Phân tích các vấn đề phổ biến trong anodizing nhôm

Anodizing nhôm là quá trình sử dụng nhôm hoặc hợp kim nhôm làm cực dương và tấm chì làm cực âm. Nó được điện phân trong các dung dịch nước như axit sunfuric, axit oxalic và axit cromic để tạo thành màng oxit (độ dày thường là 3-15 micrômét) trên bề mặt. Trong số đó, anot hóa axit sunfuric được sử dụng rộng rãi nhất. Lớp phủ anot hóa axit sunfuric có các ưu điểm như khả năng hấp phụ cao, dễ bịt kín và tạo màu, chống ăn mòn và vẻ đẹp bên ngoài rõ ràng.
Anodizing axit sunfuric là một phương pháp xử lý trưởng thành với hoạt động thuận tiện, chất điện phân ổn định và chi phí thấp. Tuy nhiên, chắc chắn có một số vấn đề trong quá trình anot hóa axit sunfuric, ảnh hưởng đến chất lượng của màng oxit.
Phân tích nguyên nhân hư hỏng và có biện pháp phòng ngừa hiệu quả. Điều này có ý nghĩa thực tiễn quan trọng đối với việc nâng cao chất lượng anot hóa hợp kim nhôm bằng axit sunfuric.
1. Sau khi anot hóa các sản phẩm hợp kim nhôm bằng axit sunfuric, sẽ có một màng không bị oxy hóa một phần với các đốm và sọc đen rõ ràng, và màng oxit sẽ phồng lên. Những thất bại như vậy là rất hiếm, nhưng chúng xảy ra.
Nguyên nhân của các lỗi trên thường liên quan đến thành phần, cấu trúc và tính đồng nhất pha của nhôm và hợp kim nhôm, hoặc một số ion kim loại hoặc tạp chất lơ lửng hòa tan trong chất điện phân. Thành phần hóa học, cấu trúc và tính đồng nhất của các pha kim loại của nhôm và hợp kim nhôm ảnh hưởng đến sự hình thành và hoạt động của màng oxit. Hợp kim nhôm hoặc nhôm magie nguyên chất có nhiều khả năng tạo thành lớp phủ oxit hơn và chất lượng của lớp phủ cũng tốt. Đối với hợp kim nhôm silic hoặc hợp kim nhôm có hàm lượng đồng cao, việc tạo màng oxit sẽ khó khăn hơn và lớp phủ thu được có màu tối, xám và độ bóng thấp. Nếu bề mặt tạo ra các cấu trúc không đồng nhất trong mỗi thành phần do sự không đồng nhất của các pha kim loại, sự phân tách cấu trúc, sự phân tách các tạp chất siêu nhỏ hoặc xử lý nhiệt không đúng cách, thì quá trình oxy hóa chọn lọc hoặc hòa tan có chọn lọc sẽ dễ xảy ra hơn. Nếu hàm lượng silic cục bộ của hợp kim nhôm bị cô lập, thường là do không có màng oxit, sự hình thành các đốm đen sọc hoặc sự hình thành lỗ chân lông do sự hòa tan chọn lọc cục bộ. Các tạp chất, bụi và tạp chất kim loại quá mức như ion đồng và sắt lơ lửng trong chất điện phân cũng có thể khiến màng oxit xuất hiện các đốm đen hoặc sọc, ảnh hưởng đến hiệu suất chống ăn mòn của màng.
2. Một số bộ phận được anot hóa được xử lý trong cùng một bể có thể không có màng oxit, hoặc màng oxit có thể mỏng hoặc không đầy đủ, hoặc có thể xảy ra hiện tượng cháy và ăn mòn ở vùng tiếp xúc giữa vật cố định và các bộ phận. Loại lỗi này thường xảy ra trong quá trình thực hiện quá trình anot hóa axit dòng chảy, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng anot hóa hợp kim nhôm.
Do màng oxit nhôm có khả năng cách nhiệt tuyệt vời, các thành phần hợp kim nhôm nói chung hoặc các thiết bị cố định đặc biệt phải được lắp đặt chắc chắn trước khi anot hóa để đảm bảo độ dẫn điện tốt. Thanh dẫn điện nên làm bằng vật liệu đồng hoặc hợp kim đồng để đảm bảo đủ diện tích tiếp xúc. Các vết tiếp xúc giữa thiết bị cố định và các bộ phận phải được giữ ở mức tối thiểu và cho phép dòng điện chạy tự do. Nếu diện tích tiếp xúc quá nhỏ và mật độ dòng điện quá cao, các bộ phận hoặc đồ đạc có thể bị quá nóng và cháy. Không có hoặc không có màng oxit, chủ yếu là do vật cố định và phôi tiếp xúc kém, độ dẫn điện kém hoặc loại bỏ màng oxit trên vật cố định không hoàn toàn.
3. Sau khi anot hóa hợp kim nhôm bằng axit sunfuric, đặc biệt là sau khi đổ đầy và niêm phong, khi chạm tay vào, màng oxit sẽ trở nên lỏng lẻo, biến thành bột và tiếp tục bong ra, để lộ một lớp bột nghiêm trọng trên bề mặt của bộ phận, dẫn đến chống ăn mòn kém. Loại hư hỏng này chủ yếu xảy ra vào mùa hè, đặc biệt là trong các bể anot hóa axit sunfuric không có hệ thống làm mát. Sau khi một hoặc hai thành phần bể được xử lý, bột lỏng sẽ xuất hiện, điều này ảnh hưởng rõ ràng đến chất lượng của lớp phủ oxit.
Do lớp anot hóa hợp kim nhôm có điện trở cao, một lượng lớn nhiệt Joule được tạo ra trong quá trình anot hóa. Điện áp pin càng cao, nhiệt sinh ra càng lớn và nhiệt độ của chất điện phân tiếp tục tăng. Do đó, quá trình anot hóa yêu cầu sử dụng các thiết bị khuấy hoặc làm mát để duy trì nhiệt độ chất điện phân trong một phạm vi cụ thể. Trong trường hợp bình thường, nhiệt độ nên được kiểm soát trong khoảng từ 13 đến 26 độ để cải thiện chất lượng của màng oxit. Nếu nhiệt độ của chất điện phân vượt quá 30 độ, màng oxit sẽ lỏng ra và trở nên bột, làm giảm chất lượng của màng, thậm chí gây ra "vết cháy" trong trường hợp nghiêm trọng. Nếu nhiệt độ chất điện phân không đổi, thì mật độ dòng anot cũng phải được giới hạn vì mật độ dòng anot quá cao và nhiệt độ tăng quá nhanh. Ngoài ra, màng oxit dễ bị bột và cát nới lỏng, ảnh hưởng rất xấu đến chất lượng của màng oxit.
4. Màng oxit của hợp kim nhôm sau khi anot hóa bằng axit sunfuric có thể bị xỉn màu và có thể xuất hiện hiện tượng ăn mòn rỗ. Trong những trường hợp nghiêm trọng, hiện tượng ăn mòn điểm đen có thể trở nên rất rõ ràng, dẫn đến việc các bộ phận bị loại bỏ và gây ra tổn thất đáng kể.
Những lỗi này thường là ngẫu nhiên và có nguyên nhân đặc biệt. Trong quá trình anot hóa hợp kim nhôm, do cắt điện rồi bật lại, phần bị cắt nằm lâu ngày trong bể tẩy rửa, nồng độ axit trong bể tẩy rửa quá mạnh, chất lượng nước kém. không sạch, còn cặn lơ lửng nên màng oxit thường xỉn màu, xỉn màu. Cặn thường tăng, gây ăn mòn điện hóa và ăn mòn rỗ các thành phần hợp kim nhôm có vết đen. Nước máy có thể được thêm vào chất điện phân, nó có thể đã được xử lý bằng thuốc tẩy, hàm lượng Cl - có thể vượt quá tiêu chuẩn hoặc bình chứa hydro clorua có thể chưa được làm sạch kỹ và có thể chứa axit sunfuric. Điều này làm cho Cl - dư thừa trộn với chất điện phân cực dương. Kết quả là quá trình oxy hóa anốt của các thành phần hợp kim nhôm dẫn đến ăn mòn rỗ và sản phẩm bị loại bỏ.