Анодиране срещу химическо никелиране за прецизни алуминиеви корпуси: компромиси по размери, корозия, износване и цена

Започнете от размерния бюджет: колко от покритието расте навън

Първото нещо за изясняване е дали вашите прецизни елементи изобщо могат да погълнат покритие, растящо навън. Анодирането е конверсионен процес: оксидът расте частично навътре в алуминия и частично навън от него, така че само около половината дебелина на покритието се добавя към повърхнината^1,3,9.

Химическото никелиране е процес на отлагане, така че практически цялата дебелина на покритието седи върху повърхнината³. Тази разлика задава предварителното допускане при обработката.

Покритие от анодиране Тип III с 25 µm добавя приблизително 12.5 µm на повърхност, докато същите 25 µm EN добавят пълните 25 µm на повърхност^1,3,9.

Ако вашият корпус носи отвор с пресседанка, легло на лагер или съпрягаща повърхнина, задържана при строг общ толеранс, допускането за EN е два пъти по-голямо от това за анодиране при същото номинално покритие, а обработеният размер трябва да се отмести съответно. Диапазоните на дебелина също се различават и те ограничават колко бюджет отделяте.

Анодирането Тип II обикновено се цитира при 5-25 µm, а Тип III при 25-75 µm, докато EN обхваща 5-75 µm с цитуемите 12-25 µm, когато размерната прецизност има значение^3,18.

Горният край на диапазона на Тип III се оспорва между източниците, затова приемете точния таван за нещо, което да потвърдите с галваничния цех, а не за фиксирано число. Отворите и резбовите елементи обикновено се обработват чрез маскиране по време на анодирането или чрез обработка след покритието, което премахва изцяло нарастването върху тези елементи¹.

Ако корпусът ви има критични вътрешни резби, решете сега дали ще бъдат маскирани или нарезани след финиша, защото този избор променя чертежа и маршрута.

Съобразете финиша с корозионната и износващата натовареност, която повърхността трябва да издържи

След като размерният бюджет е уреден, следващият въпрос е какво повърхността трябва да издържи. Анодирането защитава чрез изграждане на оксид, който съпротивлява едновременно на корозия и износване, но двете свойства се противопоставят едно на друго чрез уплътняването.

Уплътняването затваря порите, които иначе биха поглъщали замърсители, и именно то носи корозионната защита, за която покритието е зададено¹. Същото уплътняване сваля твърдостта на Тип III от приблизително 500 HV неуплътнена до около 380 HV уплътнена и намалява абразивната устойчивост с около 60%^20,24.

Този компромис е вписан в ръководещата спецификация: MIL-PRF-8625F с изменение 2, точка 3.8.2, постановява, че Тип III не бива да бъде уплътняван, когато максималната устойчивост на износване е основната функция²⁴.

Така изискване „Тип III, уплътнено“ върху плъзгаща се износваща повърхност ще изпълни изискването за соляна мъгла и ще провали натовареността по износване върху същия детайл²⁴. Ако плъзгащото износване е тесното място, уплътняването се отпада или вместо него се добавя сухофилмово смазване²⁰.

Стойностите за твърдост на двата финиша се застъпват и се съобщават по различни скали, затова сами по себе си не подреждат финишовете. Анодирането Тип III се съобщава при 400-500 HV, докато EN се съобщава при 500-620 HK100 след отлагане и на 850 HK100 или повече след термична обработка^3,18,20,29.

Уплътненият Тип III стои близо до 380 HV²⁰. Корозионната производителност е мястото, където трябва внимание с доказателствата.

Уплътненото анодиране Тип II съобщено изпълнява минимум от 336 ч соляна мъгла съгласно MIL-PRF-8625F, а Тип III съобщено е над 2,000 ч в едно сравнение^3,21,28.

Часовете соляна мъгла за EN не са фиксирани от ASTM B733-22 — те се задават от чертежа — така че няма сравнима стойност за EN, с която да претеглите числата за анодиране³. Попитайте галваничния цех колко часа соляна мъгла ще сертифицира за зададената от вас дебелина EN и приемете това за числото за сравнение.

Изключете финиш, който сплавта или геометрията не могат да поддържат

Преди да офертирате някой от двата финиша, проверете основата и геометрията, защото някои комбинации се провалят изцяло или носят риск, специфичен за сплавта. Анодирането е ограничено до права видимост от пътя на тока и „гладува“ вътре в дълбоки напречни отвори, докато EN покрива вътрешни отвори и затворени джобове равномерно^3,21,22.

Високосилициевите леяни сплави се провалят при анодиране, а две валцувани сплави носят собствени ограничения.

• ✓Потвърдете сплавта: 6061, 2024 и 7075 могат да се анодират; A380 и A356 високосилициеви отливки се провалят при анодиране.
• ✓Ако сплавта е 2024-T3 с мед над 2%, твърдостта на Тип III спада под прага за износване по Taber съгласно MIL-PRF-8625F.
• ✓Ако сплавта е 7075-T6 и Тип III надхвърля 50 µm, острите ъгли рискуват напукване по ръба; прилага се фаска 0.3-0.5 mm.
• ✓Ако корпусът има напречно пробити канали или затворени джобове, по-дълбоки от 3× диаметър, очаквайте анодирането да „гладува“, а EN да покрие равномерно.
• ✓Ако сплавта е 7075 и избирате EN, предвидете активиране, цинкатна обработка, галванизиране и контрол на дебелината.
• ✓Ако сплавта е 2011, не очаквайте анодиран финиш с козметично качество.

Проверете дали корпусът трябва да провежда

Ако корпусът носи път за заземяване или екран EMI/RFI, анодирането се изключва. Анодираният слой е изолиращ оксид и прекъсва екранирането и пътя за заземяване^3,17,21,22.

Диелектричната якост се съобщава при 250-400 V/mil за Тип II и 500-800 V/mil за Тип III, което е полезно, когато искате електрическа изолация, но фатално, когато имате нужда от непрекъснатост²⁸.

Химическото никелиране е проводимо, а нискофосфорният вариант Тип II (1-3% P) е този, който се задава, когато проводимостта трябва да бъде запазена за път за заземяване^3,21. Един доставчик препоръчва EN съгласно ASTM B733-22 Тип II нискофосфорно за шасита с EMI екраниране именно по тази причина²¹.

Ако имате нужда от проводимост, но не и от устойчивост на износване, тънко проводимо конверсионно покритие е по-леката алтернатива — добавя 0.5-2 µm и е проводимо, така че едва докосва размерния бюджет¹⁷.

Това е различен финиш от двата в това сравнение, но е опцията, към която да се насочите, когато проводимостта е единственото твърдо изискване.

Съпоставете изискването за външен вид с избрания финиш

Цветът стеснява избора повече, отколкото повечето чертежи признават. Анодирането Тип II приема широк диапазон от багрила, така че прозрачният, черният и персонализираните цветове са налични^3,21.

Тип III е ограничен до тъмни и естествени тонове, защото неговите плътни, малки пори не могат да поглъщат светлите багрила^3,28. Химическото никелиране е естествен никел, който потъмнява със следващо чернение, но не предлага диапазон от боядисани цветове³.

Ако корпусът ви се нуждае от светъл или персонализиран цвят върху износваща повърхност, избирате между покритие Тип II, което може да не понесе натовареността по износване, и покритие Тип III, което не може да поеме цвета.

Този конфликт си заслужава да бъде разрешен, преди чертежът да бъде пуснат, защото обикновено означава разпределяне на финиша по повърхнини, вместо избор на един за целия корпус.

Бюджетирайте с относителна цена и попитайте галваничния цех какво я определя

Източниците дават само относителна цена, а не цена на парче. Анодирането Тип II се поставя при ниска относителна цена, докато анодирането Тип III и EN се поставят и двете при средна до висока относителна цена³.

Едно сравнение поставя Тип III на 2-3× цената на Тип II, приписвайки го на по-ниската температура на ваната и по-дългия цикъл²⁸. Цената на EN се повишава допълнително при 7075, защото тази сплав се нуждае от активиране, цинкатна обработка, галванизиране и контрол на дебелината³⁰.

Маскирането и етапирането добавят цена върху базовия процес: един етапиран анодирационен процес е носел надценка от 35% спрямо стандартното анодиране, компенсирана от 50% намаление на труда при сглобяване²³.

Понеже нито един източник не публикува цена на парче, оснастка, накачване, маскиране или минимални партидни такси, полезният ход е да попитате галваничния цех кои от тези позиции се отнасят за вашия корпус и как зададената от вас дебелина ги променя. Дебелината е лостът, който контролирате: тя задава едновременно размерното допускане и времето за обработка.

Какво да напишете върху чертежа и какво да поискате от галваничния цех да сертифицира

Източниците установяват приложимите спецификации, но не и производствените срокове, наличността на процеса или особеностите на сертификация NADCAP/MIL-C-26074, затова те трябва да бъдат проверени с доставчика, а не предполагаеми. Използвайте форматите на изискванията по-долу и изисквайте сертификатите, които им съответстват.

• ✓Пишете пълното изискване, а не съкращение: анодиране съгласно MIL-PRF-8625F с изменение 2, Тип и Клас, дебелина с толеранс и бележки за маскиране.
• ✓За EN задайте ASTM B733-22 с Типа, SC и Класа, и посочете минималната дебелина.
• ✓Маркирайте местата за накачване върху 2D отпечатъка, така че контактните точки на анодирача да паднат върху некритични повърхнини.
• ✓Посочете дали Тип III е уплътнено или неуплътнено, и защо — уплътняването разменя износването за корозия.
• ✓Изисквайте Сертификат за съответствие, обхващащ спецификацията на финиша и измерената дебелина.
• ✓Поискайте от галваничния цех да сертифицира часове соляна мъгла за зададената от вас дебелина EN, тъй като ASTM B733-22 не ги фиксира.
• ✓Попитайте дали галваничният цех притежава одобренията NADCAP или MIL-C-26074, които вашата програма изисква — източниците не установяват това.

Къде източниците се разминават и какво да проверите, преди да пуснете чертежа

Три стойности в това сравнение се съобщават по различен начин от различните източници. Никоя от тях не променя решението по-горе, но всяка си заслужава да бъде потвърдена с вашия галваничен цех, преди чертежът да бъде пуснат, защото числото, което напишете върху отпечатъка, е това, по което цехът ще строи.

What the sources do not establish

• Нито един източник не дава таблица с въздействието върху толеранса за конкретни прецизни елементи (изместване на диаметъра на отвора, задълбочаване на резбата) за нито един от двата финиша.
• Нито един източник не дава сравними часове соляна мъгла по ASTM B117 за химическо никелиране върху алуминий, така че двата финиша не могат да бъдат подредени по корозия от тази доказателствена база.
• Нито един източник не дава директни данни от изпитвания за абразия по Taber или задир, сравняващи анодиране Тип III и EN върху един и същ алуминиев субстрат.
• Нито един източник не дава цена на парче, разход за оснастка или захващане, разход за накачване, разход за маскиране или минимални партидни такси за нито един от финишовете.
• Нито един източник не дава данни за междукристален атак или образуване на мехури за нито един финиш върху конкретни алуминиеви сплави.
• Нито един източник не дава стойности за топлопроводимост на нито един от финишовете.
• Нито един източник не разглежда партидната съгласуваност на цвета за нито един от финишовете.
• Нито един източник не дава производствени срокове, наличност на процеса или особености на сертификация NADCAP/MIL-C-26074 за нито един от финишовете.