обработку с помощью гальванического покрытия.

Процедура анодирования металла применяется для производства посуды – обработанные таким методом изделия не пригорают на плите и безопасны для приготовления пищи. Материалы с оксидной пленкой используют при изготовлении некоторых инструментов, строительных материалов, светотехнических приборов, предметов домашнего обихода. Кроме того, обработке подвергаются изделия из серебра.

Широко распространено цветное анодирование, которое позволяет придать деталям разнообразный декор. Окрашенные таким способом изделия имеют более ровный и глубокий цвет.

Обработанные анодированием поверхности инструментов и приспособлений не растрескиваются при эксплуатации, сохраняя первозданный вид на долгий срок. Кроме того, плоскость становится более крепкой, что позволяет ей выдерживать повышенные нагрузки и механическое воздействие.

Как происходит процесс анодирования?

Вся процедура состоит из трех этапов работы: подготовки металла, его химической обработки и закреплении покрытия на поверхности. Предлагаем подробнее рассмотреть каждую из указанных фаз на примере обработки такого материала как алюминий:

1. Подготовительный этап. Профиль из металла очищается механическим путем, после чего шлифуется и обезжиривается. Сделать это необходимо для того, чтоб покрытие крепко зафиксировалось на основе. Далее в действие вступает применение щелочей. Деталь помещают в раствор на некоторое время для травления, после чего перекладывают в кислотную жидкость, где алюминий осветляется. Завершающей стадией анодной подготовки является полная промывка деталей от остатков щелочи и кислоты.
2. Химическая реакция. Заготовленное изделие кладут в электролит. Он представляет собой раствор из кислоты, к которому подключено воздействие тока. Анодируемый материал чаще всего обрабатывают с помощью серной кислоты, а для достижения расцветки применяют щавелевый ее аналог. Успешный результат достигается при правильных показателях температуры и плотности тока. Твердое анодирование предполагает использование низких температур, если же цель – получить мягкую и пористую пленку – показатели повышают.
3. Этап фиксирования покрытия. Полученные алюминиевые детали с образовавшейся на них пленкой имеют пористый вид, поэтому их необходимо упрочнить. Для этого применяется несколько методов: окунание изделия в горячую воду, обработка паром или холодным раствором.

При дальнейшей цветной окраске изделия нет необходимости производить закрепление анодирования. Существующие лакокрасочные материалы отлично ложатся на пористую поверхность, образуя прекрасное сцепление с ней.

Стоит отметить, что таким анодированием покрывают металлы на промышленных предприятиях. Особо прочный тип покрытия реально получить при твердом типе процедуры. Данный материал применяется в автопроизводстве, строении самолетов и строительстве.

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.

Меры предосторожности и технические советы

Для получения анодной пленки самостоятельно важно соблюдать некоторые меры безопасности, которые помогут сохранить здоровье и осуществить процедуру правильно:

1. При работе используйте индивидуальные средства защиты кожи – перчатки, маску. Закрывайте глаза защитными очками при необходимости: в процессе получения анодированного металла происходит большая отдача тепла, и раствор может брызгать, попадая на тело.
2. Подбирайте контейнер для обработки правильно: это может быть пластиковая емкость или старая эмалированная ванна без сколов.
3. После травления изделия, поместите его в чистую воду для того, чтоб успеть подготовиться к следующему этапу.
4. Используйте алюминиевые токопроводы для работы: серебро, сталь или детали из меди необходимо подвешивать на специальную планку для того, чтоб вынимать изделия было легче.
5. Толщина кабеля должна соответствовать силе тока. Если показатели были подобраны неправильно, твердая вариация процедуры пройдет безуспешно, вследствие чего металл просто растворится.
6. Для достижения чёрного цвета стали используют нитрат натрия, детали в растворе выдерживают при температуре от 100 до 140 градусов.

Чтобы получить различные цвета металлов также применяют соляную кислоту, гидросернистый натрий, азотную кислоту, этиловый спирт. При данном анодировании образуется не только оксидная пленка, но и достигается определенная цветовая гамма.

Осуществление процедуры в домашних условиях рекомендуется проводить только после изучения техники безопасности по работе с кислотами. Анодированные поверхности имеют долгий срок эксплуатации и отличаются прочностью и стойкостью к повреждениям.

Анодирование металла в быту (1 видео)

Оксидирование стали – все способы нанесения защитного покрытия

Под оксидированием стали понимают процедуру создания на металлических поверхностях оксидной пленки. Данная операция проводится для образования декоративных и защитных покрытий, а также специальных диэлектрических слоев на стальных изделиях.

1 Особенности химического оксидирования

Интересующий нас процесс можно выполнить по нескольким технологиям. Оксидирование принято делить на:

• химическое;
• электрохимическое;
• термическое;
• плазменное.

При химическом оксидировании поверхность изделий обрабатывают расплавами либо растворами хроматов, нитратов и других окислителей, что увеличивает антикоррозионную защиту металла. Подобная процедура может выполняться посредством применения щелочных или кислотных композиций.

Химическое оксидирование щелочного типа выполняется при температурах от 30 до 180 градусов. Для него используют щелочи и небольшое количество окислителей. После обработки деталей щелочными соединениями их обязательно промывают (весьма тщательно), а затем просушивают. В некоторых случаях заготовки, прошедшие процедуру оксидирования, дополнительно промасливают.

Для кислотной операции обычно применяют композиции, состоящие из 2–3 кислот – соляной, ортофосфорной, азотной, в которые добавляют в незначительных объемах соединения марганца и другие соединения. Температура такого способа оксидирования варьируется в пределах 30–100 градусов. Используется он чаще всего для декорирования и защиты от коррозии ржавления.

Химическое оксидирование любого из двух описанных типов позволяет получать в производственных и в домашних условиях пленки с достаточно высокими защитными характеристиками. При этом электрохимическая процедура предохранения стали от коррозионных явлений считается более эффективной. Именно поэтому химическое оксидирование для стальных изделий используется реже, нежели электрохимическое.

2 Анодное оксидирование – что оно собой представляет?

Анодный процесс (именно так обычно называют оксидирование электрохимического вида) осуществляется в твердых либо жидких электролитах. Он обеспечивает высоконадежные пленки следующих типов:

• тонкослойные покрытия с толщиной от 0,1 до 0,4 микрометров;
• электроизоляционные и износостойкие слои толщиной от 2–3 до 300 микрометров;
• защитные покрытия от 0,3 до 15 микрометров;
• специальные эмалеподобные слои (именуются в среде специалистов эматаль-покрытиями).

При анодировании поверхность окисляемого изделия характеризуется положительным потенциалом. Такая процедура рекомендована для защиты элементов интегральных микросхем, создания на полупроводниковых материалах, сплавах и сталях диэлектрических покрытий. При желании анодирование можно выполнить в домашних условиях, но при четком и безоговорочном соблюдении стандартов техники безопасности, так как для операции используются агрессивные соединения.

Частным случаем анодирования считается методика микродугового оксидирования, которая позволяет получать уникальные покрытия с высокими декоративными, теплостойкими, защитными, изоляционными и антикоррозионными параметрами. Микродуговой процесс осуществляется под действием переменного или импульсного тока в электролитах, имеющих слабощелочной характер.

Рассматриваемый способ нанесения специальных слоев обеспечивает толщину покрытий на уровне 200–250 микрометров. После выполнения операции поверхность изделия внешне похоже на керамику. Микродуговое оксидирование при наличии оборудования нередко производят в домашних условиях. Во время процесса в воздух не выделяется каких-либо опасных для человека веществ. По этой причине микродуговая обработка становится все более популярной среди домашних мастеров.

3 Тонкости термического и плазменного оксидирования

Термический процесс подразумевает, что оксидная пленка формируется на стали в атмосфере водяного пара либо иной кислородсодержащей среде при достаточно высоких температурах. В домашних условиях такую операцию не выполняют, так как она требует использования специальных печей, в которых железо либо низколегированные стали нагревают примерно до 350 градусов.

Если же речь идет об обработке средне- и высоколегированных сталей, температура в печи и вовсе должна равняться 650–700 градусам. Общая длительность термического оксидирования, как правило, составляет около часа.

Практически нереально выполнить в домашних условиях и плазменное оксидирование. Оно производится в низкотемпературной плазме, содержащей кислород. Плазменная среда при этом создается обычно посредством ВЧ- и СВЧ-разрядов, реже применяются разряды постоянного тока. Качество получаемых защитных пленок оксидов при плазменном процессе очень высокое. Поэтому его применяют для нанесения покрытий на ответственные детали:

• кремниевые поверхности;
• полупроводниковые изделия;
• фотокатоды.

4 Как самостоятельно выполнить операцию?

Самый простой способ нанесения защитного покрытия на стальные изделия в домашних условиях не требует особых умений. При желании оксидирование своими руками может выполнить любой. Сначала деталь, которую планируется обработать, полируют либо зачищают. Затем с ее поверхности удаляют окислы (декапируют), используя для этих целей раствор (пятипроцентный) серной кислоты. Изделие помещают в него на 60 секунд.

После ванны с кислотой деталь необходимо промыть в теплой воде и подвергнуть ее пассивированию – пятиминутному кипячению, которое осуществляют в растворе водопроводной воды с 50 граммами обычного хозяйственного мыла (такое количество моющего средства рассчитано на один литр воды). Теперь поверхность полностью готова к оксидированию. Для реализации процедуры следует:

• взять эмалированную емкость, не имеющую царапин и сколов;
• налить в нее воду (один литр) и развести 50 граммов едкого натра;
• поместить емкость на плиту, положить в нее изделие и подогреть смесь до 140–150 градусов.

Через полтора часа деталь можно доставать – оксидирование успешно завершено!