Принципиальное отличие анодированного профиля от окрашенного заключается в том, что его конечное качество начинается с заготовки и заканчивается анодированием, в то время как качество окрашенного профиля практически полностью зависит только от соблюдения технологии самого покрытия.
Анодирование, являясь завершающей технологической операцией в производственном цикле, обнажает недостатки всех предыдущих этапов. Поскольку в результате анодирования на поверхности металла образуется оксид, то металлургические характеристики сплава, из которого изготовлена деталь, непосредственно влияют на покрытие. Здесь приведены ключевые моменты производства, которые в конечном счете влияют на качество анодированного изделия.
Начнем с того, что, качественная анодированная деталь начинается с производства заготовок из сплава с определенным химсоставом.Еще несколько лет назад самым распространенным в России экструзионным сплавом был сплав АД 31 с очень широким полем допусков по содержанию основных компонентов. Но сегодня все производители профиля понимают, что его не стоит использовать, если профиль будет впоследствии анодироваться. Для решения этой задачи нужен как минимум сплав 6060. Одной из первых технологических операций анодирования является травление, то есть химический процесс. Процесс травления происходит неравномерно по поверхности профиля, поэтому для качественной анодной пленки важен и химический состав сплава и его структура (однородность). Для качественного сплава содержание всех основных элементов, (Железо, Кремний, Магний, Медь) должно приближаться к минимуму, и сплав 6060 этому соответствует.
Как отмечалось выше, однородность сплава и его структура очень важны для производства анодированного профиля. Объясняется это тем, что структура наследуется профилем после экструзии и повлиять на нее после анодировании уже невозможно. Чем тоньше и равномернее структура сплава, тем более равномерным получается анодное покрытие.
Мы не зря столько времени уделили сплаву, потому что для внешнего вида анодированных профилей он имеет первостепенное значение. Но все предпосылки высокого качества поверхности анодированных профилей, обусловленные хорошим сплавом, могут остаться нереализованными в дальнейшем из-за неправильной конструкции матрицы, нарушений условий прессования и анодирования. В то же время, если сплав изначально имеет дефекты, практически ни один из дальнейших процессов не сможет их устранить.
Следующими факторами, влияющими на конечный результат, являются правильное конструирование и эксплуатация матричного инструмента. Накопленный зарубежными коллегами опыт говорит о том, что различные конструкции матриц для одного и того же профиля, особенно полого, приводят к разному внешнему виду поверхности. Здесь имеют значение и местоположение сварных швов, и расстояние между каналами при многоканальном прессовании, и размеры рабочих поясков, и качество подготовки матрицы к прессованию.
Перейдем теперь непосредственно к процессу экструзии и посмотрим, какие параметры и факторы влияют на качество анодированной поверхности профиля. Соблюдение температур нагрева слитка перед прессованием, скорость прессования и охлаждения профиля после экструзии, качество приемных систем – вот основные факторы, влияющие на структуру экструзированного профиля и его внешний вид. По нашим многолетним наблюдениям и консультациям с ведущими мировыми специалистами в области анодирования можно сделать вывод, что даже самый современный сплав с оптимальным содержанием легирующих элементов может дать отрицательный результат при анодировании ввиду нарушений технологии прессования. Нарушение температурных условий нагрева слитка, охлаждение матрицы и профиля в приемно-выходных системах приводят к изменению кристаллической решетки, локальному выпадению интерметаллидов, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на внешнем виде поверхности при анодировании.
Ввиду мягкости алюминия и его сплавов очень высока вероятность механических повреждений (царапин, задиров, налипов и т.п.) при перемещениях профиля по выходным системам. Даже небольшой дефект на рольгангах может привести к неустранимым поверхностным дефектам. Немаловажную роль играют упаковка и транспортировка профиля при перемещении между экструзионным подразделением и подразделением производящем анодирование. И не важно, принадлежат они одному предприятию или являются отдельными, независимыми компаниями. Неудаленная стружка в сочетании со слабой стяжкой приводит при перемещении даже на небольшое расстояние к коррозии трения, избавиться от которой при анодировании уже невозможно. Такой же эффект производит отсутствие упаковки между лицевыми поверхностями.
Негативное влияние на поверхность может произвести парниковый эффект, возникающий при упаковке профиля в полиэтиленовую пленку с закрытыми торцами, который может усилиться при транспортировке и хранении профиля в условиях с небольшими перепадами температур и спровоцировать впоследствии коррозию металла.
Безусловно, хороший сплав, правильная конструкция матрицы и соблюдение всех необходимых условий прессования и перемещения профиля являются залогом приемлемого внешнего вида анодированного профиля, но нарушения в технологии анодирования также могут иметь негативные последствия. Очень часто в качестве предварительной подготовки поверхности используется механическая обработка. К сожалению, в России она нашла несколько иное применение: если во многих странах механическая обработка используется в целях придания поверхности дополнительных эстетических свойств (например шлифовка и полировка), то у нас она зачастую рассматривается как процедура, позволяющая удалить или приглушить дефекты поверхности. В России наиболее распространены два вида механической обработки поверхности: шлифовка (часто называемая кварцеванием) и обработка потоком дроби из нержавеющей стали. Каждый из этих методов способен как устранить некоторые поверхностные дефекты профиля, так и создать новые.
Непосредственно сам технологический процесс анодирования состоит из следующих основных этапов: травление, осветление, анодирование, порозаполнение. Нарушения технологических режимов травления (наиболее часто используется щелочное травление) может привести к повреждениям поверхности, таким как растравленная поверхность, пораженная точечной коррозией; повышенная шероховатость поверхности; неоднородный внешний вид (различная степень матовости). Но, как говорилось выше, соблюдение всех параметров процесса не может застраховать от дефектов, обусловленных технологическими нарушениями предыдущих процессов производства анодированного профиля.
Наиболее широко распространенными дефектами анодного покрытия являются: ненадлежащая толщина анодной пленки; низкая твердость пленки; изменение цвета ввиду воздействия тока большой плотности на отдельный участок поверхности или отдельный профиль; отсутствие анодной пленки ввиду плохого контакта при сборке подвески; локальное или общее растворение анодного покрытия вследствие перегрева электролита; повышенная матовость поверхности из-за высокой плотности тока при анодировании и получение более толстой пленки; порошкообразная поверхность (белые пятна), вызванная локальным перегревом и воздействием электролита повышенной температуры. Получившаяся анодная пленка может быть окрашена, что придает поверхности профиля дополнительные эстетические свойства. Неравномерное окрашивание пор – один из самых распространенных дефектов этой операции.
Финишная операция технологии анодирования – уплотнение анодной пленки, основанное на заполнение пор водой, в результате которого происходит осаждение гидратированного оксида алюминия на стенках пор с образованием слаборазвитой кристаллической формы бенита. Вследствие этого поры оказываются закрыты продуктом реакции, образовавшимся в результате данного процесса. Уплотнение является одной из ключевых операций, влияющих на потребительские свойства анодированного профиля и его коррозийную стойкость. Основными дефектами уплотнения являются поверхностный налет из-за плохой промывки или загрязнения раствора в ванне уплотнения и низкое качество уплотнения анодной пленки, выражающееся в липкой поверхности. Таким образом, сам процесс анодирования так же может привнести негатив в конечный результат – получение высококачественного анодированного профиля.
В заключение хотелось бы еще раз отметить, что только четкое соблюдение технологических процессов на каждом этапе производства анодированного профиля позволит предложить в итоге конечному потребителю продукт высокого качества.