Архитектурное анодирование алюминиевых профилей

Анодированные алюминиевые профили широко применяются при строительстве зданий и архитектурных сооружений. Технология анодирования алюминия является довольно сложной с точки зрения обеспечения стабильного качества анодированной поверхности. Отечественные нормативные документы, которые бы четко регламентировали производство и поставку анодированной алюминиевой продукции, в том числе, алюминиевых профилей, в настоящее время отсутствуют. Поэтому в производственной практике анодирования алюминиевых профилей приходится опираться только на опыт работников и зарубежные нормативные документы, например, [1-3].

Наиболее информационными и полезными для практики являются технические условия международной организации QUALANOD [3]. Эта организация уже много лет занимается лицензирование производств по анодированию алюминия во всем мире. Эти технические условия дают возможность урегулировать многие спорные вопросы между заказчиком анодного покрытия на алюминии и производителями этого покрытия.

Ниже представлены основные положения технических условий QUALANOD в той части, которая касается регламентирования производства и поставки анодированных алюминиевых профилей для строительства и архитектуры.

анодирование

В общем случае анодирование алюминия может выполняться в большом количестве электролитов с применением различных технологических параметров, включая концентрацию и состав электролита, присутствие в электролите различных добавок, электрическое напряжение и плотность тока.

Термин «анодирование» обычно связывают с алюминием. Однако аналогичные процессы, намного реже, чем для алюминия, применяют и для других металлов, например, таких как, магний, титан и цинк.

Отметим, что анодные покрытия называют также анодно-окисными покрытиями.

анодирование алюминия

Наиболее широкое промышленное применение получили технологии анодирования алюминия на основе хромовой и серной кислот [4]:

• хромокислое анодирование – в электролите на основе хромовой кислоты;
• сернокислое анодирование – в электролите на основе серной кислоты;
• твердое анодирование – в электролите на основе серной кислоты при температуре, близкой к точке замерзания воды.

Хромокислое анодирование применяется в основном для получения защитных покрытий с повышенной коррозионной стойкостью на деталях машин и оборудования, которые работают в тяжелых условиях эксплуатации, в том числе, военной техники. Толщина этих покрытий обычно является небольшой и составляет от 1,5 до 5 мкм.

Сернокислое анодирование предназначено для нанесения защитно-декоративных покрытий на алюминиевые детали и изделия, которые широко применяются в различных отраслях промышленности, в том числе, в строительной промышленности. Толщина этих покрытий составляет от 5 до 25 мкм.

Твердое анодирование является вариантом сернокислого анодирования, которое проводят при температурах, близких к точке замерзания воды. Эти анодные покрытия применяют в машиностроении, в основном, для получения износостойких покрытий. Толщина этих покрытий достигает 150 мкм.

архитектурное анодирование алюминия

Архитектурное анодирование – это сернокислое анодирование для получения защитно-декоративного анодного покрытия для алюминиевых изделий и деталей алюминиевых конструкций, которые применяются снаружи зданий и для которых важными являются как внешний вид, так и длительный срок службы [2, 3].

Для архитектурного анодирования алюминиевых профилей применяют сплавы 6060, 6063 и 6063А, а также 6463 [3].

Эти сплавы могут иметь после анодирования различный внешний вид, иногда даже для одного и того же сплава. Это происходит потому, что внешний вид поверхности после ее подготовки под анодирование и самого анодирования в значительной степени зависит от микроструктуры алюминиевого сплава. Микроструктура сплава зависит как от применяемых металлургических процессов, так и от химического состава сплава.

Технические требования к химическому составу сплавов, которые даны в национальных и международных стандартах являются слишком широкими, чтобы обеспечивать однородный и повторяемый внешний вид анодированных профилей. Поэтому производители алюминиевых сплавов для анодирования применяют значительно более узкий химический состав этих сплавов.

Поскольку даже небольшие различия в металлургической микроструктуре могут приводить к значительным различиям внешнего вида, то обычно стремятся не смешивать различные партии анодированных алюминиевых профилей для одного и того же строительного проекта [3].

При матовом анодировании алюминиевых профилей применяют сплавы с содержанием железа не менее 0,22 %, а при блестящем анодировании – не более 0,15 %. Для блестящего анодирования алюминиевых профилей лучше всего подходит сплав 6463.

декоративное анодирование алюминия

Декоративное анодирование – это анодирование для получения декоративного покрытия с однородным или эстетически привлекательным внешним видом, как основной характеристикой. Этот вид анодирования также применяется для алюминиевых изделий, в том числе, профилей для применения внутри зданий, но, как правило, в ограниченном объеме и по специальному заказу.

Для декоративного анодирования, в том числе, для достижения особенно однородного внешнего вида, могут применяться специальные алюминиевые сплавы. Эти сплавы производят с помощью специальных технологий, которые обеспечивают им узкие пределы химического состава, минимум примесей и инородных включений, а также повышенную однородность микроструктуры.

Производство декоративного анодирования связано с повышенными затратами на обеспечение качества поверхности и поэтому обычно стоит дороже, чем обычное архитектурное анодирование.

Влияние легирующих элементов

Легирующие элементы алюминиевых сплавов влияют на внешний вид анодированных профилей следующим образом:

• Железо. Снижает блеск анодированной поверхности. Повышенное отношение содержания железа к содержанию кремния приводит к возникновению темных полос.
• Кремний. Снижает однородность внешнего вида («облачность»), когда находится в сплаве в свободном состоянии.
• Медь. Повышает блеск анодированной поверхности.
• Марганец. При содержании до 1 % может давать различные оттенки анодированной поверхности.
• Цинк. При повышенном содержании может давать анодированной поверхности «мраморный» вид.

Промышленное анодирование алюминиевых профилей

Информация для оформления заказа

При заказе анодированных профилей между заказчиком и исполнителем должны быть согласованы следующие позиции [3]:

• Условия эксплуатации анодированного изделия.
• Алюминиевый сплав и его состояние в изделии.
• Расположение значащих (видимых) поверхностей на изделии.
• Требуемая толщина анодного покрытия.
• Расположение и размеры следов контакта на анодированном профиле.
• Тип подготовки поверхности профилей перед анодированием и пределы различий внешнего вида готовых профилей.
• Цвет анодированного профиля и максимальные пределы различия оттенков цвета.
• Метод наполнения пор анодного покрытия.

Качество исходного материала

Металл профилей, которые поступают для анодирования, должен иметь достаточный уровень качества, чтобы обеспечивать требования заказчика к внешнему виду анодированных изделий на видимых поверхностях. В случае сомнений в том, что процесс подготовки поверхности и анодирования сможет скрыть такие дефекты, как, например, следы матрицы, необходимо проводить пробные обработки образцов и оценку достигнутого уровня качества анодированной поверхности.

Класс толщин

Анодные покрытия подразделяются на классы толщины. Каждый класс задает минимальную среднюю толщину и минимальную толщину в каждой точке поверхности. Для архитектурного анодирования применяют четыре класса толщины:

• Класс 10: минимальная средняя толщина – 10 мкм, минимальная толщина в любом месте поверхности – 8 мкм.
• Класс 15: соответственно 15 мкм и 12 мкм:
• Класс 20: соответственно 20 мкм и 16 мкм;
• Класс 25: соответственно 25 мкм и 20 мкм.

Подготовка поверхности

Вариантами подготовки поверхности могут быть, например, шлифование, химическое осветление, щелочное травление.

Цвет

Допустимые различия цвета указываются с помощью эталонов, которые согласованы между заказчиком и производителем. Два эталона представляют собой согласованные пределы заданного цвета в партии анодированных профилей: самый темный и самый светлый.

Контроль внешнего вида анодированной поверхности

Включает:

• контроль дефектов поверхности;
• контроль текстуры и цвета

Если анодированное изделие предназначено для эксплуатации при естественном освещении, то его поверхность осматривают при естественном рассеянном свете, при этом источник света должен находиться сзади контролера.

Если анодированное изделие предназначено для эксплуатации при искусственном освещении, то осмотр поверхность осматривают при искусственном освещении, при этом источник рассеянного света должен находиться выше и сзади контролера.

Контролю внешнего вида подвергаются только видимые (значимые) поверхности профилей.

Контроль дефектов поверхности

Дефекты поверхности

К дефектам поверхности анодированного профиля относятся такие отклонения от однородности ее внешнего вида, как отметины, царапины, вмятины, следы коррозии, потертости, следы сварки, полосы, задиры и темные пятна.

Анодированные профили должны осматриваться с расстояния, которое должно быть согласовано между заказчиком и исполнителем. При отсутствии таких договоренностей применяются следующие расстояния:

для архитектурного анодирования:

• 3 м – для изделий, которые предназначены для эксплуатации снаружи и к которым наблюдатель может приблизиться на расстояние до 5 м;
• 5 м – для других наружных изделий.

для декоративного анодирования:

• 2 м

Контроль текстуры и цвета

При сравнительной оценке текстуры и цвета анодированной поверхности эталоны и изделия должны располагаться в одинаковой плоскости и в одинаковом направлении обработки, например, направлении экструзии.

Сравнение текстуры и цвета профилей в партии производят с того же расстояния, что и при контроле поверхностных дефектов.

Сравнение текстуры и цвета профилей с согласованными образцами производят с расстояния:

• 1 м – для архитектурного анодирования;
• 0,5 м – для декоративного анодирования.

заключение

Таким образом, задание и согласование технических требований при производстве анодированных профилей является непростым делом. Вместе с тем, четкое и ясное документальное согласование всех возможных спорных вопросов является важным как для строителей, так и для производителей анодированных профилей. Строителей это избавит от поставки продукции, которая не соответствует их требованиям, а производителей – от необоснованных претензий к их качеству.