양극 산화 처리 유형 설명: 유형 II, 유형 III 및 알루미늄 부품에 적합한 양극 산화 처리가 필요한 이유

지난 달 한 고객이 다른 매장에서 양극 산화 처리한 알루미늄 브래킷 2,000개 묶음을 우리에게 보냈습니다. 브래킷은 검은색으로 양극 처리되었으며(유형 II) 보기에도 좋았습니다. 색상이 균일하고 줄무늬도 없었으며 벗겨진 부분도 없었습니다. 그러나 브래킷은 식품 가공 컨베이어용이었고, 설치 후 6주 이내에 검정색 코팅이 접점에서 마모되었습니다. 유형을 지정하지 않고 도면에서 고객이 지정한 "검은색 양극 산화 처리"가 밝혀졌습니다. 단단한 양극산화 유형 III(25-75 마이크론)이 필요할 때 장식용 유형 II(5-15 마이크론)를 얻었습니다. 재작업 비용은 12,000달러였습니다.

이것은 끊임없이 발생합니다. 엔지니어들은 도면에 "MIL-A-8625에 따라 양극 산화 처리"라고 쓰고 이에 대해 생각하지 않습니다. 그러나 해당 사양에는 다섯 가지 유형의 양극 산화 처리가 포함되며 각 유형은 완전히 다른 코팅을 생성합니다. 잘못된 유형을 사용하는 것은 주택용 페인트를 원하는지 에폭시 탱크 라이닝을 원하는지 말하지 않고 "페인트"를 지정하는 것과 같습니다.

아노다이징이 실제로 하는 일

아노다이징은 알루미늄 표면을 산화알루미늄(Al2O3)으로 변환하는 전기화학 공정입니다. 이는 알루미늄 위에 코팅을 적용한 것이 아니라 변형된 알루미늄 자체입니다. 부품은 산성 전해질(유형 II 및 III의 경우 황산, 유형 I의 경우 크롬산)에 잠겨 전기 회로의 양극으로 연결됩니다. 전류가 흐르고 산소 이온이 알루미늄 표면으로 이동하여 다공성 산화물 층이 성장합니다.

핵심 단어는 "다공성"입니다. 형성된 산화물 층에는 평방 센티미터당 수백만 개의 미세한 기공이 있습니다. 이러한 기공은 염료가 침투할 수 있게 하고(유색 양극 산화막의 경우) 코팅에 마모 특성을 부여합니다. 유형 II(황산 양극산화 처리)는 염료를 잘 흡수하지만 적당한 내마모성을 갖는 비교적 얇고 다공성 층을 생성합니다. 유형 III(경질 양극산화 처리)은 동일한 황산을 사용하지만 더 낮은 온도와 더 높은 전류 밀도에서 내마모성이 매우 뛰어나지만 염료를 균일하게 흡수하지 않는 더 두껍고 밀도가 높은 층을 생성합니다.

코팅은 바깥쪽(원래 표면 위)과 안쪽(알루미늄 속)으로 성장합니다. 코팅 두께의 약 50%는 원래 표면 위에 있고 50%는 아래에 있습니다. 이는 25미크론 유형 III 코팅이 원래 알루미늄 표면의 약 12.5미크론을 제거하고 그 위에 12.5미크론을 추가한다는 것을 의미합니다. 부품에 중요한 치수가 있는 경우 이를 고려해야 합니다.

유형 II: 황산 양극산화 처리(표준)

유형 II는 대부분의 사람들이 "양극산화 알루미늄"이라고 말할 때 의미하는 것입니다. 이는 장식 및 범용 부식 방지를 위한 기본값입니다.

코팅 두께: 5~25미크론(대부분의 응용 분야에서 일반적으로 8~15미크론). MIL-A-8625 유형 II, 클래스 1(비염색) 또는 클래스 2(염색).

무엇이 좋은가요?: 부식방지(옥외 및 실내), 장식용 착색(검정색, 파란색, 빨간색, 금색, 투명 등), 알루미늄 본연의 금속성 외관을 유지하며, 품격 있는 도료 베이스를 제공합니다. Type II 양극산화 알루미늄은 눈에 보이는 부식 없이 ASTM B117 염수 분무에서 200시간 이상을 견딥니다.

좋지 않은 것: 마모성이 높은 용도. 코팅은 상대적으로 부드러우며(약 200-300HV) 접점, 슬라이딩 표면 및 나사산에서 마모됩니다. 브래킷이 다른 부품에 대해 미끄러지거나 자주 다루면 Type II가 마모되어 알루미늄이 노출됩니다.

가공에 미치는 영향: 코팅이 원래 표면보다 약 50% 정도 성장합니다. 12미크론 코팅의 경우 부품은 각 표면에서 약 6미크론(0.006mm)씩 늘어납니다. 이는 대부분의 부품에 대한 일반적인 가공 공차 내에 있으므로 일반적으로 유형 II의 치수를 조정할 필요가 없습니다. 나사산이 꼭 맞는 경우 나사산 치수를 조정해야 할 수도 있습니다.

비용: 모든 아노다이징 유형 중 가장 낮습니다. 색상과 수량에 따라 부품 kg당 약 $0.50-2.00(배치 가격). 클리어(내추럴)가 가장 저렴합니다. 검정색이 조금 더 많습니다. 맞춤 색상(Pantone 매칭)은 비용을 추가합니다.

유형 III: 경질 아노다이징(움직이는 부품에 실제로 필요한 것)

유형 III은 완전히 다른 동물입니다. 동일한 기본 화학(황산 전해질)이지만 더 낮은 온도(유형 II의 경우 -1C ~ +5C vs 18-22C), 더 높은 전류 밀도(2.5-4.0A/dm2 vs 1.0-1.5A/dm2) 및 더 긴 공정 시간에서 처리됩니다. 그 결과 두껍고 조밀하며 단단한 코팅이 형성됩니다.

코팅 두께: 25-100미크론(대부분의 응용 분야에서 일반적으로 25-50미크론). MIL-A-8625 유형 III.

경도: 400~600HV(약 50~60HRC 상당). 이는 대부분의 기계적 접촉으로 인한 마모를 견딜 만큼 충분히 단단합니다. 경질 양극 산화 알루미늄 표면은 큰 마모 없이 강철에 대해 작동할 수 있습니다.

무엇이 좋은가요?: 마모가 심한 응용 분야(미닫이 표면, 피벗 지점, 베어링 보어), 내마모성, 전기 절연(두꺼운 산화물 층은 높은 유전 강도를 가짐) 및 최대 내식성이 필요한 응용 분야(유형 III의 두꺼운 코팅은 유형 II보다 훨씬 더 나은 염수 분무 성능을 제공합니다).

색상: Natural Type III은 알루미늄 합금 및 코팅 두께에 따라 짙은 회색에서 청동색을 띕니다. 검정색으로 염색이 가능하지만 두껍고 치밀한 코팅이 Type II만큼 쉽게 염료를 흡수하지 않기 때문에 밝은 색상(파란색, 빨간색)을 구현하기가 어렵습니다. 대부분의 경질 양극산화 부품은 천연 ​​회색/청동 또는 검정색으로 염색되어 있습니다.

가공에 미치는 영향: 사람들이 문제를 일으키는 곳이 바로 여기입니다. 50미크론 유형 III 코팅은 원래 표면의 25미크론을 제거하고 그 위에 25미크론을 추가합니다. 이는 표면당 25미크론(0.025mm)의 순 치수 변화입니다. 하드 아노다이징 후 50.000mm가 되어야 하는 50mm 보어가 있는 경우 아노다이징 전에 50.025mm로 가공해야 합니다. 우리는 부품이 경질 양극산화 처리될 것이라는 것을 알고 있을 때 가공 공정에서 이를 고려합니다.

나사 치수는 반드시 조정되어야 합니다. M6 스레드에 50미크론 코팅을 적용하면 스레드가 너무 빡빡해 조립이 불가능해집니다. 코팅 허용량을 위해 나사산의 크기를 미리 지정하고, 양극 산화 처리 중에 나사산을 마스킹하거나, 양극 산화 처리 후 탭으로 나사산을 추적합니다.

비용: Type II보다 2~3배 더 많습니다. 부품 1kg당 약 $1.50-5.00입니다. 더 높은 비용은 더 긴 공정 시간, 더 낮은 배치 처리량(낮은 온도 및 더 높은 전류로 인해) 및 엄격한 품질 관리로 인해 발생합니다.

유형 I: 크롬산 양극산화 처리(The Aerospace One)

Type I은 황산 대신 크롬산을 사용합니다. 코팅은 얇고(2-10 미크론) 부드럽고 중간 정도의 부식 방지 기능을 제공합니다. 주요 장점은 크롬산 전해질이 (황산과 달리) 틈새와 접합부에 갇히지 않아 완전히 헹굴 수 없는 조립품에 적합하다는 것입니다.

이는 주로 항공우주 프로세스입니다. 항공기용 부품을 제작하는 경우 Type I이 지정되어 있는 것을 볼 수 있습니다. 일반 산업용 응용 분야의 경우 Type II가 거의 항상 더 나은 선택입니다(더 나은 내식성, 저렴한 비용, 다양한 색상 사용 가능).

유형 I의 환경 문제는 중요합니다. 크롬산에는 발암 물질로 알려져 있으며 엄격히 규제되는 6가 크롬(Cr6+)이 포함되어 있습니다. 많은 제조업체들이 Type I에서 박막 황산 또는 기타 대안으로 전환하고 있습니다.

빠른 결정 가이드

모두가 잘못 알고 있는 차원적인 문제

가장 흔히 볼 수 있는 실수는 다음과 같습니다. 엔지니어가 보어가 30.000mm인 부품을 설계하고 경질 양극 산화 처리를 위해 보낸 다음 코팅 후 보어가 29.950mm임을 확인합니다. 코팅은 한 면당 25미크론씩 안쪽으로 자라났고 보어는 줄어들었습니다.

경험 법칙: 유형 II(12미크론 코팅)는 표면당 약 6미크론씩 치수를 변경합니다. 일반적으로 무시할 수 있습니다. 유형 III(50미크론 코팅)은 표면당 약 25미크론씩 치수를 변경합니다. 확실히 무시할 수는 없습니다. 코팅 증가를 고려하여 중요한 형상의 크기를 미리 결정해야 합니다.

우리는 지정된 코팅 두께를 고려한 사전 양극산화 치수로 경질 양극산화 처리될 부품을 가공합니다. 고객이 목표 코팅 두께를 알려주면(또는 사양에 따라 계산) 모든 중요 치수를 그에 따라 조정합니다. 이는 DFM 검토의 일부입니다. 부품이 양극 산화 처리될 것이라고 알려주시면 가공 전에 치수 관련 사항을 표시해 드립니다.

비알루미늄 부품은 어떻습니까?

아노다이징 처리는 알루미늄에만 적용됩니다. 기간. 산업적 의미에서 "스테인리스강 아노다이징"이나 "티타늄 아노다이징"은 없습니다. 티타늄은 양극 산화 처리될 수 있지만(간섭 색상이 있는 얇은 산화물 층 생성) 주로 장식용이므로 상당한 마모나 부식 방지 기능을 제공하지 않습니다. 스테인레스 스틸은 부동태화 처리, 전해 연마 또는 도금 처리되며 양극 산화 처리되지 않습니다.

비알루미늄 부품에 단단하고 내마모성이 있는 표면이 필요한 경우 옵션은 경질 크롬 도금(강철, 황동), 무전해 니켈 도금(강철, 황동, 구리), 물리적 기상 증착(PVD) 코팅 또는 열 분사 코팅입니다. 각각은 고유한 두께, 경도 및 치수 특성을 가지고 있습니다.