Twardość i wytrzymałość anodowania twardego

Anodowanie twarde aluminium to proces, który umożliwia wytworzenie na powierzchni materiału warstwy tlenku glinu o twardości i odporności na zużycie wyższych niż w przypadku anodowania naturalnego lub architektonicznego.

Wynika to z faktu, że warstwa uzyskana w procesie anodowania twardego ma większą grubość i powstaje przy zastosowaniu innych parametrów procesu, takich jak temperatura elektrolitu do anodowania, która w anodowaniu twardym wynosi około 0 °C, wobec 20 °C w anodowaniu architektonicznym. W ten sposób otrzymuje się twardą powłokę odporną na zużycie, odpowiednią do różnych zastosowań.

Twardość

Jak wspomniano wcześniej, anodowanie twarde charakteryzuje się wysoką twardością, która zależy od zastosowanego stopu aluminium. Na ogół twardość warstw uzyskiwanych w procesach anodowania twardego mieści się w zakresie od 280 do 500 HV, w zależności od wybranego stopu. Na przykład stopy aluminium serii 6000 są szczególnie odpowiednie do uzyskiwania warstw anodowania twardego o wysokiej twardości, natomiast stopy serii 2000, ze względu na zawartość miedzi, osiągają niższe wartości twardości, około 280 HV. Stopy serii 7000 plasują się pośrodku i mogą osiągać twardość około 350 HV.

Aby orientacyjnie porównać wartość wyrażoną w HV ze skalami HRC i HB, należy skorzystać z internetowego konwertera twardości .

Odporność na zużycie

Odporność na zużycie powłok uzyskiwanych w procesie anodowania twardego jest właściwością ściśle powiązaną z twardością warstwy. Im wyższa twardość, tym większa odporność na zużycie. Do pomiaru odporności na zużycie twardych powłok anodowych powszechnie stosuje się test odporności na ścieranie Taber Abraser, polegający na ścieraniu próbki za pomocą kół ściernych. Odporność na ścieranie oblicza się na podstawie ubytku masy próbki określonego przez porównanie jej masy przed testem i po nim, przy czym test obejmuje 10 000 cykli ścierania.

Na podstawie wyników uzyskanych w teście Taber Abraser stopy aluminium serii 6000 wykazują najwyższą odporność na ścieranie, a za nimi plasują się stopy serii 7000. Natomiast stopy serii 2000 charakteryzują się najniższą odpornością na zużycie. W przypadku najbardziej odpowiednich stopów anodowanie twarde jest sprawdzonym rozwiązaniem dla komponentów aluminiowych narażonych na ruch ślizgowy, tarcie i wielokrotny kontakt. Rezultat zależy od stopu, grubości warstwy oraz warunków eksploatacji komponentu.

Zastosowania wymagające odporności na zużycie

Oprócz zapewniania wysokiej odporności na korozję procesy anodowania twardego stosuje się w celu zwiększenia odporności stopów aluminium na zużycie.

W motoryzacji anodowaniu twardemu często poddaje się na przykład komponenty mechaniczne, takie jak korpusy zaworów, trzpienie i pływaki, które podczas użytkowania mogą być narażone na tarcie i ścieranie. Dzięki twardości i odporności na zużycie powierzchni anodowanej komponenty te cechują się większą trwałością. W branży rowerowej anodowanie twarde stosuje się na przykład na tarczach mechanizmu korbowego, aby zapewnić im odporność na ścieranie powodowane przez przesuwający się łańcuch. Ponadto w sektorze maszyn przemysłowych anodowaniu twardemu często poddaje się wałki transferowe maszyn drukarskich lub pakujących, aby ograniczyć zużycie wynikające z tarcia o papier lub inne materiały. Również w przemyśle tekstylnym różne elementy poddaje się anodowaniu twardemu, aby były odporne na zużycie spowodowane tarciem o inne części lub o włókna tekstylne.

Podsumowanie

Podsumowując, anodowanie twarde jest obróbką powierzchniową, która pozwala nadać stopom aluminium twardość i odporność na zużycie wyższe niż w przypadku anodowania naturalnego lub architektonicznego. Twardość twardych powłok anodowych zależy od zastosowanego stopu aluminium, ale zazwyczaj mieści się w zakresie od 280 do 500 HV. Odporność na zużycie, mierzona testem Taber Abraser, zależy od wybranego stopu i warunków zastosowania: stopy serii 6000 i 7000 zapewniają zazwyczaj najlepsze wyniki, natomiast w przypadku serii 2000 wartości są niższe. Dla komponentów aluminiowych narażonych na tarcie i ścieranie anodowanie twarde stanowi zatem skuteczne i sprawdzone rozwiązanie.

Anodowanie twarde jest stosowane w różnych sektorach przemysłu, takich jak motoryzacja, branża rowerowa, sektor maszyn przemysłowych i przemysł tekstylny, w celu zwiększenia trwałości i odporności na zużycie komponentów narażonych na tarcie i ścieranie. W ten sposób anodowanie twarde stanowi skuteczne rozwiązanie służące poprawie właściwości użytkowych i trwałości wielu produktów.

Ing. Giacomo Bordiga

Quality Manager & Materials Engineer

Inżynier materiałowy z ponad 15-letnim doświadczeniem w metalowych obróbkach powierzchniowych. Specjalizuje się w niklowaniu chemicznym, anodowaniu oraz systemach zarządzania jakością ISO 9001 i IATF 16949.