Корпуса, изготовленные на станках с ЧПУ в сочетании с анодным оксидированием, обычно обеспечивают высококачественную отделку и превосходную эстетическую текстуру, хотя и страдают от высоких производственных затрат и длительных сроков выполнения заказа.
В качестве примера возьмем корпус смартфона: при использовании фрезерования на станке с ЧПУ только начальная резка занимает более 30 минут; с учетом чистовой обработки общее время цикла приближается к одному часу. В отличие от этого, процесс литья под давлением требует всего 20-30 секунд для формовки, а с учетом чистовой обработки вся задача может быть выполнена за 10-20 минут. В литье под давлением используются формы для высокоскоростной формовки, что значительно сокращает как время обработки, так и затраты. Однако анодирование литого алюминия крайне затруднительно.
Почему литой алюминий трудно анодировать?
Анодное окисление — это электрохимический процесс. В качестве анода используется сплав, а в качестве катода — нержавеющая сталь, хром или проводящий электролит. При определенных условиях напряжения и тока в электролите анод подвергается окислению с образованием анодной оксидной пленки на поверхности заготовки. Для цветного анодирования обычно требуется анодирование серной кислотой.
Материальные ограничения при анодировании серной кислотой
Присутствие легирующих элементов может ухудшить качество оксидной пленки. При одинаковых условиях чистый алюминий образует самую толстую, твердую, коррозионностойкую и однородную оксидную пленку. Для достижения оптимальных результатов содержание алюминия в материале, как правило, должно оставаться выше 95%.
- Медь: Это приводит к тому, что оксидная пленка приобретает красноватый оттенок, ухудшает качество электролита и увеличивает количество окислительных дефектов.
- Кремний: Оксидная пленка приобретает серый цвет, особенно при содержании более 4.5%.
- Железо: В силу своих свойств, после процесса анодирования железо проявляется на поверхности в виде черных пятен.
Литые алюминиевые сплавы
Литые алюминиевые сплавы и детали, полученные методом литья под давлением, обычно содержат большое количество кремния, что приводит к образованию тёмных оксидных пленок. Получить бесцветную, прозрачную пленку практически невозможно; по мере увеличения содержания кремния цвет пленки меняется от светло-серого к тёмно-серому и, наконец, к черновато-серому. Следовательно, стандартные литые алюминиевые сплавы непригодны для декоративного анодирования.
Наиболее часто используемые литые алюминиевые сплавы можно разделить на три основные группы:
- Сплавы Al-Si: В основном это YL102 (ADC1), YL104 (ADC3, A360).
- Сплавы Al-Si-Cu: В основном это YL112 (A380, ADC10), YL113 (A383, ADC12), YL117 (B390, ADC14).
- Сплавы алюминия и магния: В основном это 302 (5180, ADC5, ADC6).
Алюминиевые сплавы Al-Si и Al-Si-Cu
Как следует из названий, помимо алюминия, основными компонентами являются кремний и медь. Содержание кремния обычно колеблется от 6% до 12%, в основном для улучшения текучести расплавленного сплава. Медь является вторым по распространенности элементом, используемым для повышения прочности и механических свойств. Содержание железа обычно поддерживается в пределах от 0.7% до 1.2% для оптимизации процесса извлечения из формы.
Учитывая такой состав, эти сплавы не могут быть эффективно анодированы с окрашиванием. Даже после обработки обескремнием результаты редко бывают идеальными. Кроме того, сплавы Al-Si или высокомедные сплавы с трудом образуют стабильную оксидную пленку; полученный слой часто бывает тусклым, серым и без блеска.
Алюминиевые сплавы Al-Mg
Сплавы Al-Mg отличаются тем, что способны образовывать высококачественные оксидные пленки, которые можно анодировать с изменением цвета. Это критически важное отличие от других сплавов, используемых для литья под давлением. Однако они обладают рядом недостатков:
- Анодная пленка обладает неоднородностью и высокой пористостью, что затрудняет достижение оптимальной коррозионной стойкости.
- Магний, как правило, вызывает упрочнение при деформации и хрупкость, снижая удлинение и увеличивая склонность к образованию горячих трещин. Сплавы, такие как ADC5 и ADC6, имеют широкий диапазон затвердевания и высокую усадку, что часто приводит к усадочной пористости и трещинам. Их плохая литейность ограничивает их использование для заготовок со сложной геометрией.
- Коммерческие алюминиево-магниевые сплавы часто имеют сложный состав примесей и низкую чистоту алюминия. В процессе анодирования серной кислотой они, как правило, образуют непрозрачную, молочно-белую защитную пленку, а не прозрачную, что приводит к ухудшению качества окрашивания.
Заключение
В заключение следует отметить, что широко используемые литые алюминиевые сплавы, как правило, непригодны для анодирования серной кислотой. Однако это не является универсальным правилом для всех литых материалов. Специальные сплавы, такие как Al-Mn-Co (например, DM32) и Al-Mn-Mg (например, DM6), обеспечивают превосходный баланс между характеристиками литья под давлением и возможностью анодирования.
Как Getzshape может помочь
Компания Getzshape предоставляет высококачественные услуги по изготовлению деталей на станках с ЧПУ, обработке листового металла, электроэрозионной обработке, литью под давлением и многому другому. Используя современное оборудование и строгий контроль качества, мы гарантируем точность и своевременную доставку как прототипов, так и крупных производственных партий. В качестве вашего комплексного партнера по производству, мы оптимизируем процессы закупки материалов, обработки, постобработки и логистики.
