Anodiseren met harde coating: korte handleiding over processen, voordelen en tips

Hardcoat-anodiseren is een Type III, dichte uniforme aluminiumoxidecoating om de slijtvastheid, kleefkracht en duurzaamheid te verbeteren en corrosieschade te weerstaan.

Een harde laag, of anodiseren met harde anodisatiedikte, is een dichte, dikke aluminiumoxidelaag. Aluminium anodiseren is ingedeeld in drie brede categorieën. Type I is chroomzuur geanodiseerd met een dikte van 0''. Type II, in Noord-Amerika ook wel zwavelzuuranodisatie genoemd, wordt beschreven in MIL-A-0001 en heeft een dikte van 8625. Deze varieert tussen 1 en 8 micrometer of 25 tot 0.00007 ''. Normen voor dun zwavelzuuranodiseren zijn MIL-A-0 Types II en IIB, AMS 001 (transparant), AMS 8625 (geverfd), BS EN ISO 2471/2472 (esthetisch) en BS 12373 (constructie). 

De derde of harde anodisatielaag is dikker en ligt tussen 13 en 150 micrometer (0.0005 tot 0.006 inch). Er wordt gebruik gemaakt van zwavelzuur en de lage temperatuur van het bad. Normen voor dikke zwavelzuuranodisatie zijn MIL-A-8625, Type III; AMS 2469; ASTM B580, type A; ISO 10074; MIL-A-63576; en AMS 2482. Hardcoat-anodiseren wordt toegepast wanneer de onderdelen worden gebruikt in toepassingen waar de kans groot is dat ze verslijten en waar maximale bescherming tegen corrosie vereist is. 

Inzicht in hardcoat geanodiseerd

Anodiseren met harde coating 

Hardanodiseervormen zijn een robuuste en compacte laag aluminiumoxide op het oppervlak van de aluminium onderdelen. Dit proces houdt in dat het aluminium in een zuurbad wordt ondergedompeld en er een elektrische stroom doorheen wordt geleid.  

Door het elektrolytische proces vormt het aluminium zijn eigen stevige en dikke anodische laag, waardoor de coating wordt versterkt. Terwijl bij standaard anodiseren het proces wordt uitgevoerd bij lage spanning en hoge temperatuur, wordt Hard Coat Anodiseren uitgevoerd bij lage temperatuur en hoge spanning, en daarom is het gevormde oppervlak stijver, niet-poreus en beter bestand tegen slijtage. Naast het verbeteren van de slijtvastheid en corrosieweerstand van het onderdeel, verhoogt deze methode ook de hardheid ervan. Het maakt ook het gebruik van kleurstoffen mogelijk, die een verscheidenheid aan kleuren opleveren om het uiterlijk van de stof te verbeteren. (Leer meer over alodine versus anodiseren coatings)

Anodisatieproces van aluminium harde coating

Hard gecoate geanodiseerde aluminium onderdelen

Complexe anodisatie vormt een gecontroleerde oxidelaag op de aluminium onderdelen. Dit proces is economisch en helpt ook bij het verlengen van de levensduur van de coating. Hier is een procesoverzicht van hoe u het moeilijk kunt maken anodiseer kleuren aluminium.

Pre-behandeling 

Het eerste proces bij het anodiseren van aluminium is het ontvetten en ontkalken van het onderdeel. Hierdoor wordt het vet en ander vuil op het oppervlak van het element weggespoeld. De satijnafwerking gebeurt door middel van etsen, waardoor een dof oppervlak ontstaat. Er wordt gebruik gemaakt van heet natriumhydroxide om het oppervlak van oneffenheden te reinigen. Bij een heldere afwerking wordt gebruik gemaakt van fosfor- en salpeterzuren om een ​​bijna spiegelachtig oppervlak te verkrijgen. Dit proces verfijnt en zuivert het aluminiumoppervlak.  

Procesoverzicht

Anodiseren met een harde laag vindt plaats door de oxidatie van het aluminiummetaal met zuurstof. Er wordt gebruik gemaakt van zwavelzuur en lage temperaturen. Hier zijn de stappen: 

• Stapel het aluminiumdeel op elkaar om de anode te maken en plaats deze in het zwavelzuur. Het zuurbad heeft een zuur- en opgelost aluminiumgehalte van 180 tot 200 gram per liter. 

• De zwavelzuuroplossing wordt geroerd met behulp van luchtbellen. 

• Circulatie koelt het zuur af tot bijna het vriespunt of de temperatuur waarbij het vaster wordt. Zuurstof voor de reactie komt uit het zwavelzuurbad. 

• Zuurstof reageert met aluminium en vormt een robuuste oxidelaag geanodiseerd aluminium. Dit gebeurt bij een spanningsniveau van 100 volt of meer en heeft een stroomdichtheid van 24 tot 40 A/ft2. 

• Ga door met het aanbrengen van stroom totdat de vereiste oxidedikte is gegroeid. De bedrijfstemperaturen liggen nog steeds tussen -2 en 0°C.  
• De coating wordt chemisch op het substraat afgezet, waardoor de anodisatie van de harde laag ontstaat. Diktes van hard geanodiseerd variëren van 0.0005 tot 0.006 inch, variërend van 13 tot 150 micron. Dikkere films worden gemaakt door hogere spanning en met behulp van koeltanks. 

Welke industrieën gebruiken hardcoat-anodisatie?

Hardcoat-anodiseren is een van de meest veelzijdige anodiseerprocessen in verschillende industrieën. Deze techniek is vooral van toepassing op metalen als aluminium, titanium en magnesium, maar anodiseren gebeurt vooral op aluminium. Het transformeert de externe lagen van deze materialen in een corrosiebestendige, niet-geleidende en, in sommige gevallen, decoratieve laag. Vanwege de bescherming en esthetische kenmerken is hardcoat-anodiseren populair in verschillende sectoren van de industrie. De optische industrie maakt bijvoorbeeld zeer resistente en nauwkeurige onderdelen voor zware gebruiksomstandigheden. In de defensie-industrie biedt hardcoat-anodiseren militaire uitrusting de bescherming en weerstand tegen corrosie die nodig is om effectief te functioneren in de zwaarste omstandigheden. 

Architectenindustrie 

In de architectonische industrie wordt geanodiseerd aluminium gebruikt voor de buiten- en binnendecoratie van gebouwen; het heeft een beschermende functie en geeft een gebouw een moderne uitstraling. Ook de medische sector zal aanzienlijk profiteren van dit proces, omdat het ervoor zorgt dat de gebruikte medische instrumenten niet alleen corrosiewerend zijn, maar ook biocompatibel en gemakkelijk steriliseerbaar. 

LUCHT- EN RUIMTEVAART

Geanodiseerde lucht- en ruimtevaartonderdelen

Anodiseren met een harde laag wordt in de lucht- en ruimtevaartindustrie gebruikt om de hardheid en corrosiewerende eigenschappen van onderdelen, zoals landingsgestellen en hydraulische en structurele onderdelen van vliegtuigen, te vergroten. Deze coatings zijn bestand tegen de meest verwachte omstandigheden tijdens de vluchten en zorgen voor duurzame operationele betrouwbaarheid en veiligheid.  

Automobielsector

Geanodiseerd auto-onderdeel

In de auto-industrie is hardcoat-anodiseren van cruciaal belang voor het verhogen van de slijtage en bescherming van het materiaal van cilinders, cilindervoeringen en motorinterieurcomponenten. Dit proces verhoogt de duurzaamheid van de auto-onderdelen die in contact komen met wrijving en mechanische belasting; daarom worden de prestaties en betrouwbaarheid van het voertuig verbeterd. 

Medische instrumenten

Precisie medisch anodiseren 

Medische instrumenten zijn geanodiseerd met een harde coating om hun hardheid, anticorrosiviteit en biocompatibiliteit te vergroten. Deze oppervlaktebehandeling helpt voorkomen dat medisch gevoelige apparatuur wordt beïnvloed door chemicaliën en beschadigd raakt, zodat deze efficiënt en veilig kan worden gebruikt in faciliteiten. 

Consumentenonderdelen en hardware

Anodiseren met een harde laag is nuttig voor consumentenproducten en veelgebruikte hardware, zoals hydraulische cilinders en tandwielen. Dit wordt gedaan door een slijtvaste antislijtagelaag op deze onderdelen aan te brengen, waardoor deze minder snel verslijten en de efficiëntie van de apparatuur wordt vergroot.  

Voordelen van harde lakafwerking

Hard geanodiseerde diktecoatings hebben verschillende voordelen. Enkele verwachte voordelen zijn onder meer;

• Corrosiebestendigheid

Hard geanodiseerde coatings zijn zeer corrosiebestendig; ze kunnen gemakkelijk zware tests doorstaan, zoals de 1000 uur 5% zoutsproeitest (ASTM B-117). Dit maakt ze geschikt voor toepassingen waarbij ze worden blootgesteld aan zware omstandigheden om langer mee te gaan zonder te roesten. 

• Hardheid

De microhardheid van hard geanodiseerd aluminium ligt tussen 500 en 530 VPN. Deze hardheid is uniform en is niet afhankelijk van de dikte van de coating; het kan een waarde van 1.5 mil bereiken, wat het materiaal een voldoende mate van hardheid geeft en het tegelijkertijd bestand maakt tegen slijtage en slijtage.

• Slijtvastheid

Hard geanodiseerde coatings zijn tien keer slijtvaster dan standaard geanodiseerd aluminium. Dit wordt goed geïllustreerd door tests waarbij robuust geanodiseerd aluminium een ​​relatief lage slijtagesnelheid heeft vergeleken met cyanide-gehard staal onder hetzelfde schuurproces. 

• Toleranties

Hard anodiseren resulteert in een dunne en consistente coatinglaag, die ook de contouren van het onderdeel volgt en met een kwetsbare tolerantie kan worden gemaakt. Dit maakt het geschikt voor gebruik in onderdelen met ingewikkelde vormen, omdat het een gelijkmatige laag en afscherming geeft. 

• Hittebestendigheid

De met hard geanodiseerde coating bedekte gebieden kunnen een korte tijd temperaturen tot 2000 graden Celsius verdragen. Deze hittebestendigheid is te wijten aan het niet-reactieve karakter van de coating. Daarom kan het worden gebruikt in toepassingen waarbij de coating moet worden blootgesteld aan hoge temperaturen en goed moet functioneren. 

• elektrische eigenschappen

Hard geanodiseerde coatings hebben een goede elektrische isolatie en zijn net zo goed als glas en porselein. Deze materialen staan ​​bekend om hun zeer hoge weerstand; daarom kunnen ze worden gebruikt in elektrische onderdelen en toepassingen waarbij isolatie vereist is. 

• Thermische eigenschappen

Hard geanodiseerde coatings hebben een lage geleidbaarheid, uitzettingssnelheid en een hoge thermische emissiviteit. De emissiviteitsbenadering van een zwart lichaam, met dikte en warmteafvoer, wordt verbeterd zonder dat verder verven nodig is. 

Deze kenmerken zorgen ervoor dat hard geanodiseerde coatings de meeste voorkeur genieten van industrieën die hoge prestaties nodig hebben op het gebied van hardheid, slijtage, hitte en elektrische geleidbaarheid.

Factoren waarmee rekening wordt gehouden voor efficiënt anodiseren met harde coatings

Bij het beslissen over anodiseren met een harde laag moeten enkele aspecten in overweging worden genomen, zoals de compatibiliteit van het materiaal, de kwaliteit van de oppervlaktevoorbereiding en uiteraard de kosten van het proces versus de voordelen die het biedt.

Materiaalkeuze

Anodiseren met een harde laag is het meest geschikt voor aluminium substraten vanwege hun gunstige reactie op het proces. Andere soorten metalen die ook geanodiseerd kunnen worden met behulp van de harde laag anodiseren zijn;

• Magnesium
• Titanium
• RVS
• Koper

Deze materialen hebben natuurlijke oxidelagen en een hoge affiniteit met zuurstof om de sterkte en corrosieweerstand van het metaal te verbeteren.  

Voorbereiding van het oppervlak

Het is van cruciaal belang om een ​​goed en glad oppervlak te hebben, klaar voor het anodiseren. Deze voorbereiding vermindert de kans op het bereiken van een niet-uniforme laagdikte of slechte hechting aan de gecoate laag, waardoor de efficiëntie en het uiterlijk van het onderdeel worden verbeterd. 

Kosten- en tijdsefficiëntie

Hoewel hardcoat-anodiseren duurder en tijdrovender is in vergelijking met andere oppervlaktebehandelingen, compenseren de voordelen die het gewoonlijk biedt de kosten. Het verbetert de sterkte en betrouwbaarheid van het onderdeel onder omstandigheden waarin het aan hoge spanningen wordt blootgesteld; daarom is het geschikt voor gebruik in kritische toepassingen. (Lees meer over anodiseren versus poedercoaten)

Specifieke normen voor anodiseren met harde coating 

Hier zijn de harde anodisaties normen betrokken bij het anodisatieproces;

• MIL-A-8625, Type III: Schrijft normen voor hardheid en corrosie voor in verschillende sectoren van de economie. 
• AMS 2469: Stelt technische specificaties vast voor het anodiseren van aluminiumlegeringen.  
• ASTM B580, type A: Stelt richtlijnen vast over hoe anodische coatings op aluminium oppervlakken moeten worden aangebracht. 
• ISO10074: Biedt wereldwijde normen voor het afwerkingsproces van harde coatings.  
• MIL-A-63576 (PTFE afgedicht): Beschrijft procedures voor het afdichten van PTFE (polytetrafluorethyleen) om de smerende eigenschappen en slijtage-eigenschappen te vergroten. 
• AMS 2482 (PTFE afgedicht): Biedt meer eisen voor PTFE-afdichting op geanodiseerde oppervlakken om te voldoen aan de behoeften van toepassingen met lage wrijving.

Conclusie 

Afwerking met harde vacht is een van de optimale methoden om metalen onderdelen en hun weerstand tegen slijtage en corrosie te versterken. Dit proces is van toepassing op veel industrieën, zoals de lucht- en ruimtevaart en medische instrumenten, omdat het de levensduur en efficiëntie van de onderdelen verlengt. In gevallen waarin er behoefte is aan een harde oppervlaktebehandeling van onderdelen die zullen worden blootgesteld aan veeleisende omstandigheden, kan worden vertrouwd op anodiseren met een harde laag. 

Neem contact op met Prolean, uw bedrijf, voor al uw harde jassen anodiseerservice, van hard geanodiseerd aluminium tot verschillende andere metalen zoals titanium en roestvrij staal. We hebben heldere of zwarte Type 3 hardcoat gekleurde onderdelen voor elk project. Neem contact met ons op en ontvang vandaag nog een gratis en directe offerte. Bij Prolean streven we ernaar kwaliteitsonderdelen te leveren die snel en met een zeer korte doorlooptijd worden geleverd.

Veelgestelde vragen

Q1. Hoe lang gaat anodiseren met harde jassen mee? 

De duurzaamheid van hardcoat-anodiseren hangt van veel factoren af ​​en kan relatief kort of behoorlijk lang zijn. Afhankelijk van de omstandigheden kan dit tientallen jaren duren. Dit hangt af van de omgevingsomstandigheden en de mate van slijtage die het oppervlak waarschijnlijk zal ondergaan. In zachte omgevingen gaat het langer mee. In extreme omstandigheden kan het sneller verslechteren. Dit maakt het voor veel toepassingen een langetermijnoplossing. 

Vraag 2. Hoe lang duurt het anodisatieproces voor harde jassen? 

De tijd die nodig is voor het anodiseren van een harde laag is afhankelijk van de volgende factoren: de dikte van de coating, de spanning, de stroomdichtheid en de concentratie van de gebruikte elektrolyt. Ook de watertemperatuur van het bad heeft hierop invloed. Over het algemeen wordt een specifieke formule toegepast om de benodigde tijd te berekenen. Dit zorgt ervoor dat de resultaten accuraat en consistent zijn in elk experiment dat wordt uitgevoerd. 

Q3. Roesten hardcoat-geanodiseerde oppervlakken? 

Nee, hard-coat geanodiseerde oppervlakken roesten niet. Roest komt meestal voor bij ijzer en staal, terwijl bij anodiseren een laag op het oppervlak van het aluminium ontstaat. Deze laag helpt de oxidatie te voorkomen die resulteert in roesten van het metaal. Daarom blijft geanodiseerd aluminium lange tijd niet-corrosief en sterk. 

Q4. Is Hard Coat Finishing een permanente oplossing? 

Nee, het is niet permanent, maar het biedt duurzame bescherming aan het oppervlak van het aluminiummateriaal. De geanodiseerde laag is niet permanent en kan geleidelijk afslijten of beschadigd raken. Het wordt ook beïnvloed door omgevingsfactoren binnen of buiten de bedrijfsorganisatie. Niettemin blijft het een langdurige en efficiënte behandeling gedurende meerdere jaren. Het blootgestelde aluminium zal op natuurlijke wijze zijn oxidelaag ontwikkelen, maar niet zo sterk als de harde laag. 

Vraag 5. Zijn hard-coat geanodiseerde materialen elektrisch geleidend? 

Nee, de geanodiseerde laag is niet elektrisch geleidend. Hoewel het basismetaal geleidend is, is de geanodiseerde laag op het oppervlak een isolerende laag. Dit maakt geanodiseerde oppervlakken erg belangrijk in toepassingen waar elektrische isolatie vereist is.