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Cos'è l'anodizzazione? Processo, tipologie, vantaggi e applicazioni

1. Cos'è l'anodizzazione?

Si tratta di un trattamento superficiale utilizzato nella produzione per migliorare la resistenza alla corrosione e la resistenza superficiale di parti o prodotti metallici. Il processo di anodizzazione utilizza un meccanismo elettrolitico per creare uno strato di ossido sul substrato.

2. Come viene eseguita l'anodizzazione?

Il processo di anodizzazione funziona secondo un principio elettrolitico. Un substrato, come l'alluminio, è collegato a un elettrodo positivo e funge da anodo. Un materiale altamente conduttivo funge invece da catodo (elettrodo negativo). Ad esempio, l'alluminio o l'acciaio inossidabile sono catodi adatti per l'anodizzazione dell'alluminio. Pertanto, H₂SO₄ (15-20% in peso), CrO₃ (3-10%) e H₃PO₄ (5-10%) sono elettroliti comunemente usati per questo processo.

1) Preparazione e Pulizia

Una superficie uniforme e liscia è fondamentale per l'applicazione degli strati di ossido anodico.
Ciò si ottiene attraverso il trattamento meccanico e la pulizia chimica. I trattamenti meccanici superficiali come la molatura, la pallinatura, la lappatura e la lucidatura rimuovono irregolarità e difetti superficiali. La pulizia alcalina o acida rimuove grasso, olio, sporco e altri contaminanti, seguita da un risciacquo con acqua deionizzata per rimuovere i detergenti residui.

2) Processo elettrochimico

La parte da anodizzare diventa l'anodo e l'altro metallo altamente conduttivo diventa il catodo, entrambi immersi in una cella elettrolitica. Quando la corrente scorre attraverso questo dispositivo elettrolitico, l'anodo si ossida e perde elettroni.
Successivamente, gli ioni metallici reagiscono con gli ioni di ossigeno, che migrano verso di loro a causa della loro carica positiva. Qui, l'O²⁻ proviene dalla dissociazione dell'elettrolita. All'anodo questi reagiscono con gli ioni metallici per formare uno strato solido di ossido metallico.
 

3) Colorazione

Tintura: lo strato poroso assorbe la tintura ed è possibile ottenere una varietà di colori immergendo la parte in un bagno di tintura.
Colorazione elettrolitica: i sali metallici vengono depositati elettrochimicamente nei pori dello strato, producendo colori duraturi e che non sbiadiscono.
 

4) Sigillatura

Il processo di anodizzazione crea colorante nei pori superficiali e la sigillatura è essenziale per evitare il rischio di corrosione, graffi e macchie che si formano a causa di questi pori. Se la tenuta è scarsa o assente, lo strato poroso di ossido metallico può accumulare polvere e detriti.
Le superfici anodizzate possono essere sigillate utilizzando diverse tecniche, sigillatura a freddo, sigillatura a media temperatura e sigillatura a caldo
 

3. Tipi di anodizzazione

Esistono quattro tipi di processi di anodizzazione, in base al tipo di bagno acido e alla capacità di spessore. Sono conosciuti come: Anodizzazione di Tipo I, Tipo II, Tipo II e con acido fosforico.

Anodizzazione con acido cromico (Tipo I)

L'anodizzazione di tipo I, o acido cromico, è ideale se è necessario uno strato sottile, soprattutto per applicazioni decorative e funzionali. Tuttavia, può imitare le prestazioni del tipo II, o rivestimento duro, dopo la sigillatura. Gli spessori degli strati vanno da 0,00002 pollici a 0,0001 pollici.

Anodizzazione con acido solforico (Tipo II)

Questo è il tipo più comune, che utilizza l'acido solforico come mezzo elettrochimico per formare lo strato di ossido. L'anodizzazione con acido solforico utilizza una soluzione con una concentrazione del 15-20%. Forma uno strato di ossido più spesso rispetto al Tipo I ed è adatto per un'ampia gamma di applicazioni. Gli spessori variano da 0,0001 pollici a 0,001 pollici. L'anodizzazione di tipo II offre anche un'elevata resistenza alla corrosione e all'usura ed è disponibile in una varietà di colori.

Anodizzazione dura (Tipo III)

Il tipo III è il tipo più denso e resistente e risulta in uno strato di ossido superficiale più spesso. Pertanto, è adatto per ambienti difficili e chimici. Gli spessori possono variare da 0,0005' a 0,006'. L'anodizzazione dura viene utilizzata principalmente per componenti ad alte prestazioni e a basso attrito. Il processo di anodizzazione dura può utilizzare acido cromico, solforico o ossalico come elettrolita.

Anodizzazione con acido fosforico

Principalmente un trattamento superficiale, non un trattamento completo contro la corrosione o l'usura, l'anodizzazione con acido fosforico utilizza una soluzione di acido fosforico al 15-30%. A differenza di altri tipi, forma uno strato di ossido molto sottile e poroso (< 0,0001 pollici). È particolarmente adatto per l'applicazione di ulteriori adesivi o primer.

4. Vantaggi dell'anodizzazione

Resistenza alla corrosione

Quando la pellicola di ossido reagisce con l'umidità ambientale, lo spessore dello strato di ossido aumenta ulteriormente. Di conseguenza, i componenti anodizzati offrono un'elevata resistenza alla corrosione e proteggono il substrato dai raggi UV, dai danni dovuti al calore e dagli effetti dell'ambiente marino.

Finitura superficiale migliorata

Oltre alla protezione, migliora anche l'estetica della superficie del substrato. L'anodizzazione consente praticamente qualsiasi struttura superficiale, da opaca a lucida. Ciò consente innumerevoli opzioni di colore e personalizzazione. L'aspetto dura anche a lungo. Inoltre, questa finitura può essere applicata a qualsiasi componente o prodotto complesso e delicato.

Conduttività migliorata

L'anodizzazione non aumenta la conduttività elettrica! Fornisce isolamento.
L'anodizzazione, in particolare l'alluminio anodizzato, fornisce l'isolamento elettrico mentre il metallo sottostante mantiene la sua conduttività. Tuttavia, è anche possibile mantenere un certo grado di conduttività sulla superficie controllando lo spessore del film.
 

Durabilità e durata della vita

L'anodizzazione è un rivestimento di ossido duro che migliora la durezza, la resistenza all'usura e la resistenza alla corrosione. Copre tutti gli angoli acuti, i bordi e le aree complesse. A differenza di altri rivestimenti, non vi è alcun rischio di mancata adesione. Tutti questi motivi prolungano la vita del rivestimento anodizzato e quindi la vita dei componenti sottostanti.

5. Applicazione dell'anodizzazione

Alluminio anodizzato

  •  Parti automobilistiche, come copricerchi, tappi del serbatoio del carburante, coperture del motore, finiture e pannelli di controllo.
  •  Componenti aerospaziali leggeri, come pannelli di rivestimento, componenti strutturali, elementi di fissaggio e articoli interni della cabina.
  •  Elettrodomestici e stoviglie.
  • Custodie elettroniche ed elettriche.
  • Alloggiamenti per dispositivi medici, manici per bisturi, manici per vassoi di sterilizzazione, ecc.

Magnesio anodizzato

  • Componenti del telaio della bicicletta, involucri della batteria del veicolo
  • Strumenti e hardware ad alte prestazioni
  • Componenti di droni, satelliti e aerei

Zinco anodizzato

  • Elementi di fissaggio per automobili, viti per aeromobili anodizzate, parti del sistema di alimentazione e altri piccoli componenti meccanici.
  • Dadi, bulloni, raccordi per tubi, ferramenta per l'edilizia, articoli decorativi e apparecchi di illuminazione.
  • Alloggiamenti per dispositivi elettronici, manici per utensili, ferramenta per mobili, ecc.

6. Conclusione

L'anodizzazione è adatta per metalli non ferrosi come alluminio, titanio e zinco, offrendo sia resistenza all'usura che aspetto estetico. La sua flessibilità in termini di spessore e colore lo rende la scelta ideale praticamente per qualsiasi settore che utilizza componenti in lega di alluminio. Tuttavia, per ottenere la finitura desiderata è necessario prendere in considerazione fattori tecnici, quali l'attrezzatura per l'anodizzazione, la concentrazione dell'elettrolita, la corrente e la tensione, il tempo di trattamento e la filtrazione del bagno. Nel complesso, l'anodizzazione è la scelta preferita ogni volta che sono richieste estetica personalizzata e prestazioni elevate in ambienti difficili.
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