Выпрямители тока для электрохимического окрашивания анодированных алюминиевых профилей

Когда речь идёт об окрашивании металлических поверхностей, то обычно рассматривают два варианта – с использованием красящих веществ (обычное окрашивание) и на основе электрохимических технологий, когда изменение цвета металла добиваются за счёт различных процессов, происходящих на его поверхности.

          И если первый метод обычно используется для изделий, допускающих повторную перекраску, например, деталей кузова автомобилей, то второй – для «окончательной» окраски, когда цвет изделия менять уже не планируется. Также существенной разницей является «палитра» цветов – с помощью красителя можно получить практически любой цвет с необходимой яркостью и степенью глянца или матовости, в то время как электрохимическое окрашивание предоставляет куда более скромный спектр цветовых возможностей.

          Хорошим примером электрохимического окрашивания можно назвать обработку алюминиевых изделий – как небольших заготовок, так и крупной прокатной продукции типа профилей, в том числе уже прошедших процесс анодирования. На рассмотрении этого процесса мы и остановимся подробнее.

          В целом, процесс электрохимического окрашивания во многом повторяет процесс обычного анодирования и выглядит следующим образом:

1)      Окрашиваемые профиля подвергают предварительной обработке – чистке, шлифовке, обезжириванию и протравливанию. Чем качественнее выполнен этот этап, тем более надежным и качественным будет покрытие.

2)      Профиля крепятся на специальные кронштейны-навески, которые могут иметь различную форму и тип крепления, но всегда позволяют обрабатывать одновременно до нескольких десятков профилей.

3)      Навески погружаются в гальваническую ванну с раствором электролита. В данном случае в роли «красителя» выступает металл, поэтому подходящий раствор выбирается исходя из нужного цвета. Например, добавление олова в различной концентрации даёт цвет от светлой бронзы до чёрного, а медь позволяет придать профилям оттенки красного цвета.

4)      В зависимости от требований к цвету покрытия, его твёрдости и износостойкости, а также толщине – выставляются параметры токов, напряжений, а также времени воздействия. После завершения процесса изделия извлекаются из раствора электролита и промываются.

Как видно, процесс ничем не отличается от обычного анодирования, кроме состава электролита и других режимов токов-напряжений, которые обеспечиваются выпрямителями.

Например, составы для цветного анодирования бывают нескольких типов, отличающихся по количеству компонентов электролита (как правило, от одного до трёх), а также по компонентам состава – на основе щавелевой или сульфосалициловой кислоты с добавлением других кислот (малеиновая, серная, винная и т. д.). В этом случае используется постоянный ток, а покрытия получаются очень стойкими к световому воздействию. Недостаток технологии в ограниченном наборе цветов и достаточно высоком (60 В и выше) напряжении постоянного тока, что делает окрашивание дорогим с точки зрения энергозатрат.

Альтернативой служит использование переменного тока для окрашивания уже анодированных в обычном сернокислом электролите изделий. В этом случае окрашивание происходит с добавлением в электролит солей различных металлов (меди, олова и других).

При окрашивании переменным током параметры процесса могут сильно варьироваться в зависимости от нужного цвета и его «насыщенности», но диапазон используемых напряжений достаточно низкий – от 10 до 30 В, а время окрашивания составляет от двух минут до получаса, что гораздо ниже, чем при использовании постоянного тока.

Но можно сказать, что окрашивание профилей с помощью как постоянного, так и переменного тока – это как раз тот случай, когда «дьявол кроется в деталях» – в нашем случае, это постоянство цвета. В самом деле, было бы странно, если бы цвет серийных изделий отличался от партии к партии или, хуже того, в рамках самой партии. И решить задачу цветопостоянства бывает непросто, поскольку приходится учитывать много факторов, некоторые из которых могут показаться неочевидными. Ключевыми моментами цветовой стабильности являются:

ü Качественная подготовка изделий. Поскольку мы говорим об окрашивании уже анодированных профилей, обычно на этом этапе проблем не возникает, если анодирование было проведено качественно и со всей необходимой предварительной обработкой. Если пренебречь этим, то запросто можно получить «пятнистую» окраску.

ü Отслеживание рабочего состояния гальванической ванны, крепежа и электролита. Необходимо регулярно проводить чистку как самой ванны, так и непрерывно отслеживать состояние электролита и вовремя его фильтровать, чтобы минимизировать влияние образующихся нерастворимых примесей. Для крепления профилей не стоит использовать титановые крепежи, а фиксация должна быть максимально надёжной, не допускающей даже минимальных колебаний окрашиваемых изделий. В противном случае можно получить разные погрешности в цвете, к примеру – осветление цвета в месте крепления профилей.

ü Использование только качественных электролитных растворов. В рамках крупного предприятия при наличии штатных химиков можно готовить растворы «с нуля» и собственными силами, но в мелкосерийном производстве лучше приобретать готовые составы и концентраты. Если электролит изготовляется на предприятии, важно использовать для него дистиллированную или конденсатную воду. На плохое качество электролита может указывать наличие бесцветных пятен или лёгкое «позеленение» профилей.

ü Соблюдение стабильности «общих условий» процесса. Чтобы яркость, тон и цвет оставались постоянными, необходимо всегда проводить процесс окрашивания в одинаковых условиях. Иными словами, если необходимый цвет был получен при использовании определённых навесок в количестве двух штук, на каждой из которых было закреплено по 8 профилей длиной 6 метров, то в дальнейшем в работе нужно работать именно с этой «конфигурацией» профилей и крепежей. То же касается и времени/температуры процесса. Если изменить эти условия, например, использовать только одну навеску, то цвет будет более насыщенным, а если увеличить количество профилей – более тусклым. И построить здесь какую-то явную зависимость невозможно из-за большого количества факторов, поэтому оптимальным решением будет работать в фиксированных условиях для получения стабильных результатов.

ü Постоянство температуры и времени процесса. Обычно процессы анодирования проходят при температурах порядка 18-25 градусов Цельсия, но при активной работе гальванической ванны температура электролита может расти, поэтому если есть необходимость организовать непрерывный процесс для максимизации выработки, то нужно предусмотреть систему охлаждения ванны.

ü Постоянство ключевых электрохимических параметров – тока и напряжения. Их можно добиться только одним методом – использованием надежных выпрямителей, которые позволят подавать на ванну ток и напряжение с точно определёнными параметрами без каких-либо отклонений и скачков (стабилизация тока и напряжения), которые тут же «аукнутся» в виде «поплывшего» цвета окрашиваемого набора профилей. Количество осаждаемого красящего пигмента связано как с составом электролита, так и электрическим режимом процесса, в частности, с напряжением и частотой тока, формой переменных импульсов.

Решение большей части указанных задач ложится на плечи персонала предприятия – если регламенты будут соблюдаться чётко – проблем с цветом не будет. В то же время вопрос получения стабильных характеристик тока и напряжения решается использованием качественных выпрямителей, которые, как и реагенты или электролиты, приобретаются на этапе запуска производства.

Отличным решением для промышленных предприятий будет использование выпрямителей серии Пульсар СМАРТ от российской компании «Навиком», которая уже двадцать лет поставляет на отечественный и мировой рынок промышленные выпрямительные агрегаты. Основные преимущества выпрямителей от «Навиком» для анодного оксидирования и электрохимического окрашивания на постоянном и переменном токе:

1) Фронт/спад импульса от 160 мкс.

2) Минимальная длительность импульса от 1…2 мс.

3) Отсутствие значительных выбросов и провалов в форме импульса тока.

4) Частота импульсов до 200 Гц.

5) Возможность задавать ассиметричный рост/спад разнополярных импульсов.

6) Высокий КПД преобразования, что позволяет добиться существенной экономии энергоресурсов.

7) Низкий коэффициент пульсаций, что в случае работ по анодированию значительно повышает качество оксидного слоя.

8) Высокая стабильность поддержания параметров технологического тока.

9) Гибкость регулировок и наглядность управления.

10) Собственная сервисная служба, обеспечивающая оперативное и качественное решение вопросов, связанных с работой выпрямителей в течение всего срока эксплуатации.

Выпрямители Пульсар СМАРТ производства ООО «Навиком» разработаны в соответствии с требованиями Российских и международных стандартов и предназначены для решения широкого спектра задач промышленности. При этом специалисты Навиком всегда готовы адаптировать возможности выпрямителей к требованиям заказчика для обеспечения его потребностей.