L'anodisation Hardcoat est un revêtement d'oxyde d'aluminium dense et uniforme de type III pour améliorer la résistance à l'usure, la force d'adhérence et la durabilité, et résister aux dommages dus à la corrosion.
Une couche dure, ou anodisation d'épaisseur d'anodisation dure, est une couche d'oxyde d'aluminium dense et épaisse. Aluminium anodisation est classé en trois grandes catégories. Le type I est de l'acide chromique anodisé avec une épaisseur de 0. 0001''. Le type II, également appelé acide sulfurique anodisé en Amérique du Nord, est décrit dans MIL-A-8625 et a une épaisseur de 1. Elle varie entre 8 et 25 micromètres ou 0.00007 à 0''. Les normes d'anodisation sulfurique mince sont MIL-A-001 types II et IIB, AMS 8625 (transparent), AMS 2471 (teint), BS EN ISO 2472/12373 (esthétique) et BS 1 (construction).
La troisième couche ou anodisation dure est plus épaisse et comprise entre 13 et 150 micromètres (0.0005 à 0.006 pouces). Il utilise l'acide sulfurique et la basse température du bain. Les normes d'anodisation sulfurique épaisse sont MIL-A-8625, type III ; AMS 2469 ; ASTM B580, type A ; OIN 10074 ; MIL-A-63576 ; et AMS 2482. L'anodisation dure est appliquée lorsque les pièces doivent être utilisées dans des applications où elles sont susceptibles de s'user et où une protection maximale contre la corrosion est requise.
Comprendre le revêtement dur anodisé
Anodisation à couche dure
Les formes d'anodisation dure sont une couche robuste et compacte d'oxyde d'aluminium à la surface des pièces en aluminium. Ce processus consiste à immerger l’aluminium dans un bain acide et à y faire passer un courant électrique.
Le processus électrolytique permet à l’aluminium de former sa propre couche anodique solide et épaisse, renforçant ainsi le revêtement. Alors que dans l'anodisation standard, le processus est effectué à basse tension et à haute température, l'anodisation à couche dure est réalisée à basse température et à haute tension et, par conséquent, la surface formée est plus rigide, non poreuse et plus résistante à l'usure. En plus d’améliorer la résistance à l’abrasion et à la corrosion de la pièce, cette méthode augmente également sa dureté. En outre, il permet l’utilisation de colorants qui fournissent une variété de couleurs pour améliorer l’apparence du tissu. (En savoir plus sur alodine vs anodisation revêtements)
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Processus d'anodisation de couche dure en aluminium
Pièces en aluminium anodisé à revêtement dur
Une anodisation complexe forme une couche d'oxyde contrôlée sur les pièces en aluminium. Ce procédé est économique et contribue également à augmenter la durée de vie du revêtement. Voici un résumé du processus sur la façon de travailler dur anodiser les couleurs aluminium.
Pré-traitement
Le premier processus d’anodisation de l’aluminium consiste à dégraisser et à détartrer le composant. Cela élimine la graisse et autres saletés sur la surface de l'élément. Le satinage se fait par gravure, ce qui produit une surface mate. Il utilise de l’hydroxyde de sodium chaud pour nettoyer la surface des imperfections. La finition brillante utilise des acides phosphorique et nitrique pour donner une surface presque semblable à un miroir. Ce processus affine et purge la surface en aluminium.
Aperçu du processus
L'anodisation de la couche dure se produit par l'oxydation de l'aluminium métallique avec de l'oxygène. Il utilise de l'acide sulfurique et de basses températures. Voici les étapes :
- Empilez la pièce en aluminium pour fabriquer l'anode et mettez-la dans l'acide sulfurique. Le bain acide a une teneur en acide et en aluminium dissous de 180 à 200 grammes par litre.
- La solution d'acide sulfurique est agitée à l'aide de bulles d'air.
- La circulation refroidit l'acide jusqu'à un point proche du point de congélation ou à la température à laquelle il devient plus solide. L'oxygène nécessaire à la réaction provient du bain d'acide sulfurique.
- L'oxygène réagit avec l'aluminium pour produire une couche d'oxyde robuste aluminium anodisé. Cela se produit à un niveau de tension de 100 volts ou plus et a une densité de courant de 24 à 40 A/pi2.
- Continuez l'application de courant jusqu'à ce que l'épaisseur d'oxyde requise soit augmentée. Les températures de fonctionnement se situent toujours entre -2 et 0°C.
- Le revêtement est déposé chimiquement sur le substrat, ce qui produit l'anodisation de la couche dure. Les épaisseurs d'anodisation dure varient de 0.0005 à 0.006 pouces, allant de 13 à 150 microns. Des films plus épais sont fabriqués par une tension plus élevée et en utilisant des réservoirs de réfrigération.
Quelles industries utilisent l’anodisation à couche dure ?
L'anodisation à couche dure est l'un des processus d'anodisation les plus polyvalents de diverses industries. Cette technique s'applique principalement aux métaux comme l'aluminium, le titane et le magnésium, mais l'anodisation se fait principalement sur l'aluminium. Il transforme les couches externes de ces matériaux en une couche résistante à la corrosion, non conductrice et, dans certains cas, décorative. En raison de ses caractéristiques de protection et de son esthétique, l’anodisation à couche dure est populaire dans différents secteurs industriels. Par exemple, l’industrie optique crée des pièces très résistantes et précises pour les environnements d’exploitation difficiles. Dans l’industrie de la défense, l’anodisation à couche dure offre aux équipements militaires la protection et la résistance à la corrosion nécessaires pour fonctionner efficacement dans les environnements les plus difficiles.
Industrie architecturale
Dans l’industrie architecturale, l’aluminium anodisé est utilisé pour la décoration extérieure et intérieure des bâtiments ; il a une fonction de protection et donne un aspect moderne à un bâtiment. Le secteur médical bénéficiera également de manière significative de ce procédé puisqu'il garantit que les instruments médicaux utilisés sont non seulement anticorrosifs mais également biocompatibles et facilement stérilisables.
Industrie aerospatiale
Pièces aérospatiales anodisées
L'anodisation à couche dure est utilisée dans l'industrie aérospatiale pour augmenter la dureté et les caractéristiques anticorrosion des pièces, telles que les trains d'atterrissage et les pièces hydrauliques et structurelles des avions. Ces revêtements peuvent supporter les conditions les plus attendues pendant les vols, offrant ainsi une fiabilité et une sécurité opérationnelles durables.
Automobile
Pièce automobile anodisée
Dans l'industrie automobile, l'anodisation à couche dure est cruciale pour augmenter l'usure et la protection du matériau des cylindres, des chemises de cylindre et des composants intérieurs du moteur. Ce procédé augmente la durabilité des pièces automobiles en contact avec le frottement et les contraintes mécaniques ; par conséquent, les performances et la fiabilité du véhicule sont améliorées.
Domaine médical
Anodisation médicale de précision
Les instruments médicaux sont recouverts d'une anodisation dure pour augmenter leur dureté, leur résistance à la corrosion et leur biocompatibilité. Ce traitement de surface aide à empêcher les équipements médicalement sensibles d'être influencés par des produits chimiques et endommagés afin qu'ils soient efficaces et sûrs à utiliser dans les installations.
Pièces et matériel grand public
L'anodisation à couche dure est utile pour les produits de consommation et le matériel fréquemment utilisé, tel que les vérins et les engrenages hydrauliques. Pour ce faire, il crée une couche anti-usure longue durée sur ces pièces, ce qui implique qu'elles ne s'usent pas autant et que l'efficacité de l'équipement est améliorée.
Avantages de la finition à revêtement dur
Les revêtements d'épaisseur anodisés durs présentent divers avantages. Certains avantages attendus comprennent :
- Résistance à la corrosion
Les revêtements anodisés durs sont très résistants à la corrosion ; ils peuvent facilement passer des tests sévères comme un test au brouillard salin à 1000 % de 5 117 heures (ASTM B-XNUMX). Cela les rend adaptés aux applications où ils seront exposés à des conditions difficiles pour durer plus longtemps sans rouiller.
- Dureté
La microdureté de l'aluminium anodisé dur est comprise entre 500 et 530 VPN. Cette dureté est uniforme et ne dépend pas de l'épaisseur du revêtement ; il peut atteindre une valeur de 1.5 mils, ce qui confère au matériau une mesure adéquate de dureté et le rend simultanément capable de résister à l'abrasion et à l'usure.
- Résistance à l'usure
Les revêtements anodisés durs sont dix fois plus résistants à l’usure que l’aluminium anodisé standard. Ceci est bien illustré par les tests dans lesquels l'aluminium anodisé robuste présente un taux d'usure relativement faible par rapport à l'acier cémenté au cyanure soumis au même processus d'abrasion.
- tolérances
L'anodisation dure permet d'obtenir une couche de revêtement fine et homogène, qui suit également le contour de la pièce et peut être réalisée selon une tolérance fragile. Cela le rend adapté à une utilisation dans des pièces aux formes complexes, car il donnera une couche et un bouclier uniformes.
- Résistance à la chaleur
Les zones recouvertes d'un revêtement anodisé dur peuvent tolérer une courte période à des températures allant jusqu'à 2000 XNUMX degrés centigrades. Cette résistance à la chaleur est due au caractère non réactif du revêtement. Par conséquent, il peut être utilisé dans des applications où le revêtement doit être exposé à des températures élevées et fonctionner correctement.
- Propriétés électriques
Les revêtements anodisés durs ont une bonne isolation électrique et sont aussi bons que le verre et la porcelaine. Ces matériaux sont réputés pour avoir une très haute résistivité ; par conséquent, ils peuvent être utilisés dans les pièces électriques et les utilisations où une isolation est requise.
- Propriétés thermiques
Les revêtements anodisés durs ont une faible conductivité, des taux d'expansion et une émissivité thermique élevée. L'approche d'émissivité d'un corps noir, avec épaisseur et dissipation thermique, est améliorée sans nécessiter de teinture supplémentaire.
Ces caractéristiques font des revêtements anodisés durs les plus préférés des industries qui ont besoin de hautes performances en termes de dureté, d'usure, de chaleur et de conductivité électrique.
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Facteurs pris en compte pour une anodisation efficace à couche dure
Lors du choix de l'anodisation dure, certains aspects doivent être pris en compte, tels que la compatibilité du matériau, la qualité de la préparation de la surface et, bien sûr, le coût du processus par rapport aux avantages qu'il offre.
Choix des matériaux
L'anodisation à couche dure convient particulièrement aux substrats en aluminium en raison de leur réponse favorable au processus. D'autres types de métaux qui peuvent également être anodisés à l'aide de l'anodisation à couche dure sont :
- Magnésium
- Titane
- Inox
- Copper
Ces matériaux possèdent des couches d’oxyde naturel et une haute affinité avec l’oxygène pour améliorer la solidité et la résistance à la corrosion du métal.
Préparation de surface
Il est très important d’avoir une surface lisse et de bonne qualité, prête à être anodisée. Cette préparation réduit la possibilité d'obtenir une épaisseur de revêtement non uniforme ou une mauvaise adhérence au revêtement, améliorant ainsi l'efficacité et l'apparence de la pièce.
Efficacité des coûts et du temps
Bien que l’anodisation dure soit plus coûteuse et plus longue que d’autres traitements de surface, les avantages qu’elle offre compensent généralement les coûts. Il améliore la résistance et la fiabilité du composant dans des conditions où il est soumis à des contraintes élevées ; il convient donc à une utilisation dans des applications critiques. (En savoir plus sur anodisation vs revêtement en poudre)
Normes spécifiques pour l'anodisation à couche dure
Voici l'anodisation dure normes impliquées dans le processus d'anodisation ;
- MIL-A-8625, Type III : Prescrit des normes de dureté et de corrosion dans différents secteurs de l'économie.
- AMS 2469 : Fixe les spécifications techniques pour l’anodisation des alliages d’aluminium.
- ASTM B580, type A : Établit des lignes directrices sur la façon dont les revêtements anodiques doivent être effectués sur les surfaces en aluminium.
- ISO 10074 : Fournit des normes mondiales sur le processus de finition des revêtements durs.
- MIL-A-63576 (scellé en PTFE) : Décrit les procédures de scellement du PTFE (polytétrafluoroéthylène) pour augmenter le pouvoir lubrifiant et les propriétés d'usure.
- AMS 2482 (scellé en PTFE) : Offre plus d'exigences en matière d'étanchéité PTFE sur les surfaces anodisées pour répondre aux besoins des applications à faible friction.
Conclusion
Finition en couche dure est l'une des méthodes optimales pour renforcer les pièces métalliques et leur résistance à l'usure et à la corrosion. Ce processus s'applique à de nombreuses industries, telles que l'aérospatiale et les instruments médicaux, car il augmente la durée de vie et l'efficacité des pièces. Dans les cas où un traitement de surface dur est nécessaire pour les pièces qui seront exposées à des conditions exigeantes, on peut compter sur l'anodisation à couche dure.
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FAQ
T1. Combien de temps dure l'anodisation à couche dure ?
La durabilité de l’anodisation dure dépend de nombreux facteurs et peut être relativement courte ou assez longue. Selon les conditions, cela peut prendre plusieurs décennies. Cela dépend des conditions environnementales et du degré d’abrasion que la surface sera susceptible de subir. Dans des environnements doux, il durera plus longtemps. Dans des conditions extrêmes, il peut se détériorer plus rapidement. Cela en fait une solution à long terme pour de nombreuses applications.
Q2. Combien de temps dure le processus d'anodisation de la couche dure ?
Le temps nécessaire à l'anodisation de la couche dure dépend des facteurs suivants : l'épaisseur du revêtement, la tension, la densité de courant et la concentration de l'électrolyte utilisé. La température de l’eau du bain l’influence également. En général, une formule spécifique est appliquée pour calculer le temps nécessaire. Cela rend les résultats précis et cohérents dans chaque expérience menée.
Q3. Les surfaces anodisées à revêtement dur rouillent-elles ?
Non, les surfaces anodisées dures ne rouillent pas. La rouille se produit généralement dans le fer et l'acier, tandis que l'anodisation forme une couche à la surface de l'aluminium. Cette couche permet d’éviter l’oxydation qui entraîne la rouille du métal. Par conséquent, l’aluminium anodisé reste non corrosif et solide pendant longtemps.
Q4. La finition avec revêtement dur est-elle une solution permanente ?
Non, ce n'est pas permanent, mais il offre une protection durable à la surface du matériau en aluminium. La couche anodisée n’est pas permanente et peut progressivement s’user ou être endommagée. Elle est également influencée par des facteurs environnementaux internes ou externes à l’organisation de l’entreprise. Il reste néanmoins un traitement durable et efficace pendant plusieurs années. L'aluminium exposé développera naturellement sa couche d'oxyde mais pas aussi résistante que la couche dure.
Q5. Les matériaux anodisés à revêtement dur sont-ils électriquement conducteurs ?
Non, la couche anodisée n’est pas conductrice d’électricité. Même si le métal de base est conducteur, la couche anodisée en surface est une couche isolante. Cela rend les surfaces anodisées très importantes dans les applications où une isolation électrique est requise.
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