陽極酸化プロセス: アルミニウム表面処理の究極のガイド

あなたが一緒に仕事をするなら アルミニウム部品 - CNC加工の場合, 板金製造, または製品設計 - おそらく聞いたことがあります 陽極酸化. この表面処理は、パーツを見栄えを良くすることだけではありません; 耐久性のためのゲームチェンジャーです, 耐食性, および機能. しかし、まさに陽極酸化とは何ですか? それはどのように機能しますか? そして、なぜそれがアルミニウム表面処理の最大の選択なのか? このガイドは、あなたのプロジェクトに適しているかどうかを判断するためにあなたが知る必要があるすべてを分解します.

陽極酸化プロセスは何ですか?

その中心に, 陽極酸化 厚いものを生成する電気化学表面処理です, アルミニウムのような金属上の保護酸化物層. 絵画とは異なり (別のコーティングが追加されます), 陽極酸化は金属の表面を保護層自体に変えます。, チッピング, または時間の経過とともにフレーキング.

これが簡単な言葉で科学です: 陽極酸化はanを使用します 電解セル (酸で満たされたタンク). アルミニウム部分は次のように機能します アノード (正の電極), and a metal like lead acts as the 陰極 (負の電極). 電流がセルを通過するとき, 酸素イオンは、部分の表面にアルミニウム原子と結合して形成されます アルミナ (al₂o₃) - 難しい, 摩耗や腐食に対して自然に耐性のある多孔質材料.

このプロセスは、保護を追加するだけではありません; また、金属の表面テクスチャも変更します. 多孔質酸化物層は色を簡単に追加できます (それについては後で詳しく説明します) または、追加の耐久性のために部品を密封します. そして、アルミニウムは陽極酸化のための最も一般的な材料ですが, マグネシウムやチタンなどの他の金属もプロセスを受けることができます.

陽極酸化プロセスの段階的な内訳

陽極酸化は複雑に聞こえるかもしれません, しかし、それは簡単な5段階のプロセスに従います. 強力なステップを確保するには、各ステップが重要です, 酸化物層でさえ. それを通り抜けましょう:

1. アルミニウム部品の事前洗浄

初め, アルミニウムの部分はきれいでなければなりません. どんな汚れ, 油, または、破片は陽極酸化層を台無しにします. 技術者は軽度の洗剤または溶媒を使用して部品をスクラブします, 次に、きれいな水ですすぎます. ひどく汚れた部品用 (CNCの機械加工からのもののように), 軽い酸性浴を使用して頑固な汚れを取り除くことができます.

2. 電解タンクに浸す

きれいな部分は、anに完全に水没しています 酸性電解質 (通常、ほとんどの用途には硫酸). タンクはカソードも保持します。これは、リードバーまたはチタンクランプです. 部品は確保されているため、完全に没頭し、電気システムとよく接触します.

3. 直接電流を適用します (DC)

低電圧DC電流 (通常、12〜24ボルト) アノード間に渡されます (アルミニウム部分) とカソード. これにより、電気化学反応が引き起こされます: 酸からの酸素イオンはアルミニウム表面に移動し、アルミニウム原子と結合してアルミナを形成します. 電流は20〜60分間実行されます, 酸化物層の厚さに応じて.

4. 着色 (オプション)

部品に色が必要な場合, 陽極酸化剤の直後に染料タンクに移動します. 多孔質酸化物層はスポンジのように染料を吸収します. より耐久性のある色の場合 (黒や青銅のように), 電解色 使用する - 酸化物層への2番目のタンク結合の金属塩, UV耐性の色合いを作成します.

5. 酸化物層の密閉

最後のステップは、酸化物層の細孔を密封することです. これにより、色がフェードするのを防ぎ、余分な腐食抵抗を追加します. ほとんどの店では湯たんぽを使用しています (約80〜90°C) または化学シーラント. シーリングには10〜30分かかり、毛穴を閉じます, 滑らかなままにします, 光沢のある仕上げ.

陽極酸化の種類: どちらがあなたにぴったりです?

陽極酸化は、万能のプロセスではありません. 使用した電解質に基づいて3つの主要なタイプに分かれています, それぞれがユニークな厚さで, 耐久性, およびユースケース. 下の表はそれらをはっきりと比較しています:

実世界の例: アルミニウムの自転車フレームを作るメーカーが使用します クラスIIの陽極酸化 - 手頃な価格です, 滑らかな仕上げを追加します, 黒や銀のような人気のある色があります. 産業機械用のアルミニウムギアを作る会社, けれど, 選択します クラスIIIハード陽極酸化 - 厚い酸化物層は、摩耗せずに一定の摩擦に耐えることができます.

陽極酸化に適した材料

陽極酸化は機能するだけです 電気的に導電性金属, しかし、すべての金属が等しいわけではありません. アルミニウムは明確なお気に入りです, しかし、他のオプションが存在します. これが故障です:

• アルミニウム: 最も一般的な素材 - オーバー 90% 陽極酸化部品のアルミニウム. 陽極酸化するのは簡単です, 手頃な価格, そして、酸化物層はその表面に完全に結合します.
• マグネシウム & チタン: 特殊なアプリケーションに使用されます. チタン陽極酸化は航空宇宙で人気があります (軽量のために, 腐食耐性部品), マグネシウム陽極酸化は電子機器で使用されます (小さい場合, 耐久性のあるコンポーネント).
• 他の金属: 亜鉛, ニオブ, ジルコニウム, ハフニウム, タンタルは陽極酸化することができます, しかし、それらは高コストのためにまれです.
• ** 避けるための金属**: 鋼と鉄 - 酸性電解質ですぐに腐食します, 陽極酸化を不可能にします.

ケーススタディ: 医療機器メーカーが使用します チタン陽極酸化 手術ツール用. 酸化物層は生体適合性があります (人間の組織との接触に安全) 滅菌化学物質に耐性があります, 再利用可能なツールに理想的にします.

アルミニウム部品の陽極酸化の重要な利点

絵画よりも陽極酸化する理由, パウダーコーティング, または他の表面処理? ここにその最大の利点があります, 実際の影響を及ぼします:

1. 無敵の耐久性

陽極酸化酸化物層は、アルミニウム自体の一部です。. クラスIIIハード陽極酸化部品は持続できます 10+ 厳しい環境での年 (塩水や工業用塵のように) 錆びずに.

2. より良い腐食 & 耐摩耗性

陽極酸化されたアルミニウムは傷に抵抗します, 化学物質, と天気. 例えば, 家の陽極酸化アルミニウムサイディングは雨や雪の中で色あせたり錆びたりしません, 塗装アルミニウムとは異なり.

3. 強いコーティングの接着

後で陽極酸化部分をペイントする必要がある場合, 多孔質酸化物層は、塗装をより良く塗装するのに役立ちます. 研究では、陽極酸化アルミニウムの塗料は、裸のアルミニウムの塗料よりも3倍長く続くことがわかりました.

4. 「金属噛む」を防ぐ

ねじれた部品 (ボルトやナッツのように) 多くの場合、摩擦のために立ち往生します (「噛む」と呼ばれる). 陽極酸化すると、摩擦を減らす滑らかな層が作成されるため、ボルトを簡単に締める/緩めることができます, 何年も使用した後でも.

5. 汎用性の高い着色

陽極酸化オファー 20+ 標準色 (クリア, ブロンズ, 黒, 赤, 青, 等) RALコードを介したカスタムヒュー. 家具メーカー, 例えば, 特定のRAL色を使用して、陽極酸化アルミニウムの脚を木材テーブルに一致させることができます (ラルのように 7016 無煙炭灰色の場合).

6. 断熱材の改善

酸化物層は非導電性です, 陽極酸化アルミニウムを電子機器に最適にします. 陽極酸化されたアルミニウムヒートシンク, 例えば, 電気を導入することなく、回路基板を涼しく保ちます.

陽極酸化色のオプション: 標準の色相からカスタムシェードまで

陽極酸化された部品は平易である必要はありません. 多孔質酸化物層を使用すると、2つの主な方法で色を追加できます:

1. 染料の着色

• それがどのように機能するか: 陽極酸化の直後, 部品は熱い染料タンクに浸されます (60–70°C). 染料は酸化物の毛穴に浸ります.
• 長所: 広い色の範囲 (赤, ピンク, 緑, 金, 等); 手頃な価格.
• 短所: 色は時間の経過とともに直射日光の下で色あせている可能性があります; 電解色ほど耐久性はありません.
• に最適です: 消費財 (電話ケース, ジュエリー, アルミニウムの装飾) UV暴露が低いところ.

2. 電解色

• それがどのように機能するか: 部品は金属塩で2番目の電解タンクに浸されます (ニッケルやコバルトのように). 電流は塩を酸化物層に結合します, しっかりした色を作成します.
• 長所: UV耐性; 2色のみ (黒と青銅), しかし、彼らは長続きします.
• 短所: 限られた色のオプション; 染色よりも高価です.
• に最適です: 屋外部品 (看板, マリンハードウェア, 自転車フレーム) その太陽と雨に直面します.

適切な色を選択します

ほとんどのショップでは、2つの方法を使用して色を選択します:

• カラー名: 「黒," "青,」または「シャンパン」 (低コストのプロジェクトでは一般的です).
• RALコード: 精度を保証する標準化されたカラーシステム. 例えば, 「ネイビーブルー」が必要な場合,」RAL 5013を指定します。RALコードを使用しているすべてのショップは、その正確な色合いに一致します.

例: 自動車部品メーカーはRALを使用します 9005 (漆黒) 陽極酸化されたアルミニウムのトリムピースの場合 - これにより、さまざまなプロダクションの実行にわたるすべてのトリムマッチが保証されます.

Yigu Technologyがアルミニウム部品の陽極酸化を行っています

Yiguテクノロジーで, 耐久性と美学を必要とするアルミニウム部品の必須アイテムとして陽極酸化が見られます. ほとんどのクライアントにとって (CNCショップ, 消費財メーカー, 小規模メーカー), クラスII硫酸陽極酸化はスイートスポットです - それは費用対効果が高い, 素晴らしい色のオプションを提供します, 寿命の一部をブーストします. 産業用クライアント向け (航空宇宙, 海兵隊, ツーリング), クラスIIIは、最大の耐摩耗性のためにハード陽極酸化をお勧めします. また、ブランドカラーに合わせてRALコードを介してカスタムカラーリングを提供しています. 私たちのチームは、クライアントが適切な陽極酸化タイプと色を選ぶのを助けます, 過剰な支出せずに部品が機能的なニーズとデザインのニーズを満たすことを保証する.

よくある質問:

1. 酸化物層が傷ついた場合、陽極酸化されたアルミニウム部品を修復できますか?

軽い傷が軽いポリッシュで修正されることがあります (非アブレーシブクリーナーを使用します). しかし、酸化物層を通過する深い傷を修復することはできません。部品を再アノード化する必要があります. 重要な部品の場合 (産業用工具のように), スクラッチを最小限に抑えるために、クラスIIIをハードアノジングすることをお勧めします.

2. 塗装やパウダーコーティングよりも高価です?

陽極酸化は、絵画よりも10〜20％前の費用がかかります, しかし、それは安い長期です. 塗装部品は2〜3年ごとに再コーティングする必要があります, 陽極酸化部品が最後になります 10+ メンテナンスなしの年. 例えば, 陽極酸化されたアルミニウムサイディングコスト \(5 塗装済みの羽目板よりも1平方フィートあたり, しかし、あなたは保存します \)500+ 以上 10 塗り替えの年.

3. 薄いアルミニウムの部品を使用できます (のように 0.5 MMシートメタル) 陽極酸化されます?

はい, ただし、適切な陽極酸化タイプを選択する必要があります. クラスIIの陽極酸化 (薄い酸化物層: 0.00508–0.0254 mm) 最高です - クラスIIIハード陽極酸化 (厚い層) 低温プロセスのために、薄い部品をゆがめることができます. 電子メーカー, 例えば, クラスIIの陽極酸化を使用します 0.5 MMアルミニウム回路基板は、問題なくフレームします.