アルマイトとは？さらに、それに関する 5 つの一般的な質問
陽極酸化 アルミニウム部品で実行される最も一般的な後処理操作の 1 つです。これは、アルミニウム部品を一連のタンクに浸し、アルミニウムの表面を耐久性と耐腐食性の仕上げに変える電気化学プロセスです。
陽極酸化が特定の部品にとって正しい選択であるかどうかを判断するには、製品設計者はまず、陽極酸化がアルミニウムの強度、厚さ、色、および熱伝導率にどのように影響するかを理解する必要があります.
この記事では、陽極酸化アルミニウムに関してよく寄せられる 5 つの質問に対する回答を示します。機械加工された製品に陽極酸化を実装することを検討している場合、この記事はあなたのためのものです!
1) 陽極酸化の仕組み
陽極酸化プロセスでは、きれいなアルミニウム部品を電解液の化学浴に浸して処理します。この薬品浴は通常、硫酸またはクロム酸 (導電性溶液) でできています。
次に、この薬液槽に直流電流を流して、アルミニウム部分にプラスの電荷を、電解質プレートにマイナスの電荷を発生させます。結果として生じる電気化学反応により、部品の表面に細孔が作成されます。これらの細孔は、電解液中の負に帯電した O₂ イオンと結合して、コンポーネント上にセル状の酸化物層 (酸化アルミニウム) を形成します。
画像ソース:ビセンテ ネト、CC BY 4.0、ウィキメディア コモンズ経由
この酸化アルミニウム層は、下にあるアルミニウム基板よりも耐久性と耐腐食性に優れています。ただし、ほとんどすべてのアルミニウム部品は、大気にさらされると自然に酸化アルミニウム層を形成します。では、なぜ陽極酸化プロセスがユニークなのか、また、ほとんど自然に発生するものを達成するためになぜ面倒なことをしなければならないのでしょうか?
2) アルミニウム部品を陽極酸化する理由
通常のアルミニウム部品を大気にさらすと、部品の表面に酸化アルミニウム層が形成されます。ただし、この層は通常非常に薄く、特に引っ掻いたり、空気が汚染された場所で使用したりすると、簡単に剥がれます。
ただし、通常のアルミニウムとは異なり、陽極酸化されたアルミニウム部品は、アルミニウム基板の奥深くに酸化アルミニウムがあります。例えば、電気化学反応で形成される細孔（および細胞酸化物層）は、最大25ミクロンに達する可能性があります。その結果、耐食性、耐傷性があり、ほぼすべての化学的攻撃に耐えることができるアルミニウム コンポーネントが得られます。
3) 陽極酸化はアルミニウム部品をより強くしますか?
材料硬度計
陽極酸化処理によって、アルミニウム コンポーネントが強くなったり弱くなったりすることはありません。代わりに、アルミニウム部品の表面のへこみ、引っかき傷、または摩耗に対する耐性を示すアルミニウムの硬度ㅡを増加させます。たとえば、陽極酸化されたアルミニウム コンポーネントは、元のアルミニウム合金よりも 3 倍硬くなります。
さらに、陽極酸化アルミニウム部品は通常、銅やステンレス鋼などの他の金属よりも軽量です。この独自の特性により、軽量金属を必要とする航空宇宙用途に最適です。
4) 陽極酸化はアルミニウムの熱伝導率を改善しますか?
熱伝導率は、材料が熱を伝達または伝導する能力を表します。この能力は、熱流の量、材料の厚さ、および材料の表面積とともに増加します。
陽極酸化処理は、アルミニウム コンポーネントの表面に追加の酸化物層を形成するため、コンポーネントの厚さと表面積が増加することに同意するでしょう。その結果、陽極酸化されたアルミニウムは、未仕上げのアルミニウム部品よりも熱伝導率が向上します。これにより、陽極酸化アルミニウム部品は、電子機器やその他の熱システムに見られる今日のヒートシンク アプリケーションに最適です。
5) 陽極酸化の種類は何ですか?
陽極酸化処理は、MIL-A-8625 規格に従って、一般的に次の 3 つのタイプに分類されます。
- タイプ I 陽極酸化
- タイプ II 陽極酸化処理
- タイプ III 陽極酸化
タイプ I 陽極酸化プロセス 、クロム酸陽極酸化とも呼ばれ、クロム酸化学浴を使用してアルミニウム表面にコーティング（または酸化物層）を作成します。薄いコーティング (最大 2.5 ミクロン) を生成し、腐食保護と塗料の付着を最小限に抑える必要がある用途に最適です。
タイプ II 陽極酸化処理 硫酸化学浴を使用して、アルミニウム部品に酸化物層を作成します。この陽極酸化タイプは、25 ミクロンの厚さの酸化物層を生成するため、タイプ I 陽極酸化アルミニウム部品よりも耐食性が高くなります。さらに、酸化層 (および細孔) が厚いため、「タイプ I」の陽極酸化部品よりも染料や着色の保持が優れています。
タイプ III 陽極酸化プロセス はハードコート陽極酸化とも呼ばれ、25 ミクロンを超える厚い酸化物層を生成します。タイプ II 陽極酸化処理と同様に、化学浴として硫酸を使用します。ただし、この工程ではII型陽極酸化よりも長時間電流を流します。これにより、より厚い層を生成することができ、タイプ I およびタイプ II の陽極酸化部品よりも耐腐食性が高くなります。
6) 自宅でアルミニウムを陽極酸化するコスト
アルミニウム製品を保護し、お金を節約する方法を探しているなら、陽極酸化は優れた選択肢です。このプロセスは塗装よりもはるかに優れており、数分の 1 の費用で自宅で行うことができます。
プロセスに関連する実際のコストは、住んでいる場所と陽極酸化したい部分によって異なります。部品が大きく、コーティングが硬くなるほど、コストが高くなります。ただし、自宅で行う方が安くて早いです。
アルミニウムを大規模に陽極酸化する場合、考慮すべき重要なことは、装置を換気の良い場所に設置することです。また、アイテムをまとめて購入すると、お金を節約できます。
硫酸の調達は、住んでいる場所によっては難しい場合がありますが、通常は消火器用品店や科学/化学用品会社で見つけることができます。ただし、硫酸をまとめて購入するには、ライセンスまたは許可が必要な場合があるため、最初に地方自治体に確認してください。
7) アルミニウムの陽極酸化に必要な材料
アルミニウムの陽極酸化に必要なほとんどの材料は、基本的なもので、簡単に見つけることができます。また、比較的安価です。これを自宅で定期的に行いたい場合は、独自の陽極酸化ステーションをセットアップすることをお勧めします。
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必要なものは次のとおりです。
- 蒸留水
- プロセス中に液体を保持するためのタンクとコンテナ
- 硫酸
- カソード
- 酸中和剤
- 脱脂剤
- アルミ線またはチタン線
- ライ
- 染料 (お好きな色)
- バッテリー (またはその他の電源)
また、陽極酸化ステーションを設置するには、換気の良い場所を見つける必要があります。ゴーグル、手袋、人工呼吸器を必ず着用してください。
私たちがリストしたアイテムに加えて、私たちの意見と経験では、作業を容易にするいくつかのオプションのものも購入したいと思うでしょう.これらには以下が含まれます:
- ピンポン球 (これをタンクに入れると酸のミストが溜まらないようにすることができます)
- 扇動者
- 染料用の安いケトル
- 温度をチェックするためのキッチン温度計
8) アルミニウムの陽極酸化 – 基本的な手順
上記のリストをすべて集めたら、あとは以下の手順に従うだけです。
1 – 陽極酸化処理しようとしているアルミニウムの表面をこすり落とすには、スチール ウールまたは中程度の研磨性の食器用洗剤を使用します。これにより、金属から機械加工の跡を取り除くことができます。
2 – 次のステップは、手袋、ゴーグルなど、すべての安全装備を着用することです.
3- 脱脂剤を使用してパーツを洗浄し、蒸留水で洗浄します。
4 – 灰汁溶液を準備します。通常は 10 ～ 20% です。 1ガロンの水に約大さじ4杯の灰汁を加えます。この溶液を純粋な蒸留水と混ぜ、その中に部品を入れます。ゴム手袋を着用し、溶液がアルミニウムに染み込むまで数分間待ちます。アルミニウムの表面が磨かれていることを示す気泡が発生するはずです。 5 分以上かかることはありません。
5 – ライ浴からパーツを取り出し、蒸留水で洗い流します。部品がきれいであることを確認してください。表面から水玉ができたら、さらに数回洗い流してください。
6 – 次に、パーツをアルミニウムまたはチタン ワイヤーに接続してラックに取り付けます。しっかりと接続されている必要があり、ワイヤが部品と接触していた場所に陽極酸化されていない跡があることに注意してください。ですから、賢明に場所を選んでください。
7 – 次のステップは、蒸留水に硫酸を注いでお風呂を作ることです.これを行うには、酸 1 部と蒸留水 3 部を混合します。ただし、周囲温度に関係なく、バスが華氏70度であることを確認することが不可欠です.この温度以上または華氏 65 度以下になると、プロセスが台無しになり、結果は期待外れになります。
8 – 次に、陰極をタンクに追加しますが、陽極酸化したい部分に触れないようにしてください.陽極酸化したい部品は、タンクに吊るして、何にも触れないようにします。次に、小さなヒーターと温度計を追加します。お風呂の表面をピンポン玉で覆うこともできます。
9 – 浴槽の温度が 70 度になるまでプロセスを開始しないでください。
10 – 次に、電源を接続し、バッテリーまたは電源のプラス端子に接続します。次に、マイナスはカソードに接続されます。お風呂から危険なガスが発生し始めるので注意が必要です。
11 – 陽極酸化したい表面積に基づいてアンペア数を設定します。硬い表面が必要な場合は、1 平方インチあたり 0.03 アンペアに設定します。染料を吸収するもっと柔らかいものが必要な場合は、0.02 アンペアにダイヤルします。
12 – 最初は 16 ボルトから始めることをお勧めします。一部のオンライン計算機はこれに役立ちますが、自宅では 16 ボルトで十分です。ただし、ここで重要なことは、プロセスが進行するにつれてタンク内の温度を監視することです.途中で温度が上がることが多いので、放っておけない。
13 – 陽極酸化処理が開始されたら、染料の加熱を開始できます。ほとんどの色は華氏 140 度で問題なく機能しますが、一部の色を冷やす必要がある場合があります。すべてのブランドの塗料は少しずつ異なり、実験する価値があります。
14 – 次に、蒸留水タンクを準備し、もう一方を酸中和剤で準備します.
15 – 完了したら、電源を切り、部品をタンクから取り出し、蒸留水に 15 秒間浸します。その後、中和剤タンクで約 5 分間すすぎます。中和剤で 5 分間、2 回目のすすぎを行う必要があります。次に、部品を染料に浸す前に、蒸留水を使用します。パーツはすぐに色を吸収しますが、好みの濃さにもよりますが、約 15 分間放置する必要があります。
16 – 染色工程が完了したら、部品を 15 分間煮沸する必要があります。これにより、染料が硬化し、固いシールが確保されます。
アルミニウムアルマイト仕上げ:Gensunがお役に立ちます
陽極酸化仕上げについて少なくともある程度知ったので、陽極酸化アルミニウム部品には通常のアルミニウム部品よりもいくつかの利点があることに同意するでしょう.ただし、陽極酸化プロセスは見た目ほど単純ではなく、特別な技術と専門知識が必要です。
Gensun Precision Machining は、アジア全域で高品質の製造サービスを提供する大手プロバイダーです。最先端の CNC 機械加工技術を使用して製品を正確に製造するだけでなく、アルミニウム陽極酸化仕上げを含む幅広い表面仕上げサービスも提供しています。
表面仕上げサービスの詳細 .
注:この記事はもともと 2021 年 4 月に公開され、2022 年 5 月に更新されました
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