Отражательная способность. Влияние состава сплава

Как уже говорилось, химический состав металла играет важную роль, однако различные технологии обработки по разному действуют на тот или иной состав. В качестве общего правила, можно сказать, что наилучшие результаты получаются при использовании алюминия наивысшего качества или одного из описанных ниже сплавов, изготовленных на высокочистом основании. Некоторые технологические процессы, в особенности Бритал, Алзак фторборат и Эрфтверк вообще не могут эффективно использоваться для обработки материалов низкой чистоты.

Было установлено, что содержание железа в высокочистом алюминии оказывает значительное влияние на зеркальную отражательную способность алюминия, который подвергается химическому глянцеванию с помощью технологического процесса Эрфтверк, особенно если металл обжигается при более низкой температуре. При наличии в металле более 0.032% железа наблюдается резкое ухудшение отражательной способности, эта закономерность была установлена в Германии при производстве болванок Эрфталь и Ремирал из алюминия, содержащего менее 0.035% железа и 0.04% кремния. В результате качество глянцевания металла с этой чистотой в ванне Эрфтверк было ничуть не хуже, чем при использовании сверхчистого материала.

В то же время в сплаве 99.9% Al-0.5% Mg, присутствие даже 0.025-0.035% кремния или железа приводило к значительному ухудшению качества глянцевого покрытия, что, возможно, являлось результатом присутствия Mg Si.Исключение составляли случаи, когда после химической обработки в ванне Эрфтверк и анодирования данный сплав подвергался гомогенизации, при 590-600°C на протяжении 1 часа. Дальнейшее уменьшение чистоты алюминия до 99.85% приводит к значительному ухудшению отражательных качеств, получаемых с помощью процесса химической обработки Эрфтверк.

Содержание меди более 0.06% приводит к существенному ухудшению отражательных свойств, при использовании обработки Эрфтверк, однако присутствие кремния и магния в количестве до 0.3% вообще не оказывают никакого влияния, так же как и присутствие титана до 0.3%, а количество цинка при присутствие в твердом растворе может даже превышать значение 0.3%.

Растворы на основании фосфорной и азотной кислоты позволяют с одной стороны получить хорошие результаты обработки для алюминия коммерческой чистоты и многих кованых металлов при достаточно выраженной потере отражательной способности после анодирования. Американский опыт производства глянцевого анодированного алюминия в автомобильной промышленности так же в основном относится к сплавам этого типа, примеры которых приведены в таблице. С другой стороны практический опыт показывает, что для алюминия с чистотой 99.7-99.85% могут быть получены такие же результаты, как и для сверхчистого алюминия.

Сплавы для глянцевого анодирования(значения приводятся в % от веса).

Отражательная способность алюминия, подвергнутого химической обработке до и после анодирования с различной толщиной покрытия.

Отражательная способность алюминия и его сплавов, подвергнутых электроглянцеванию с помощью технологии Бритал.

Как можно видеть, наибольшую отражательную способность и  толщину покрытия, годящегося для обеспечения хорошей защиты против износа и коррозии, т.е. приблизительно 10 микрон (0.4 мил), можно получить путем анодирования высокочистого металла и высокочистых сплавов алюминия и магния с составом для химической обработки на основе азотной кислоты и бифторида аммония.

На практике чаще всего приходится искать компромисс между качеством блеска и защитными качествами покрытия. Для многих сплавов покрытие 10 микрон является слишком толстым для получения соответствующего качества конечной обработки, необходимого для двигателя автомобиля. По этой причине B.S.1615:1987 дает несоответствующую для данного случая низкую степень, AA5 (5 микрон). С другой стороны, износостойкость более тонких покрытий может оказаться неприемлемой для практического использования. Поэтому в результате исследования, проведенного в США компанией Форд Мотор, была признана необходимость увеличить толщину анодного покрытия производимых компанией двигателей с 0.12 до 0.3 мил (с 3 микрон до 7.5 микрон). Это стало возможным благодаря разработке сплавов  5457 и 5557, в которых можно использовать большую толщину анодного покрытия без потери блеска.

Вообще следует отметить, что приобретенный ранее опыт анодирования различных сплавов говорить о том, что покрытие 10 микрон, производимое на соответствующем материале с помощью серной кислоты умеренно высокой концентрации, умеренной температуре и низким напряжением анодирования обеспечивает хорошую защиту на протяжении некоторого количества лет без потери блеска при условии регулярной очистке покрытия.

Влияние состава сплава на отражательную способность является достаточно выраженным, однако, различным для раствора Алуполь на основе фосфорной и азотной кислоты и раствора Эрфтверк на основе азотной кислоты и бифторида аммония. В первом случае алюминий, имеющий коммерческую чистоту, может быть подвергнут химической обработке до достижения высокой отражательной способности, которая, однако, существенно уменьшается после анодирования. Высокочистый алюминий и его сплавы могут быть подвергнуты  анодированию после обработки Алуполь с минимальной потерей отражательной способности. С помощью процесса Эрфтвер может осуществляться обработка только высокочистого алюминия и его сплавов. В общем и целом, сплав с содержанием магния 0.5% имеет несколько меньшую отражательную способность, чем сплав с содержанием мания 2%, однако последний обладает лучшими механическими качествами. На практике,  в Европе используется некоторое количество сплавов на основе высокочистого алюминия, содержащих до 5% магния.

В Великобритании эти сплавы вошли в использование значительно позднее, однако большинство компаний, занимающихся производством алюминия, изготавливали сплавы на основе высокочистого алюминия и магния в форме листов, при этом для экструдирования использовались высокочистые сплавы алюминия, магния и кремния. Целью добавки магния и магния с кремнием является увеличение прочности, наиболее типичным примером является сплавы Al-1%Mg для глянцевой правки, обладающие механическими свойствами, сходными с 3003 (Al-1¼%Mn).

Проявившийся интерес к высокопрочным материалам для изготовления автомобильных бамперов привел к разработке сплавов на основании алюминия, цинка, магния и меди, особенно в Северной Америке.

Для высокочистого алюминия большую роль играет размер зерен, из-за тенденции к их росту. Размер зерна зависит от деформации перед обжигом и от собственно условий обжига. Таким образом, очень важным моментом является уточнение у поставщика типа мелкозернистого материала и, по возможности, диапазона допустимых размеров зерна. В таблице приведены механические свойства некоторых немецких сплавов высокого качества.

Механические свойства немецкого высокочистого алюминия и сплавов алюминия и магния

¹ – 1 тонна/дюйм² = 15.4443 МН/м²

Нужно стараться по возможности избегать обжига на производственных стадиях, при этом важным моментом является поддержание температуры порядка 250°C-350°C.

Говоря в общем, следует отметить, что как в США, так и в Британии наблюдается тенденция к использованию алюминия, имеющего чистоту 99.7-99.85%, который действительно дает возможность получения прекрасной и дешевой конечной обработки при химической обработке в растворе на основе фосфорной кислоты.