Публикации »

Подготовка поверхности алюминиевых деталей перед окрашиванием

Подготовка поверхности алюминиевых деталей перед окрашиванием

 

На прошедшей этим летом в Петербурге IV международной конференции и выставке «Алюминий 21/ПРЕССОВАНИЕ» представители ЗАО «МАНЭЛ» А. А. Игнатов, П. И. Бутягин, М. М. Ясюкевич выступили с докладом «Применение технологии МДО для предварительной подготовки поверхности алюминиевых деталей различного назначения перед порошково-полимерным окрашиванием».

 

Введение

В настоящее время объем производства и потребления сплавов на основе алюминия непрерывно растет. Как известно, изделия из сплавов алюминия подвержены коррозии значительно меньше, чем стальные. Это обусловлено электрохимической природой данного типа материалов. Тем не менее алюминиевые детали также имеют склонность к коррозии. Для их защиты применяются различные полимерные материалы. Однако адгезия лакокрасочных материалов к поверхности алюминия оставляет желать лучшего — со временем краска отслаивается и слезает. Такое покрытие не может в полной мере защитить металл от коррозионного воздействия. Поэтому для обеспечения качественной адгезии применяются различного рода технологии подготовки поверхности — химическое оксидирование, анодирование, фосфатирование, микродуговое оксидирование. И если первые являются широко известными и применяемыми, то технологию микродугового оксидирования (МДО) хотелось бы рассмотреть более подробно.

 

Микродуговое оксидирование

Микродуговое оксидирование является одним из перспективных методов электрохимической обработки поверхности, близким по механизму к анодированию. Отличительной особенностью является участие в процессе формирования покрытия микроразрядов (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Микроразряды на поверхности детали

 

Воздействие высоких температур и давлений в зоне пробоя в течение короткого времени (время существования разрядов — сотни микросекунд) приводит к формированию покрытий, существенно отличающихся от анодных. Основу покрытий на сплавах алюминия составляют α-Al2O3(корунд) и γ-Al2O3. Участие микроразрядов в процессе МДО приводит к формированию многочисленных пор, диаметр которых 1–10 мкм. Помимо этого, высокие температуры в зоне пробоя приводят к формированию градиентного переходного слоя на границе металл — покрытие (рис. 2).

 

Рис. 2. Граница металл — покрытие

 

Этот слой обеспечивает прочное сцепление МДО-покрытия с подложкой, что в свою очередь обеспечивает адгезию (рис. 3) полимерных покрытий, наносимых на поверхность детали.

 

 

Рис. 3. Результат измерения адгезии полимерной порошковой краски, нанесенной на МДО-покрытие по ГОСТ 15140

 

Коррозионная стойкость

Технология МДО, помимо обеспечения адгезии, также позволяет придать поверхности защиту в коррозионной среде. МДО-покрытия обладают антикоррозионными свойствами, которые подтверждены испытаниями в лаборатории лакокрасочных материалов и ускоренных лабораторных испытаний № 131, НПК-11 ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» (г. Санкт-Петербург). Испытания «Ускоренные испытания деталей с покрытиями, полученными методом МДО алюминия, по ГОСТ 9.308-85» проводились в условиях воздействия нейтрального соляного тумана в течение 1000 ч. По результатам испытаний деталей с покрытиями, полученными методом микродугового оксидирования алюминия, можно отметить, что незначительные коррозионные разрушения появились на всех покрытиях деталей, в основном после 720 ч испытаний (табл. 1).

 

 

 

Вид образцов до испытаний

Вид образцов после испытаний

MANEL — W

   

MANEL — B

   

Табл. 1. Вид покрытия до и после испытаний

 

Повышенную коррозионную стойкость МДО-покрытий можно объяснить следующим образом. При формировании тонкого покрытия (4 мкм) сначала образуются мелкие сквозные поры размером 0,5–2,0 мкм, которые затем зарастают новыми слоями покрытия при увеличении его толщины (15–20 мкм). Эта структура обеспечивает хорошую барьерную и протекторную защиту.

 

Сравнение с аналогами

МДО МАНЭЛ обладает рядом преимуществ, которые выгодно отличают его от традиционных технологий подготовки поверхности и нанесения защитных покрытий. Во-первых, это большая экологическая безопасность процесса — отсутствие тяжелых металлов, ионов хрома, сильных кислот и цианидов. Во-вторых, покрытие может наноситься на детали со сложной поверхностью — покрытие наносится в отверстия и на внутреннюю поверхность полых деталей и т. п. В-третьих, для протекания процесса не требуется специальной подготовки деталей, такой как пассивация, травление и осветление (табл. 2). Таким образом, обработка изделий по технологии МДО МАНЭЛ дешевле в использовании за счет уменьшения количества технологических операций. А введение в электролит различных компонентов позволяет получать декоративные покрытия сразу в процессе микродугового оксидирования без дополнительных операций химического окрашивания (рис. 4).

 

Табл. 2. Сравнение технологий МДО и анодирования

Анодирование

МДО

Обезжиривание

Обезжиривание

Промывка

Промывка

Травление

 

Промывка

 

Осветление

 

Промывка

 

АНОДИРОВАНИЕ

МИКРОДУГОВОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ

Промывка

Промывка

Уплотнение

 

Окрашивание

 

 

 

Рис. 4. Примеры цветных декоративных покрытий

 

Технология МДО МАНЭЛ также имеет существенные отличия от классической технологии микродугового оксидирования. В первую очередь, это специализированные импульсные источники питания, использование которых позволило на порядок снизить расход электроэнергии. Кроме того, благодаря применению уникальных электролитов процесс стабилен и прост в корректировке.

Переход от анодирования к использованию технологии микродугового оксидирования позволит вывести продукцию предприятий таких отраслей, как авиастроение, автомобилестроение, судостроение, машиностроение, производство строительного профиля и др., на качественно новый уровень и создать высокотехнологичные материалы, удовлетворяющие потребности современного рынка.

 

Справка о компании

В последние 20 лет микродуговое оксидирование активно развивается. Известны центры, где разработчики добились наиболее существенных результатов. В России это Владивосток, Москва, Пенза, Орел, за рубежом Великобритания, Германия, США. Томская школа под руководством профессора А. И. Мамаева также внесла свой вклад в развитие МДО. Промышленное применение метода стало возможно благодаря фундаментальным исследованиям физико-химических закономерностей формирования оксидно-керамических покрытий, разработке методов измерения параметров импульсных микроплазменных процессов. Многолетний опыт разработчиков послужил основой для создания компании МАНЭЛ, финансируемой РОСНАНО. Достаточно широкое применение МДО-покрытия, формируемые по технологии МАНЭЛ, получили после того, как было создано опытное производство. В течение 10 лет разработчики на опытном производстве ООО «Сибспарк» наносили покрытия различного назначения на детали из сплавов алюминия, титана, магния.

Компания ЗАО «МАНЭЛ» — это инновационная инжиниринговая компания, занимающаяся разработкой, развитием и внедрением технологий в области МДО. Бизнесом компании является проектирование, изготовление и поставка технологических линий по нанесению многофункциональных покрытий по технологии МДО МАНЭЛ. Кроме того, компания оказывает услуги по нанесению покрытий на собственных производственных линиях. ЗАО «МАНЭЛ» оказывает услуги предприятиям г. Томска и Западно-Сибирского региона по нанесению МДО-покрытия в качестве подслоя для полимерного окрашивания детали. Ежегодно обрабатывается около 10 тыс. м2 поверхности деталей заказчиков. Предлагаемая технология является весьма перспективной как подготовительная операция перед нанесением полимерных материалов.

Подготовил Андрей РИККИНЕН

 

Редакция благодарит компанию «Алюсил-МВиТ» за организацию IV международной конференции и выставки «Алюминий 21/ПРЕССОВАНИЕ».

Автор: Андрей РИККИНЕН
Дата: 20.09.2012
Журнал Стройпрофиль 100
Рубрика: металлические конструкции




«« назад