Geanodiseerd aluminium uitgelegd: voordelen, proces en antwoorden op 5 veelgestelde vragen

Anodiseren is een van de meest voorkomende nabewerkingen die op aluminiumonderdelen worden uitgevoerd. Het is een electrochemisch proces waarbij een aluminiumonderdeel in een serie tanks wordt gedoopt, waarbij het aluminiumoppervlak wordt omgezet in een duurzame en corrosiebestendige afwerking.

Om te bepalen of anodiseren de juiste keuze is voor een specifiek onderdeel, moeten productontwerpers eerst begrijpen hoe het de sterkte, dikte, kleur en warmteleidbaarheid van aluminium beïnvloedt.

Dit artikel geeft antwoorden op vijf veelgestelde vragen over geanodiseerd aluminium. Als je van plan bent anodiseren in je bewerkte product te implementeren, is dit artikel voor jou!

1) Hoe werkt anodiseren?

Het anodiseringsproces omvat het doppen en behandelen van een schoon aluminiumonderdeel in een elektrolytische chemische bad. Dit chemische bad bestaat meestal uit zwavelzuur of chroomzuur (een elektrisch geleidende oplossing).

Vervolgens wordt een directe elektrische stroom op dit chemische bad toegepast, waardoor een positieve elektrische lading op het aluminiumonderdeel ontstaat en een negatieve lading in de elektrolytplaten. De resulterende electrochemische reactie creëert poriën op het oppervlak van het onderdeel. Deze poriën binden met de negatief geladen O₂-ionen in het elektrolyt om een cellulaire oxidelaag (aluminiumoxide) op het component te vormen.

Bron: Vicente Neto, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Deze aluminiumoxidelaag is duurzamer en corrosiebestendiger dan het onderliggende aluminiumsubstraat. Echter, bijna elk aluminiumonderdeel vormt van nature een aluminiumoxidelaag wanneer het aan de atmosfeer wordt blootgesteld. Wat maakt het anodiseringsproces dan uniek, en waarom zou je de moeite nemen om iets te bereiken wat min of meer van nature gebeurt?

2) Waarom aluminiumonderdelen anodiseren?

Wanneer je een gewoon aluminiumonderdeel aan de atmosfeer blootstelt, ontstaat er een aluminiumoxidelaag op het oppervlak. Deze laag is echter meestal erg dun en kan gemakkelijk afslijten, vooral als je het verkrast of in gebieden met vervuilde lucht gebruikt.

In tegenstelling tot gewoon aluminium, heeft een geanodiseerd aluminiumonderdeel de aluminiumoxide diep in het aluminiumsubstraat. Bijvoorbeeld, de poriën (en cellulaire oxidelaag) gevormd in de electrochemische reactie kunnen tot 25 micron bereiken. Als resultaat heb je een aluminiumcomponent die corrosiebestendig, verkrastingsbestendig is en bijna elke chemische aanval kan weerstaan.

3) Maakt anodiseren aluminiumonderdelen sterker?

Materiaalhardeidsmeter

Anodiseren maakt een aluminiumcomponent niet sterker of zwakker. In plaats daarvan verhoogt het de hardheid van aluminium – wat de weerstand van het aluminiumcomponent beschrijft tegen oppervlakteindrukting, verkrassing of slijtage. Een geanodiseerd aluminiumcomponent kan bijvoorbeeld drie keer harder zijn dan de oorspronkelijke aluminiumlegering.

Daarnaast zijn geanodiseerde aluminiumonderdelen doorgaans lichter dan andere metalen zoals koper en roestvrij staal. Deze unieke eigenschap maakt ze ideaal voor luchtvaarttoepassingen die lichte metalen vereisen.

4) Verbetert anodiseren de warmteleidbaarheid van aluminium?

Warmteleidbaarheid beschrijft de capaciteit van een materiaal om warmte over te dragen of te geleiden. Deze capaciteit neemt toe met de hoeveelheid warmtestroom, materiaaldikte en oppervlakte van het materiaal.

Omdat anodiseren een extra oxidelaag op het oppervlak van een aluminiumcomponent vormt, ga je ermee akkoord dat het de dikte en oppervlakte van het component verhoogt. Als resultaat zal geanodiseerd aluminium een betere warmteleidbaarheid hebben dan een onbehandeld aluminiumcomponent. Dit maakt geanodiseerde aluminiumonderdelen ideaal voor de hedendaagse heatsink-toepassingen in elektronica en andere thermische systemen.

5) Wat zijn de typen anodiseren?

Anodiseren wordt volgens de MIL-A-8625-standaard doorgaans in drie typen ingedeeld:

• Type I Anodiseren
• Type II Anodiseren
• Type III Anodiseren

Het Type I anodiseringsproces, ook wel chroomzuuranodiseren genoemd, gebruikt een chroomzuurchemisch bad om coatings (of oxidelaag) op het aluminiumoppervlak te creëren. Het produceert een dunne coating (tot 2,5 micron) en is ideaal in toepassingen waar je minimale corrosiebescherming en verflaaghechting vereist.

Het Type II anodiseringsproces gebruikt een zwavelzuurchemisch bad om een oxidelaag op het aluminiumcomponent te creëren. Dit anodisatietype produceert een oxidelaag zo dik als 25 micron, wat ze meer corrosiebestendig maakt dan Type I geanodiseerde aluminiumonderdelen. Bovendien, omdat ze dikker oxidelagen (en poriën) hebben, zijn ze beter in het behouden van verfstoffen en kleuren dan "Type I" geanodiseerde onderdelen.

Het Type III anodiseringsproces, ook wel hard-coat anodiseren genoemd, produceert oxidelagen dikker dan 25 micron. Het gebruikt zwavelzuur als chemisch bad, net als Type II anodiseren. De elektrische stroom in dit proces wordt echter langer laten lopen dan bij Type II anodiseren. Hierdoor produceren ze dikker lagen en zijn ze meer corrosiebestendig dan Type I en Type II geanodiseerde onderdelen.

6) De kosten van aluminium anodiseren thuis

Als je op zoek bent naar een manier om je aluminiumproducten te beschermen en geld te besparen, is anodiseren een uitstekende keuze. Dit proces is ver superieur aan schilderen en kan in je eigen huis voor een fractie van de kosten worden gedaan.

De werkelijke kosten variëren afhankelijk van waar je woont en het onderdeel dat je wilt anodiseren. Hoe groter het onderdeel en hoe harder de coating, hoe duurder het wordt. Toch is het nog steeds goedkoper en sneller om het thuis te doen.

Bij het anodiseren van aluminium op schaal is het belangrijk om je apparatuur in een goed geventileerde locatie op te zetten. Ook het in bulk kopen van je materialen helpt geld besparen.

Het verkrijgen van zwavelzuur kan een uitdaging zijn, afhankelijk van waar je woont, maar je vindt het meestal bij leveranciers van brandblusapparatuur of wetenschappelijke/chemische leveranciers. Het kopen van zwavelzuur in bulk kan echter een licentie of vergunning vereisen, dus controleer eerst bij de lokale autoriteiten.

7) Benodigde materialen om aluminium te anodiseren

De meeste materialen die nodig zijn om aluminium te anodiseren, zijn basis en makkelijk te vinden. Ze zijn ook relatief goedkoop. Als je dit regelmatig thuis wilt doen, wil je misschien je eigen anodiseringsstation opzetten.

Hier zijn de items die je nodig hebt:

• Gedistilleerd water
• Tanks en containers om vloeistoffen tijdens het proces te houden
• Zwavelzuur
• Een kathode
• Zuurnetralisator
• Ontvetter
• Aluminiumdraad of titaniumdraad
• Loog
• Verfstof (elke gewenste kleur)
• Een batterij (of een andere stroombron)

Je wilt ook een goed geventileerde plek vinden om het anodiseringsstation op te zetten; zorg dat je een beschermingsbril, handschoenen en een adembescherming draagt.

Naast de bovenstaande items wil je ook een paar optionele dingen kopen, die het werk naar onze mening en ervaring makkelijker maken. Deze omvatten:

• Pingpongballen (je kunt deze in de tank doen om opbouw van zuurmist te voorkomen)
• Een roerapparaat
• Goedkope waterkoker voor de verfstof
• Een keukenthermometer om de temperaturen te controleren

8) Anodiseren van aluminium – De basisstappen

Zodra je alles wat we hierboven hebben opgesomd hebt verzameld, hoef je alleen nog de onderstaande stappen te volgen.

1 – Gebruik staalwol of een licht abrasieve afwaspat om het oppervlak van het aluminium dat je wilt anodiseren te schrobben. Dit helpt eventuele bewerkingslijnen van het metaal te verwijderen.

2 – De volgende stap is al je veiligheidsuitrusting aandoen, dus handschoenen, beschermingsbril, enz.

3 – Reinig het onderdeel met een ontvetter en spoel het daarna met gedistilleerd water.

4 – Bereid de loogoplossing voor, meestal 10 tot 20%. Doe ongeveer vier eetlepels loog in een gallon water. Meng deze oplossing met zuiver gedistilleerd water en plaats de onderdelen erin. Draag rubberen handschoenen en wacht een paar minuten tot de oplossing in het aluminium is getrokken. Je zou bubbels moeten zien opstijgen, wat aangeeft dat het aluminiumoppervlak wordt geschoond. Dit mag niet langer dan 5 minuten duren.

5 – Haal het onderdeel uit het loogbad en spoel het af met gedistilleerd water. Zorg dat het onderdeel schoon is. Als je ziet dat watertjes van het oppervlak afperlen, spoel het nog een paar keer af.

6 – Je wilt het onderdeel nu ophangen door het aan aluminium- of titaniumdraad te bevestigen. Het moet een stevige verbinding zijn en houd er rekening mee dat er een niet-geanodiseerde vlek zal zijn waar de draad contact had met het onderdeel. Kies de locatie dus verstandig.

7 – De volgende stap is een bad aanmaken door zwavelzuur in gedistilleerd water te gieten. Je doet dit door 1 deel zuur met drie delen gedistilleerd water te mengen. Ongeacht de omgevingstemperatuur is het essentieel om ervoor te zorgen dat het bad 21 graden Celsius (70°F) is. Als het boven deze temperatuur gaat of onder 18°C (65°F), ruïneert het het proces en zijn de resultaten teleurstellend.

8 – Je voegt dan de kathode toe aan de tank, maar zorg dat het het onderdeel dat je wilt anodiseren niet aanraakt. De onderdelen die je wilt anodiseren moeten in de tank hangen, zonder iets aan te raken. Je voegt een kleine verwarmingsbron en een thermometer toe. Het oppervlak van het bad kan ook bedekt worden met pingpongballen.

9 – Start het pas als de temperatuur in het bad 21°C is.

10 – Sluit vervolgens je stroomvoorziening aan en verbind met de positieve pool van de batterij of voorziening. De negatieve wordt dan aangesloten op de kathode. Hier moet je voorzichtig zijn, want het bad begint gevaarlijke rookgassen af te geven.

11 – Je wilt de amperage instellen op basis van het oppervlak dat je wilt anodiseren. Als je een hard oppervlak wilt, stel het in op 0,03 ampere per vierkante inch; als je iets zachters wilt, dat de verfstof opneemt, zet het op 0,02 ampere.

12 – We raden aan om te beginnen op 16 volt. Er zijn online calculators die je kunnen helpen, maar thuis is 16 volt prima. Het belangrijste is om de temperatuur in de tank in de gaten te houden tijdens het proces. De temperatuur stijgt vaak tijdens het proces, dus je kunt het niet met rust laten.

13 – Zodra het anodiseringsproces begint, kun je de verfstoffen gaan verwarmen. Meeste kleuren werken prima op 60°C (140°F), maar je wilt misschien sommige kleuren afkoelen. Alle verfmerken zijn iets anders en verdienen wat experimenteren.

14 – Je bereidt dan een tank met gedistilleerd water en de andere met een zuurnetralisator voor.

15 – Eenmaal voltooid, zet de stroom uit, haal de onderdelen uit de tank en doop ze 15 seconden in gedistilleerd water. Spoel ze daarna in de neutralisatortank voor ongeveer 5 minuten. Je wilt een tweede ronds spoelen in de neutralisator voor 5 minuten. Daarna weer met gedistilleerd water voordat je de onderdelen in de verfstof dompelt. De onderdelen zullen onmiddellijk kleur absorberen, maar je moet ze ongeveer 15 minuten laten liggen, afhankelijk van de gewenste intensiteit.

16 – Zodra het verfproces voltooid is, moet je de onderdelen 15 minuten koken. Dit helpt de verfstof te harden, wat een harde afdichting garandeert.

Geanodiseerde aluminiumafwerking: Gensun kan helpen

Nu je ten minste iets weet over anodiseringsafwerkingen, ga je ermee akkoord dat geanodiseerde aluminiumonderdelen diverse voordelen bieden ten opzichte van gewone aluminiumonderdelen. Het anodiseringsproces is echter niet zo simpel als het lijkt: het vereist speciale technologieën en expertise.

Gensun Precision Machining is een toonaangevende leverancier van hoogwaardige productiediensten in Azië. We produceren niet alleen producten nauwkeurig met onze state-of-the-art CNC-bewerkingstechnologieën, maar bieden ook een breed scala aan oppervlakteafwerkingsdiensten, waaronder aluminiumanodiseringen.

Lees meer over onze oppervlakteafwerkingsdiensten.

Let op: Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in april 2021 en in mei 2022 bijgewerkt.