Методи захисту та оздоблення алюмінієвих профілів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15407/steelcast2023.04.03

Ключові слова:

алюмінієві профілі, захисне покриття, знежирення, промивання, травлення, освітлення, анодування, фарбування, абразивне очищення, лазерна обробка, хімічне та електричне полірування

Анотація

Проведено огляд науково-технічної інформації щодо способів нанесення спеціального захисного покриття на алюмінієві профілі для підвищення їх властивостей та покращення товарного вигляду виробів, що використовуються в якості декору. Найбільш поширеними серед них є: анодування (анодне оксидування), фарбування, забарвлення, лазерне оброблення, хімічне травлення, електрополірування тощо. Показано, що майже всі методи обробки починаються з проведення спеціальної підготовки поверхні профілів: знежирення, промивання, травлення та освітлення (деоксидація). Анодування — електрохімічний процес, при якому на поверхні алюмінію формується міцна пориста оксидна плівка, що забезпечує більш надійний захист поверхні порівняно з природною оксидною плівкою. Цей процес дозволяє покращити зовнішній вигляд алюмінієвого профілю, підвищує корозійну стійкість профілів, надає поверхневому шару зносостійкості, а також тепло- та електроізоляційні властивості, збільшує міцність зчеплення з поверхнею виробу лакофарбового покриття. Анодований алюміній легко піддається очищенню та витримує короткочасний вплив таких температур, за яких чистий алюміній плавиться. Описано технології анодування, що використовуються для досягнення необхідного кольору покриття. Фарбування є процесом нанесення рідкого або порошкового органічного покриття на поверхню профілю, яке повинно чинити опір впливу сонячного світла, вологи, агресивних середовищ, змін температури та фізичних ушкоджень. Порошкові покриття мають практично такі ж експлуатаційні характеристики, що і рідкі з того ж матеріалу, проте вартість їх нижча. Вони наносяться електростатичним способом. Інгредієнтами порошку є сполучні речовини (смоли та полімер), органічні та неорганічні пігменти для забезпечення кольору покриття, присадки, що покращують технологічні властивості порошку. Найчастіше для алюмінієвих профілів, що піддаються порошковому фарбуванню, застосовується процес хроматації — нанесення конверсійного покриття. Хроматний шар покращує адгезію між поверхнею профілю та покриттям, підвищує корозійну стійкість пофарбованого профілю. Товсте хроматне покриття має хороший опір корозії, але меншу адгезію порівняно з тоншим шаром. Використовують «жовте» та «зелене» хроматування, які, перш за все, відрізняються складом, кількістю компонентів і часом оброблення. Розглянуто технологічні особливості нанесення порошкового покриття. Абразивне очищення використовується як самостійний спосіб надання особливого вигляду поверхні профілю, а також для підготовки поверхні перед анодуванням або фарбуванням. Абразивне очищення проводиться шляхом обдування поверхні профілю високошвидкісним потоком сухих металевих або неметалевих частинок, в якості яких, як правило, використовується промитий кварцовий пісок або оксид алюмінію. Цей вид оброблення може застосовуватися перед фарбуванням не тільки для очищення, але й для одержання матової текстури. Обробка лазером дозволяє виготовляти вироби без шорсткості та зазубрин, підвищити корозійну стійкість, зносостійкість і міцність алюмінієвих профілів за рахунок поверхневого легування хромом, нікелем, дисіліцидом ніобію тощо. Насичення поверхневих шарів сплаву легувальними елементами відбувається в результаті дифузії і масопереносу в рідкій фазі при можливому конвективному або чисто механічному перемішуванні розплаву в зоні дії лазерного випромінювання. Хімічне полірування здійснюється в розчинах кислот. Малі концентрації важких металів у розчині посилюють поліруючий ефект, особливо при обробці сплавів з незначним вмістом міді. Зазвичай у ваннах використовується повітряне перемішування, хоча кращим є механічний спосіб. Занадто інтенсивне перемішування може призвести до смугастості та пітингу металу профілю. Технологічний процес електрополірування включає попередню обробку (очищення, промивання) і, власне, електрополірування. Профіль поміщають у ванну, через яку проходить постійний струм, де він виконує роль аноду. Цей вид оброблення застосовується як самостійна операція, так і в технологічних процесах поверхневої обробки, що включають анодування. Типові режими електрополірування суттєво залежать від хімічного складу алюмінію та його сплавів. Патентні дослідження, проведені авторами даної роботи, показали, що незважаючи на різноманіття способів поверхневої обробки, досягнення блискучої поверхні профілів є складною технічною задачею, вирішення якої значною мірою залежить від хімічного складу алюмінієвого сплаву.

Посилання

Danchenko, V.N., Milenin, A.A., Golovko, A.N. (2001). Production of profiles from aluminum alloys. Theory and technology. Dnepropetrovsk: DNVP "System Technologies" [in Russian].

Zinoviev, A.V., Kolpashnikov, A.I., Polukhin, P.I. et al. (1992). Technology of pressure treatment of non-ferrous metals. Moscow: Metallurgiya [in Russian].

Hecker, J.G. Anodizing Aluminum. URL: https://www.pfonline.com/articles/aluminum-anodizing (last accessed: 20.08.2023).

Journal "Science and life". URL: https://www.nkj.ru/archive/articles/2237/ (last accessed: 20.08.2023) [in Russian].

Basaly, M. (1992). Two Step Electrolitic Coloring. Proc. of Fifth International Extrusion Technology Seminar, vol. 1. Chicago: Editors Express, 603-606.

Anodizing aluminum: creation of a durable oxide layer resistant to corrosion and mechanical impact. URL: https://metallcleaner.com/aluminiy-anodirovanie.html#part3 (last accessed: 20.08.2023) [in Russian].

(1996). Coatings for Aluminum Extrusion. Aluminum Extruders Council, 6 р.

Kreeger, K. Application Variables for Powder Coating Systems. Nordson Corporation. URL: https://www.pfonline.com/cdn/cms/uploadedFiles/About-powder-coating.pdf (last accessed: 20.08.2023).

Anodizing. UR: https://alumil-msk.ru/o-kompanii/dekorirovanie/ (last accessed: 20.08.2023) [in Russian].

(1996). Aluminum and Aluminum Alloys. Third Printing. USA: ASM Speciality Handbook, 731 p.

(1979). Laser 79 Opto-Electron. Conf. proc. Munich 1979. Guildford, 271-276. https://doi.org/10.1016/0022-3115(79)90093-X

Kovalenko, V.S., Enamin, K., Arata, E. et al. (1980). On the question of the mechanism of material hardening under the influence of continuous laser radiation. Electronic processing of metals, 1, 35-39 [in Russian].

Prigunova, A.G., Neduzhyi, A.M. (2023). Structural aluminum alloys of Al-Cu-Mg and Al-Zn-Mg-Cu systems in aircraft construction. Review. Casting processes, 1(151), 54-72. https://doi.org/10.15407/plit2023.01.054 [in Ukrainian].

Aleksandrov, V.D. (2003). Investigation of the surface of aluminum alloys hardened by alloying during laser heating. Technology of metals, 7, 9-13 [in Russian].

Patent for the invention "The process of electrochemical polishing of aluminum profiles of the 7th series". URL: https://ru.espacenet.com/publicationDetails/biblio?II=0&ND=3&adjacent=true&locale=ru_RU&FT=D&date=20180501&CC=CN&NR=107974705A&KC=A (last accessed: 20.08.2023) [in Russian].

Patent for the invention "The process of electrochemical polishing of aluminum profiles of the 2nd series". URL: https://ru.espacenet.com/publicationDetails/biblio?II=0&ND=3&adjacent=true&locale=ru_RU&FT=D&date=20180504&CC=CN&NR=107988627A&KC=A (last accessed: 20.08.2023) [in Russian].

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-03-08