Матовое анодирование алюминия

 

Матовое анодирование алюминиевых профилей из сплавов серии 6ххх, в основном сплавов 6060 и 6063, привлекает многих потребителей. Оно дает весьма приятный внешний вид, во многом позволяет скрыть такие дефекты прессования как «следы матрицы» и имеет хорошую повторяемость от партии к партии.

Щелочное травление алюминия

Обычно для подготовки поверхности алюминия перед анодированием применяют щелочное обезжиривание и щелочное травление – химическая реакция алюминия со щелочью, обычно – с едким натром (NaOH). При этом происходит очистка поверхности и для стравливание поверхностного слоя с целью повышения матовости поверхности и удаления или сглаживания видимых дефектов прессованной поверхности, таких как «следы матрицы». При анодировании алюминия его поверхностный слой преобразуется в полупрозрачное оксидное покрытие. При этом вся поверхностная топография, которая была сформирована щелочным травлением, сохраняется.

Щелочное травление алюминия E6

Настоящее матовое щелочное травление алюминиевых профилей получают не в обычных щелочных ваннах с содержанием щелочи 30-40 г/л и алюминием до 40 г/л, а в так называемых «вечных» или «долгоживущих» ваннах с повышенным содержанием щелочи (50-80 г/л) и большим содержанием алюминия (120-180 г/л) (рисунок 1). Эти ванны называют соответственно ванна Е0 и ванна Е6 по названию режимов подготовки поверхности перед анодированием, которые прописаны в немецком стандарте DIN 17611. В ванне Е0 профили обычно обрабатываются 2-10 минут при температуре 40-50 ºС, а ванне Е6 – 10-20 минут при температуре 60-70 ºС.

Обычное стравливание в ванне Е6 составляет 70-100 г/м².  После щелочного травления Е6 алюминиевая поверхность получает особую топографию (рисунок 2), которая интенсивно рассеивает большую часть падающего на нее света, что придает ей матовый вид и способность маскировать мелкие поверхностные дефекты.

Рисунок 1 – Вязкий раствор ванны щелочного травления Е6 на алюминиевых профилях [1]

Figure 2 – Matt apperance of 6060 aluminium alloy after E6 etch treatment [2]

Железо в алюминии

Давно известно, что для алюминиевых сплавов серии 6ххх с повышенным содержанием железа получить хорошую матовость намного легче. Это связано с тем, что с увеличением содержания железа возрастает плотность ямок травления не только по границам зерен, но внутри зерен.  Этому способствует повышенное количество интерметаллидных частиц Al-Fe(Mn)-Si. Эти железосодержащие частицы действуют как катоды в реакции растворения алюминия при его щелочном травлении. В «чистом» сплаве, при минимуме железа, происходит общее стравливание алюминиевой матрицы без образования глубоких ямок травления, что и обеспечивает затем блестящую, глянцевую анодированную поверхность.  С повышением содержания железа в сплаве толщина стравливания, которая необходима для получения матовой поверхности, уменьшается.

Figure 3 – Effect of Fe content on gloss after anodising [2]

Медь и цинк в алюминии

Кроме того, для достижения хорошей матовой поверхности содержание меди в алюминиевом сплаве необходимо свести к минимуму – до 0,03 %. Повышенное содержание в сплаве меди увеличивает степень блеска анодированной поверхности. Именно поэтому у сплавов 6463 и 6463А, которые применяется для получения блестящего, отражательного  анодирования, содержание меди повышенное – до 0,25 %, а железа пониженное – не более 0,15 %.

Figure 4 – Influence of Cu content on gloss [2]

Влияние технологии на матовость поверхности алюминия

Технология изготовления прессованных алюминиевых профилей также оказывает влияние на матовость их поверхности. Полностью гомогенизированная микроструктура слитка для прессования (столба) способствует образованию матовой поверхности. Хорошая закалка на прессе также благоприятно влияет на матовость поверхности профилей. Лучшее сочетание матовости и механических свойств дает типичное состояние Т6 – закалка и искусственное старение при 185 ºС в течение 5 часов. Недостаривание алюминиевых сплавов (например, состояние Т4) способствует большему блеску анодированной поверхности. Сильное  перестаривание (состояние Т7) – увеличение температуры и/или длительности старения – может дать увеличение матовости поверхности, но за счет значительного снижения механических свойств профилей (рис. 5 и рис. 6).

Figure 5 – Underaged, aged and overaged Tempers of 6000 aluminium alloys [3]

Рисунок 6 – Разамеры и распределение выделений в недостаренном, состаренном и перестаренном алюминиевом сплаве

Источники:

1. Anodisation of Aluminum Surfaces / Architect Information Surface Finishes – Schuko International – 2014
2. Influence of Al Microstructure on Hard Anodising Quality – Profile Material / Tom Hauge, Hydro Aluminium, Norway – 2014
3. Basic Metallurgy 6000 series Extrusion Alloys, Comalco Publication