Anodisatietypen uitgelegd: Type II, Type III en waarom uw aluminium onderdelen de juiste nodig hebben

Vorige maand stuurde een klant ons een partij van 2.000 aluminium beugels die ze in een andere winkel hadden laten anodiseren. De beugels waren zwart geanodiseerd (Type II) en zagen er geweldig uit: uniforme kleur, geen strepen, geen kale plekken. Maar de beugels waren voor een transportband voor voedselverwerking en binnen zes weken na installatie was de zwarte coating op de contactpunten doorgesleten. Blijkt dat de klant "zwart geanodiseerd" op de tekening heeft gespecificeerd zonder het type te specificeren. Ze kregen decoratief Type II (5-15 micron) toen ze hard geanodiseerd Type III (25-75 micron) nodig hadden. De herwerking kostte hen $ 12.000.

Dit gebeurt voortdurend. Ingenieurs schrijven "anodiseren volgens MIL-A-8625" op de tekening en denken er niet meer over na. Maar die specificatie omvat vijf verschillende soorten anodisatie, en elke soort produceert een compleet andere coating. Het gebruik van het verkeerde type is hetzelfde als het specificeren van "verf" zonder te zeggen of u huisverf of epoxy-tankbekleding wilt.

Wat anodiseren eigenlijk doet

Anodiseren is een elektrochemisch proces dat het aluminiumoppervlak omzet in aluminiumoxide (Al2O3). Het is geen coating die bovenop het aluminium wordt aangebracht - het is het aluminium zelf, getransformeerd. Het onderdeel wordt ondergedompeld in een zure elektrolyt (zwavelzuur voor type II en III, chroomzuur voor type I) en als anode in een elektrisch circuit aangesloten. Er stroomt stroom, zuurstofionen migreren naar het aluminiumoppervlak en er groeit een poreuze oxidelaag.

Het sleutelwoord is 'poreus'. De zo gevormde oxidelaag heeft miljoenen microscopisch kleine poriën per vierkante centimeter. Deze poriën zorgen ervoor dat de kleurstof kan binnendringen (bij gekleurd anodiseren) en geven de coating zijn slijteigenschappen. Type II (zwavelzuuranodiseren) produceert een relatief dunne, poreuze laag die de kleurstof goed opneemt maar een matige slijtvastheid heeft. Type III (hard anodiseren) gebruikt hetzelfde zwavelzuur, maar bij een lagere temperatuur en een hogere stroomdichtheid, waardoor een dikkere, dichtere laag ontstaat die extreem slijtvast is maar de kleurstof niet zo gelijkmatig opneemt.

De coating groeit zowel naar buiten (boven het oorspronkelijke oppervlak) als naar binnen (in het aluminium). Ongeveer 50% van de laagdikte bevindt zich boven het oorspronkelijke oppervlak en 50% ligt daaronder. Dit betekent dat een Type III-coating van 25 micron ongeveer 12,5 micron van het oorspronkelijke aluminiumoppervlak verwijdert en daarboven 12,5 micron toevoegt. Als uw onderdeel een kritische dimensie heeft, moet u hier rekening mee houden.

Type II: Zwavelzuur anodiseren (de standaard)

Type II is wat de meeste mensen bedoelen als ze 'geanodiseerd aluminium' zeggen. Het is de standaard voor decoratieve en algemene corrosiebescherming.

Dikte van de coating: 5-25 micron (typisch 8-15 micron voor de meeste toepassingen). MIL-A-8625 Type II, Klasse 1 (niet geverfd) of Klasse 2 (geverfd).

Waar het goed voor is: Corrosiebescherming (binnen en buiten), decoratieve kleuren (zwart, blauw, rood, goud, transparant, enz.), behoud van het natuurlijke metaalachtige uiterlijk van aluminium en zorgen voor een goede verfbasis. Type II geanodiseerd aluminium overleeft meer dan 200 uur in ASTM B117 zoutnevel zonder zichtbare corrosie.

Waar het NIET goed voor is: Slijtvaste toepassingen. De coating is relatief zacht (ongeveer 200-300 HV) en zal doorslijten op contactpunten, glijvlakken en draden. Als uw beugel tegen een ander onderdeel glijdt of als deze vaak wordt gehanteerd, zal Type II doorslijten en bloot aluminium blootleggen.

Gevolgen voor machinale bewerking: De coating groeit ongeveer 50% boven het oorspronkelijke oppervlak. Bij een coating van 12 micron groeit uw onderdeel op elk oppervlak met ongeveer 6 micron (0,006 mm). Dit valt voor de meeste onderdelen binnen de normale bewerkingstolerantie, dus u hoeft de afmetingen voor Type II meestal niet aan te passen. De draadafmetingen moeten mogelijk worden aangepast als de schroefdraden goed passen.

Kosten: Laagste van alle anodiseertypes. Ongeveer $ 0,50-2,00 per kg onderdelen (batchprijzen), afhankelijk van kleur en hoeveelheid. Helder (natuurlijk) is het goedkoopst. Zwart is iets meer. Aangepaste kleuren (Pantone-matching) brengen kosten met zich mee.

Type III: hard geanodiseerd (degene die u feitelijk nodig heeft voor bewegende delen)

Type III is een heel ander dier. Dezelfde basischemie (zwavelzuurelektrolyt) maar verwerkt bij lagere temperatuur (-1C tot +5C versus 18-22C voor Type II), hogere stroomdichtheid (2,5-4,0 A/dm2 versus 1,0-1,5 A/dm2) en langere procestijd. Het resultaat is een dikke, dichte, harde coating.

Dikte van de coating: 25-100 micron (typisch 25-50 micron voor de meeste toepassingen). MIL-A-8625 Type III.

Hardheid: 400-600 HV (ongeveer 50-60 HRC-equivalent). Dit is moeilijk genoeg om slijtage door het meeste mechanische contact te weerstaan. Hard geanodiseerde aluminium oppervlakken kunnen zonder noemenswaardige slijtage tegen staal aanlopen.

Waar het goed voor is: Toepassingen met hoge slijtage (glijvlakken, draaipunten, lagerboringen), slijtvastheid, elektrische isolatie (de dikke oxidelaag heeft een hoge diëlektrische sterkte) en toepassingen waarbij maximale corrosieweerstand nodig is (de dikkere coating van Type III zorgt voor aanzienlijk betere zoutsproeiprestaties dan Type II).

Kleur: Naturel Type III is donkergrijs tot brons, afhankelijk van de aluminiumlegering en laagdikte. Het kan zwart geverfd worden, maar het bereiken van heldere kleuren (blauw, rood) is moeilijk omdat de dikke, dichte coating de kleurstof niet zo gemakkelijk absorbeert als Type II. De meeste hard geanodiseerde onderdelen zijn natuurlijk grijs/brons of zwart geverfd.

Gevolgen voor machinale bewerking: Dit is waar mensen in de problemen komen. Een Type III-coating van 50 micron verwijdert 25 micron van het oorspronkelijke oppervlak en voegt daarboven 25 micron toe. Dat is een netto maatverandering van 25 micron (0,025 mm) per oppervlak. Als u een boring van 50 mm heeft die na hard anodiseren 50.000 mm moet zijn, moet u deze vóór het anodiseren bewerken tot 50.025 mm. We houden hier rekening mee in ons bewerkingsproces als we weten dat het onderdeel hard geanodiseerd zal worden.

De schroefdraadafmetingen moeten absoluut worden aangepast. Een coating van 50 micron op een M6-schroefdraad zorgt ervoor dat de schroefdraad te strak is om te monteren. We maken de schroefdraad vooraf op maat zodat er voldoende coating kan worden aangebracht, maskeren de schroefdraad tijdens het anodiseren of jagen de schroefdraad na het anodiseren achterna met een kraan.

Kosten: 2-3x meer dan Type II. Ongeveer $ 1,50-5,00 per kg onderdelen. De hogere kosten komen voort uit een langere procestijd, een lagere batchdoorvoer (als gevolg van lagere temperatuur en hogere stroom) en strengere kwaliteitscontrole.

Type I: Chroomzuur geanodiseerd (The Aerospace One)

Type I gebruikt chroomzuur in plaats van zwavelzuur. De coating is dun (2-10 micron), zacht en biedt matige corrosiebescherming. Het belangrijkste voordeel is dat de chroomzuurelektrolyt niet vast komt te zitten in spleten en voegen (in tegenstelling tot zwavelzuur), waardoor het geschikt is voor constructies die niet volledig kunnen worden gespoeld.

Dit is in de eerste plaats een ruimtevaartproces. Als u onderdelen voor vliegtuigen maakt, ziet u Type I gespecificeerd. Voor algemene industriële toepassingen is Type II vrijwel altijd een betere keuze (betere corrosieweerstand, lagere kosten, verkrijgbaar in kleuren).

De bezorgdheid over het milieu bij Type I is aanzienlijk: chroomzuur bevat zeswaardig chroom (Cr6+), een bekend kankerverwekkende stof die aan strenge regelgeving onderhevig is. Veel fabrikanten stappen af ​​van Type I en gaan over op dunnefilmzwavelzuur of andere alternatieven.

Snelle beslissingsgids

Het dimensionale ding dat iedereen fout heeft

Dit is de fout die we het vaakst zien: de ingenieur ontwerpt een onderdeel met een boring van 30.000 mm, stuurt het op voor hardanodiseren en komt er vervolgens achter dat de boring na het coaten 29.950 mm meet. De coating groeide met 25 micron per zijde naar binnen en de boring kromp.

Vuistregel: Type II (12 micron coating) verandert de afmetingen met ongeveer 6 micron per oppervlak. Meestal verwaarloosbaar. Type III (50 micron coating) verandert de afmetingen met ongeveer 25 micron per oppervlak. Absoluut niet verwaarloosbaar. U MOET kritische onderdelen vooraf op maat maken om rekening te houden met de groei van de coating.

Wij bewerken onderdelen die hard geanodiseerd worden tot een pre-anodisatie-afmeting die rekening houdt met de gespecificeerde laagdikte. De klant vertelt ons de beoogde laagdikte (of we berekenen deze op basis van de specificatie) en we passen alle kritische afmetingen dienovereenkomstig aan. Dit maakt deel uit van onze DFM-beoordeling. Als u ons vertelt dat het onderdeel geanodiseerd zal worden, zullen we de implicaties voor de afmetingen aangeven voordat we met de bewerking beginnen.

Hoe zit het met niet-aluminium onderdelen?

Anodiseren werkt alleen op aluminium. Periode. Er bestaat geen "roestvrij staal anodiseren" of "titanium anodiseren" in industriële zin. Titanium kan worden geanodiseerd (het produceert een dunne oxidelaag met interferentiekleuren), maar het is vooral decoratief en biedt geen noemenswaardige bescherming tegen slijtage of corrosie. Roestvrij staal wordt gepassiveerd, elektrolytisch gepolijst of geplateerd - niet geanodiseerd.

Als u een hard, slijtvast oppervlak op een niet-aluminium onderdeel nodig heeft, zijn de opties: hardverchromen (staal, messing), stroomloos vernikkelen (staal, messing, koper), fysische dampafzetting (PVD) of thermische spuitcoating. Elk heeft zijn eigen dikte, hardheid en maatvoering.