Qu'est-ce que l'aluminium anodisé ? Aperçu complet du processus

L'aluminium anodisé a été documenté pour la première fois au début des années 1920, lorsque le processus contribuait à protéger les hydravions contre la corrosion par l'eau salée. Depuis, cette technique a été utilisée dans de nombreuses autres applications dans diverses industries. 

L'aluminium anodisé est un alliage d'aluminium qui a subi anodisation processus pour créer une surface résistante à la corrosion, durable et esthétique. Lorsqu’on le compare à l’aluminium ordinaire, il offre de nombreux avantages remarquables.

Qu'est-ce que l'aluminium anodisé ? Comment l’aluminium est-il anodisé ? Quels sont les avantages et les applications de l’aluminium anodisé ? Vous trouverez les réponses à ces questions et bien plus encore dans cet article.

Qu'est-ce que l'aluminium anodisé ?

L'aluminium anodisé est un aluminium qui a subi un processus d'anodisation, ce qui donne une surface robuste, résistante à la corrosion et visuellement attrayante. Grâce à une méthode électrochimique dans plusieurs réservoirs, une couche anodique se forme sur le aluminium surface. Cela garantit qu’il reste intact sans s’écailler, s’écailler ou s’écailler. Ce processus multiplie par trois la dureté de l'aluminium par rapport à l'aluminium standard tout en le rendant 60 % plus léger que le cuivre et l'acier inoxydable.

Le processus d'anodisation intègre une couche d'oxyde d'aluminium stable au substrat sous-jacent, améliorant ainsi la résistance et la durabilité de l'aluminium. Cette couche ajoutée est poreuse, ce qui la rend adaptée à l'application de peintures, lubrifiants, colorants et adhésifs. Cela offre à l’aluminium anodisé une finition distinctive, durable et esthétique.

De même, il améliore la résistance à la corrosion et à l’usure dans des conditions environnementales difficiles. De plus, l'anodisation ne compromet pas la recyclabilité de l'aluminium. Elle est même considérée comme plus écologique que la galvanoplastie et la pulvérisation. Si vous vous demandez comment anodiser l'aluminium, voici une explication détaillée.

Le processus d'anodisation de l'aluminium

Le processus d'anodisation de l'aluminium implique une oxydation contrôlée. Il utilise un bain d'électrolyte acide avec un courant électrique continu fourni aux anodes et aux cathodes. Lors de l'anodisation, les pièces en aluminium font office d'anode. D'autre part, une plaque ou une tige cathodique contribue à la partie négative du circuit électrique dans le kit d'anodisation de l'aluminium. Cette tige est en platine, en plomb, en acier inoxydable ou en carbone. 

L'application d'une tension entraîne la perte d'ions positifs de la pièce en aluminium. En conséquence, il attire les ions négatifs, ce qui entraîne la formation d’une couche d’oxyde d’aluminium à la surface. Ce procédé est couramment appliqué à l'aluminium. Cependant, les métaux non ferreux tels que le titane, le magnésium, le zinc et les plastiques conducteurs peuvent également subir une anodisation. Les métaux ferreux comme l'acier au carbone ne conviennent pas en raison de la formation d'oxyde ferreux ou de rouille. 

Les opérations d'anodisation peuvent être réalisées par lots ou en continu. L'anodisation par lots consiste à placer des pièces dans un rack et à les immerger dans une série de bains. Cette méthode est utilisée pour les pièces moulées, les ustensiles de cuisine et les pièces usinées pliées. D'autre part, le matériau pré-laminé est déroulé en anodisation continue ou en bobine. Cela lui permet de progresser continuellement à travers les étapes du processus. Une fois terminé, le matériau est enroulé et expédié au client. L'anodisation continue convient pour inclure des fils, des feuilles, des plaques et des feuilles.

Étapes de l'anodisation de l'aluminium

Le processus d’anodisation de l’aluminium se déroule en quatre étapes différentes :

Étape 1 : Prétraitement

L’étape de prétraitement impacte directement l’apparence et la qualité de la pièce anodisée finale. Cette phase implique l'élimination des contaminants tels que la saleté et la graisse de la surface de la pièce en aluminium brut. Ce processus de retrait élimine les obstacles potentiels et corrige les imperfections mineures de la surface. 

De plus, les processus d’usinage, comme la découpe, le perçage et le soudage, doivent précéder cette étape. Le prétraitement peut être exécuté par des méthodes chimiques ou mécaniques.

• Prétraitement chimique : Le prétraitement chimique consiste à utiliser des solutions chimiques pour éliminer la saleté, la graisse et les oxydes de surface. Ce procédé comprend des agents désoxydants et une étape de gravure ou d'avivage. La gravure utilise des substances comme l'hydroxyde de sodium ou le phosphate trisodique pour créer une finition mate. L'avivage produit une finition miroir ou brillante en aplatissant et en lissant les défauts de surface à l'aide d'acide phosphorique ou nitrique.
• Prétraitement mécanique : Lors du prétraitement mécanique, des procédures telles que le polissage abrasif, le grenaillage et le sablage sont utilisées pour améliorer la surface de la pièce en aluminium. Le grenaillage et le sablage améliorent la dureté, la résistance à la fatigue et l’adhérence du revêtement.

Étape 2 : Électrolyse

Le cœur d’une opération d’anodisation est le processus d’électrolyse. Durant cette étape, la pièce en aluminium est immergée dans un bain de solution électrolytique contenant des ions chargés positivement et négativement. Ceci est suivi par la connexion de la pièce en aluminium et de la cathode aux bornes positives et négatives de l'alimentation CC, respectivement. 

Ce processus induit une charge positive sur la pièce en aluminium à mesure que les électrons sont retirés. Ces électrons traversent le bain électrolytique jusqu’à l’interface cathodique, où ils réagissent avec les ions hydrogène pour produire de l’hydrogène gazeux. Simultanément, les cations aluminium à la surface réagissent avec l'eau pour former une couche d'oxyde d'aluminium (Al₂O₃). 

Étape 3 : Film d'oxyde barrière

Un film d'oxyde barrière se forme à la surface de la pièce en aluminium dans une solution neutre, comme des compositions de phosphate, de borate d'ammonium ou de tartrate. L'oxyde d'aluminium est insoluble dans ces solutions. Ce film durable et non réactif protège l'aluminium sous-jacent des facteurs environnementaux. L'épaisseur du film d'oxyde barrière dépend de la tension entre l'anode et la cathode. Une limite de tension maximale permet d'éviter les réactions secondaires telles que les étincelles, le dégagement d'oxygène et l'oxydation des solutés.

Étape 4 : Film d'oxyde poreux

Un film d'oxyde poreux se développe à la surface lorsqu'il est cultivé dans une solution acide diluée (teneur en acide d'environ 10 %). L'acide sulfurique est couramment utilisé dans les bains électrolytiques acides. Cependant, les machinistes effectuent également l'anodisation dans l'acide phosphorique, l'acide chromique, l'acide oxalique et divers autres mélanges d'acides. Cette solution acide peut maintenir une concentration élevée de molécules d'oxyde d'aluminium.

Côté anode, la réaction conduit à la formation d’un film barrière d’oxyde d’aluminium. Lorsque le courant circule à travers le bac en aluminium anodisé, il se concentre sur les points faibles et réactifs, créant ainsi un film très poreux. Les oxydes d'aluminium retirés des pores se dissolvent dans la solution acide.

L'épaisseur du film est directement liée à la tension et à la durée de l'électrolyse. Une tension plus élevée et des durées plus longues entraînent une structure creuse en forme de colonne plus profonde et des films d'oxyde plus épais. Les dimensions des pores, en revanche, sont influencées par la température, la tension du bain et la concentration en acide.

Types courants de processus d'anodisation de l'aluminium

Il existe trois principaux types de processus d'anodisation de l'aluminium selon la spécification MIL-A-8625. Ils produisent des propriétés variables.

Anodisation de type I (anodisation à l'acide chromique)

Le processus d'anodisation de type I crée une fine couche sur les pièces en aluminium à l'aide d'acide chromique. Le revêtement atteint jusqu'à 0.0001 pouces. Bien qu'il soit le plus fin des trois types principaux, le type I améliore la résistance à la corrosion des composants. Ce type apparaît nettement plus gris et absorbe moins la couleur une fois teint. Ce n’est peut-être pas la meilleure option pour une finition décorative. 

Cependant, l'anodisation chromée teinte en noir peut servir de revêtement protecteur non réfléchissant sur les boîtiers de composants optiques. Il semble plus léger que l’anodisation noire sulfurique traditionnelle. Les caractéristiques de l'anodisation de type I comprennent :

• Excellent choix pour les exigences de tolérance strictes
• Il offre un revêtement non conducteur
• Bon pour créer du lien
• Convient à la teinture noire de l'aluminium anodisé, mais d'autres couleurs peuvent ne pas être pratiques
• Un bon choix pour les pièces et assemblages soudés

Les applications de l'anodisation de type I sont

• Pièces aérospatiales
• Pièces et assemblages soudés
• Pièces usinées avec précision
• Comme base d'apprêt/de peinture

Anodisation de type II (anodisation à l'acide sulfurique)

Le procédé à l'acide sulfurique est la méthode prédominante d'anodisation, produisant des films d'une épaisseur allant de 0.0002 à 0.001 pouces. Le revêtement obtenu présente une pénétration de 67 % dans le substrat et une augmentation de 33 % par rapport à la dimension initiale de la pièce. Cela le rend bien adapté aux applications nécessitant dureté et résistance à l’abrasion. 

Notamment, la nature poreuse des films d’acide sulfurique avant scellage est avantageuse pour créer des finitions colorées sur l’aluminium et ses alliages. L'absorption et le scellement efficaces des colorants par l'oxyde d'aluminium poreux empêchent la perte de couleur en service. Les couleurs d'aluminium anodisé disponibles incluent le rouge, le noir, le bleu, le brun coyote, le gris urbain, le vert et l'or. Les fonctionnalités incluent les éléments suivants :

• Relativement plus rentable que les autres types d'anodisation en ce qui concerne les produits chimiques utilisés, la consommation d'énergie et le temps requis pour obtenir l'épaisseur appropriée.
• Convient à une large gamme d'alliages
• Offre plus de dureté que l'anodisation de type I
• Donne un aluminium anodisé clair, permettant différentes couleurs de colorants
• Traitement des déchets plus facile que le type I

Les applications de ce type d'anodisation comprennent : 

• Composants optiques
• Composants pour les opérations militaires
• Matériel mécanique
• Boîtiers électroniques

Anodisation de type III (anodisation dure)

Bien que l'anodisation dure utilise généralement un électrolyte à base d'acide sulfurique, elle diffère considérablement de l'anodisation à l'acide sulfurique. Il produit une couche anodisée sensiblement plus épaisse et plus dense, dépassant 0.001 pouce. Il offre un revêtement plus dur, plus épais et plus durable que l'anodisation de type II. 

Cette méthode est donc destinée aux composants en aluminium confrontés à des environnements corrosifs ou à forte usure. De plus, l’aluminium anodisé dur est précieux lorsqu’une isolation électrique supérieure est nécessaire. Sa capacité à se développer jusqu'à plusieurs millièmes dans certaines situations en fait une excellente option pour récupérer des composants endommagés ou mal usinés. Les fonctionnalités incluent :

• Augmente la résistance à l’usure et à la corrosion
• Compatible avec la teinture noire
• Convient aux pièces nécessaires aux applications coulissantes
• Revêtement non conducteur
• Finition plus dure que l'acier à outils 

Les candidatures incluent :

• Pistons
• Valves
• Pièces coulissantes
• Cames
• Mécanismes de charnière
• Engrenage
• Plaques isolantes
• Articulations pivotantes
• Boucliers anti-souffle

Voici un tableau comparatif des différents types d'anodisation disponibles. Cela vous aidera à choisir celui qui convient le mieux à vos applications.

Comment les couleurs sont ajoutées aux pièces en aluminium anodisé

Deux méthodes courantes pour introduire de la couleur dans l'aluminium anodisé sont la coloration électrolytique et la coloration par immersion.

Coloration électrolytique

La coloration électrolytique a été utilisée pour obtenir des couleurs vives pour les pièces en aluminium anodisé. Suite au processus d'anodisation, l'aluminium est immergé dans une solution contenant des sels métalliques pour initier la coloration. Le courant est fourni à l'aluminium anodisé avec des pores, ce qui amène les sels métalliques à remplir la base des pores du revêtement. 

La coloration et le ton résultants sont déterminés par les sels métalliques spécifiques utilisés. Par exemple, les sels de cuivre donnent une couleur rougeâtre. Cette méthode est souvent utilisée en raison de sa résistance aux rayons ultraviolets et de ses effets durables.

Coloriage par trempage

La coloration Dip offre une gamme diversifiée de couleurs. La pièce en aluminium fraîchement anodisée est dans un premier temps immergée dans une solution liquide contenant des colorants inorganiques ou organiques. Une fois que la couche poreuse a absorbé le colorant, la surface est rincée à l'eau pour éviter toute réaction ultérieure. Bien qu’elle offre plus d’options de couleurs, la méthode de coloration par trempage n’est pas résistante aux UV. Le résultat final peut s’estomper rapidement avec le temps.

Avantages de l'anodisation de l'aluminium

L'aluminium est largement utilisé en raison de ses propriétés avantageuses. Même s’il ne rouille pas, il reste sensible à d’autres facteurs comme l’usure. Voici quelques-uns des avantages de l’utilisation du processus d’anodisation sur les composants en aluminium.

Durabilité améliorée

Bien que l’aluminium soit intrinsèquement durable, le processus d’anodisation améliore la résistance de sa surface. L'aluminium anodisé développe une surface trois fois plus dure que l'aluminium standard et résiste à l'écaillage, à l'écaillage et au pelage. L'oxydation contrôlée pendant l'anodisation garantit que le matériau ne rouillera jamais et ne s'altèrera jamais. Cela en fait l’un des produits métalliques les plus résistants et polyvalents disponibles. De plus, la couche externe anodisée confère des propriétés isolantes, ce qui entraîne une conductivité électrique inférieure à celle du matériau d'origine.

Esthétique améliorée

L'aluminium anodisé possède un aspect esthétique qui améliore l'attrait visuel de n'importe quel article. Le métal anodisé présente une nouvelle couleur argentée brillante dans son état naturel. De plus, il peut être traité pour obtenir une finition brillante ou mate. De plus, les options de personnalisation permettent des textures uniques telles que le brossé, le ton galet ou le stuc, donnant à votre produit un aspect et une sensation distinctifs.

Plus d'options de couleur

La structure à pores ouverts de la couche anodique permet à l'aluminium anodisé d'être adapté pour correspondre à différentes couleurs de marque ou échantillons Pantone. Sa polyvalence s'étend à la reproduction de l'apparence de différents métaux sans risque de vieillissement. En raison des propriétés inhérentes de l'aluminium anodisé, la couleur choisie durera sans s'écailler, s'écailler ou s'écailler tout au long de la durée de vie du produit.

Option légère

L'aluminium anodisé est environ 60 % plus léger que l'acier inoxydable, le laiton ou le cuivre. Cette caractéristique réduit les coûts d’expédition et répond à divers défis de conception. L'aluminium anodisé est une solution polyvalente pour la création de biens de consommation ou d'architecture. Il offre une combinaison de légèreté, d’esthétique et de durabilité.

Rentable

L'aluminium anodisé, avec son rapport résistance/poids élevé, présente un coût global par pied carré inférieur à celui de matériaux comme l'acier, le bronze, le zinc, le cuivre et le laiton, tout en offrant le même impact visuel. Le statut de l'aluminium en tant que seul métal 100 % recyclable, associé au processus d'anodisation respectueux de l'environnement, contribue à réduire son coût global.

Applications pour l'anodisation de l'aluminium 

L'anodisation est un processus de finition de haute qualité et rentable largement utilisé dans diverses industries pour de multiples applications. Certaines industries qui utilisent l'anodisation de l'aluminium comprennent :

• Automobile
• Architecture
• Industrie aerospatiale
• Biens de consommation
• Secteurs de l'électroménager

Certaines applications spécifiques de cet incroyable processus incluent :

• Garnitures automobiles et cadres de vélo
• Coques de téléphone et étuis pour tablettes
• Matériel de cuisine et ustensiles de cuisine
• Panneaux de wagons
• Signalétique de magasin et vitres d'ascenseur
• Cache-conduits
• Luminaires
• Châssis de fenêtre
• Boîtiers électroniques

Conseils de conception pour l'anodisation de l'aluminium

L'anodisation de pièces en aluminium n'est peut-être pas trop compliquée, mais certaines astuces peuvent faciliter le processus. Voici quelques conseils essentiels pour vous accompagner dans la démarche.

Considérez les tolérances

Lorsque vous optez pour le procédé d'anodisation sur votre composant en aluminium, notez que cela ajoute une certaine épaisseur à la pièce. Cette épaisseur supplémentaire peut avoir un impact marginal sur les tolérances. Envisagez les options d'anodisation de type I ou de type II si des tolérances serrées sont cruciales. En outre, vous devez prendre en compte la couche supplémentaire lors de la phase de conception.

Coins et bords

Lorsque vous utilisez le processus d'anodisation, assurez-vous que tous les coins et bords de votre pièce ont un rayon d'au moins 0.5 mm. De plus, la conception des pièces doit éviter d’incorporer des bavures. Ces considérations de conception sont essentielles pour éviter la surchauffe ou la brûlure de la pièce causée par une concentration élevée de courant électrique.

Envisagez d'autres finitions

L'anodisation, étant un processus électrochimique, diffère du sablage ou du polissage. Il se peut qu’il n’élimine pas toutes les marques de machine ou rayures sur la surface d’une pièce usinée en aluminium. Envisagez le sablage aux billes, le polissage ou un autre processus de finition mécanique avant l'anodisation si une finition de surface uniforme est nécessaire. L'anodisation contribue à lisser la surface de la pièce.

Considération de couleur

Lorsque vous déterminez la couleur souhaitée, n'oubliez pas que les différents métaux et alliages réagissent différemment aux composés colorants et aux paramètres de coloration. Pour colorer des pièces ou des produits en aluminium, anodisez-les en petits lots. Cette pratique améliore l’uniformité des couleurs.

Conclusion

L'anodisation est un processus de fabrication crucial. Cela consiste à immerger les composants en aluminium dans des solutions électrolytiques et des bains chimiques. Il garantit la production de produits finaux de meilleure qualité et de meilleure qualité. De nombreuses industries utilisent l’aluminium anodisé pour leurs produits en raison de ses nombreux avantages. 

Nous avons exploré la signification de l'anodisation et comment vous pouvez anodiser l'aluminium. Vous devriez être prêt pour votre prochain projet. Chez Zintilon, notre service professionnel d'anodisation de l'aluminium offre une valeur optimale grâce à des processus de qualité supérieure, des délais d'exécution rapides et des prix compétitifs. N'hésitez pas à nous contacter pour obtenir des conseils d'experts sur différents services de finition de surface pour améliorer votre prototypes et les pièces.