Właściwości anodowania
Twardość i odporność na zużycie
Anodowanie twarde aluminium tworzy na powierzchni warstwę tlenku o wyższej twardości i odporności na zużycie niż w przypadku anodowania naturalnego. Te właściwości tribologiczne sprawiają, że anodowanie twarde jest porównywalne z chromem twardym w wielu zastosowaniach związanych ze zużyciem ściernym oraz zazwyczaj lepsze od niklowania chemicznego i stali w zakresie ochrony powierzchniowej elementów z aluminium.
Twardość powierzchniowa
Twardość warstwy uzyskanej przez anodowanie twarde różni się znacząco w zależności od zastosowanego stopu aluminium, ponieważ powłoka powstaje w wyniku przekształcenia materiału podstawowego w tlenek.
Mikrotwardość mierzy się zgodnie z normą ISO 4516 (metoda Vickersa), z siłą nacisku zazwyczaj odpowiadającą 15–50 g (około 0,15–0,49 N), dobraną w zależności od grubości i twardości warstwy.
Twardość w zależności od stopu – anodowanie twarde
Stopy serii 6000
Twardość: >400 HV
Stopy serii 6000 pozwalają uzyskać najwyższą twardość w anodowaniu twardym. Wynika to ze szczególnie korzystnego składu Al-Mg-Si, który sprzyja tworzeniu się bardzo zwartego tlenku.
Stopy serii 5000 (z Mg >2%) i serii 7000
Twardość: >330 HV
Stopy o wysokiej zawartości magnezu (seria 5000 z Mg >2%) oraz stopy serii 7000 charakteryzują się wysoką twardością, choć niższą niż w przypadku serii 6000. Stopy te zapewniają dobre warunki tworzenia się tlenku, chociaż obecność pierwiastków stopowych wpływa na strukturę powłoki.
Stopy serii 2000
Twardość: >280 HV
Stopy o wysokiej zawartości miedzi wykazują niższą twardość niż pozostałe serie. Wynika to z faktu, że wysoka zawartość miedzi (>2%) ogranicza tworzenie się zwartego tlenku, co skutkuje mniej jednorodną strukturą. Właściwości można jednak poprawić, stosując obróbkę OX-W, która optymalizuje proces dla tych konkretnych stopów.
Stopy odlewnicze
Twardość: >300 HV (dla Cu <2%, Si <8%)
Stopy odlewnicze o odpowiednim składzie można anodować z akceptowalnymi rezultatami, choć uzyskiwane właściwości są zazwyczaj gorsze niż w przypadku stopów do obróbki plastycznej. Jakość powłoki wykazuje pewną zmienność w zależności od konkretnego składu stopu, co wymaga indywidualnej oceny każdego przypadku.
Tabela porównawcza twardości w zależności od anodowanego stopu
| Stop | Twardość HV | Uwagi |
|---|---|---|
| Stopy serii 6000 i inne stopy do obróbki plastycznej, z wyjątkiem wymienionych poniżej | >400 HV | Najwyższa twardość |
| Stopy serii 5000 (z Mg >2%) i serii 7000 | >330 HV | |
| Stopy serii 2000 | >280 HV | Zalecana obróbka OX-W |
| Stopy odlewnicze (Cu <2%, Si <8%) | >300 HV | |
| Pozostałe stopy odlewnicze | - | Twardości nie można określić |
Aby powiązać wartość HV z wymaganiami wyrażonymi w innych skalach, można skorzystać z konwertera twardości HV, HRC i HB. Narzędzie umożliwia szybkie sprawdzenie odpowiedników podanych w tabeli ASTM E140.
Odporność na zużycie
Odporność na zużycie jest powiązana z twardością powierzchniową, ale zależy także od morfologii i składu warstwy tlenkowej. Z tego względu, mimo że twardość powłoki uzyskanej przez anodowanie twarde (400–450 HV) jest niższa niż twardość chromu twardego (około 1000 HV), odporność na zużycie ścierne okazuje się w wielu zastosowaniach praktycznych często porównywalna lub wyższa.
Standardowym testem oceny odporności powłok anodowych na zużycie jest Taber Abraser zgodnie z ISO 10074, załącznik B.3, oraz MIL-PRF-8625. Test przeprowadza się z użyciem kół ściernych CS-17 i obciążeniem 1 kg na koło. Próbka poddawana jest 10 000 cykli ścierania, po których mierzony jest ubytek masy.
Wyniki interpretuje się odwrotnie do poziomu odporności: niska wartość oznacza lepsze właściwości, ponieważ test określa ilościowo ubytek materiału wskutek zużycia ściernego.
Odporność na zużycie w zależności od stopu – anodowanie twarde
Stopy serii 6000
Ubytek masy: <15 mg / 10 000 cykli
Stopy serii 6000 zapewniają najwyższą odporność na zużycie ścierne dzięki bardzo zwartej strukturze i wysokiej twardości.
Stopy serii 5000 (Mg >2%) i 7000
Ubytek masy: <25 mg / 10 000 cykli
Bardzo dobra odporność na zużycie, pośrednia między seriami 6000 i 2000.
Stopy serii 2000
Ubytek masy: <35 mg / 10 000 cykli
Stopy serii 2000 wykazują akceptowalną odporność na zużycie, choć niższą niż pozostałe stopy. Można uzyskać znaczną poprawę, stosując obróbkę OX-W.
Tabela porównawcza odporności na zużycie w zależności od anodowanego stopu
| Stop | Maks. ubytek masy (ISO 10074) | Właściwości użytkowe |
|---|---|---|
| Seria 6000 | 15 mg | ★★★★★ |
| Seria 5000 (Mg >2%) i 7000 | 25 mg | ★★★★☆ |
| Seria 2000 | 35 mg | ★★★☆☆ |
Podsumowanie
Anodowanie twarde oferuje doskonałe połączenie:
- Wysokiej twardości (400–500 HV na stopach serii 6000)
- Odporności na zużycie często porównywalnej z chromem twardym
- Bardzo dobrej odporności na korozję, którą można dodatkowo poprawić poprzez uszczelnianie
- Ekologiczności (proces bez substancji niebezpiecznych)
Cechy te sprawiają, że jest to idealny wybór dla aluminiowych elementów mechaniki precyzyjnej narażonych na zużycie w wielu sektorach przemysłu.
Aby uzyskać więcej informacji na temat doboru najodpowiedniejszej obróbki dla danego zastosowania, prosimy zapoznać się z sekcją Powłoki OX lub skontaktować się z pomocą techniczną firmy Durox.