Окраска алюминия химическим способом

4 состава для покраски алюминия и правила нанесения в домашних условиях

Алюминий — сложный материал для окрашивания. Его гладкая поверхность плохо сцепляется с краской. Поэтому легкий металл окрашивают по специальным технологиям. Составы для окрашивания алюминиевых профилей должны обладать повышенной адгезией. При работе с красками по алюминию в домашних условиях важно соблюдать инструкцию по нанесению и правильно подготавливать поверхность, иначе покрытие быстро потеряет эстетический вид.

Особенности материала

На поверхности алюминия, как и любого металла, образуется оксидная пленка. На алюминии она обладает следующими особенностями:

• поверхность покрывается более толстым слоем, чем на других металлах, независимо от способа обработки и условий окружающей среды;
• пленка препятствует попаданию влаги на поверхность, поэтому краски на водной основе не держатся на алюминии;
• масляная краска также отслаивается — медленнее с ровных, быстрее с фигурных деталей.

Поверхностные частицы материала контактируют с кислородом из атмосферы. В результате образуется оксид алюминия, покрывающий изделие плотным слоем. Металл будто припорошен белой пылью и слегка шероховатый на ощупь.

Требования к красящим составам

Алюминий используют в изготовлении фасадных, навесных конструкций, деталей моторов, корпусов транспортных средств. Изделия разрушаются под действием осадков и ультрафиолета. Поэтому требования к краскам для наружных работ самые высокие: устойчивость к механическим повреждениям, постоянному воздействию влаги и перепадам температуры.

Алюминий также применяется в кораблестроении. Оксидная пленка служит хорошим антикоррозийным покрытием, но при нарушении ее целостности защитную функцию должна выполнять краска. Поэтому покрытие для алюминиевых лодок должно обеспечивать надежную защиту от плесени, водорослей. В технических помещениях с большой концентрацией пара алюминий без оксидной пленки быстро разрушается. Краска должна препятствовать попаданию испарений на металл.

Разновидности подходящих красок для окраски

Существуют четыре вида красок для алюминия, в разной степени соответствующих требованиям. Покрытия обладают своими плюсами и минусами, поэтому при выборе следует учитывать предназначение окрашиваемой детали.

Анилиновые

Основная область применения красителей с анилином — текстильная промышленность. Они выпускаются в порошке и в жидком виде.

Анилин — токсичное вещество, но после высыхания изделия безопасно для здоровья.

Эпоксидные

Смолы образуют самые прочные соединения.

Прочные эпоксидные краски обычно состоят из двух компонентов — основного состава и отвердителя, выделяющего летучие вещества.

Акриловые

Основа краски — полимер, который прочно схватывается с поверхностью.

Удобством в работе отличаются аэрозольные краски. Распылителем можно закрашивать труднодоступные углы и мелкие элементы. Также акриловые краски более разнообразны по цветам. Белые составы можно колорировать.

Порошковые

Также плюсом порошкового окрашивания является отсутствие ядовитых выделений от состава или растворителя, более экономный расход. Чаще всего для закрепления красителя детали подвергают температурной обработке в специальной термоустановке, поэтому технологию невозможно воспроизвести в домашних условиях.

Инструкции по покраске в домашних условиях

Кроме подбора прочной краски, важное значение имеет способ окрашивания алюминия. Существует три основных метода покраски специфического металла. Наиболее долговечный результат получается после анодирования — выдерживание детали в растворе электролита под напряжением.

Технология с анодированием

Для повышения адгезии алюминия потребуется:

• соль или сода;
• дистиллированная вода;
• стеклянный и алюминиевый таз;
• мелкозернистый наждак;
• аккумулятор с силой тока 2 Ампера и напряжением 12 Вольт;
• электроды;
• ацетон.

• в разных посудах приготовить концентрированный раствор соли или соды;
• настоять концентрат в течение 15-ти минут и процедить;
• смешать в стеклянной посуде часть раствора с девятью частями воды;
• ошкурить алюминиевую деталь наждаком;
• обезжирить ацетоном;
• ополоснуть в воде;
• обмытую деталь не трогать руками, чтобы не оставались пятна;
• окунуть по очереди в каждый раствор на 30 минут;
• подключить к детали анод, к емкости катод, соединить электроды с аккумулятором;
• дать напряжение на 1,5-2 часа.

Для приготовления красящего состава понадобится:

• 15 грамм анилинового красителя;
• 1 миллилитр уксусной кислоты;
• литр воды.

Как покрасить деталь:

• смешать краситель и кислоту в воде;
• подогреть до 80-ти градусов;
• опустить в смесь подготовленную деталь из алюминия;
• через 15 минут достать.

Для интенсивного окрашивания деталь держат в растворе дольше, а для легкого тонирования — меньше.

Цвет анодированного алюминия можно изменить, если подержать изделие в химических растворах. Как их приготовить и получить определенный оттенок, показывает следующая таблица:

Раствор 1		Раствор 2		Цвет
Название соли	Дозировка в граммах на литр воды	Название соли	Дозировка в граммах на литр воды
Гексационо- (II) феррат калия	10-50	Хлорид железа (III)	10-100	Синий, голубой
Гексационо- (II) феррат калия	50-100	Сульфат меди (II)	10-100	Коричневый
Бихромат калия	50-100	Ацетат свинца	100-200	Желтый
Хромат калия	5-10	Нитрат серебра	50-100	Оранжевый
Хлорид бария	10-50	Сульфат натрия	10-50	Белый
Ацетат кобальта	50-100	Перманганат калия	25-30	Черный

Деталь выдерживают поочередно в первом и втором растворе в течение 30-ти минут, а затем промывают дистиллированной водой.

Покраска порошковыми красками

Красители в порошках затвердевают при высокой температуре. Поэтому для окрашивания потребуется печь для запекания. При этом деталь должна быть абсолютно чистой.

Как правильно подготовить поверхность:

• очистить растворителем старую краску;
• ошкурить наждаком мелкой фракции;
• обезжирить спиртом;
• прополоскать в воде;
• обработать щелочными и кислотными растворами;
• смыть следы щелочей дистиллированной водой.

Покраска осуществляется двумя способами:

• ионизированным пистолетом;
• запеканием.

Для первого способа деталь заземляют. С помощью пистолета частицам порошка сообщается электрический разряд, и они притягиваются к поверхности алюминия. Для запекания краски используют промышленные термокамеры. Оба способа покраски порошком требуют специальных навыков и оборудования.

Окрашивание специальными грунтовками и эмалью

Способ предполагает нанесение составов на алюминий без обработки током.

Для окрашивания понадобится:

• грунтовка по алюминию, нержавейке или хрому;
• мелкозернистая наждачка;
• цинк-алюминиевая краска по металлу;
• ацетон или уайт-спирит.

Как подготовить деталь:

• зачистить поверхность наждачкой;
• обработать ацетоном или уайт-спиритом;
• нанести грунтовку одним слоем;
• через 5 минут нанести второй слой.

Для окрашивания по грунтовке лучше использовать краску в баллончике. Краситель следует распылять снизу вверх с расстояния в 30 сантиметров. Вторым слоем можно покрывать через 20 минут. Для прочности наносят 3-4 слоя.

Деталь полностью высохнет через 6 часов. Дополнительно укрепить покрытие поможет лакирование. Для закрепления подойдет автомобильный лак.

Советы и предостережения

Как правильно окрашивать алюминий, чтобы он не облазил:

• зачищенный наждаком металл нельзя оставлять на свежем воздухе. От реакции с кислородом деталь окислится, и грунт не возьмется. Работу придется начинать заново. Поэтому после ошкуривания и обезжиривания нужно сразу приступать к грунтованию;
• если распылитель баллончика забился, нужно встряхнуть флакон, и распылять краску на черновой поверхности, пока слой не будет ложиться ровно;
• подходящая фракция наждачной бумаги для ошкуривания — 600, 800 и 1200;
• оконный алюминиевый профиль шлифуют наждаком фракции 500, грунтуют и красят с помощью распылителя, а стекла предварительно протирают спиртом и оклеивают малярным скотчем поверх полиэтиленовой пленки;
• для окрашивания профилей из алюминия в раздвижной мебели подходит автомобильная аэрозольная краска;
• старое покрытие с алюминиевой лодки снимают шлифовальной машинкой или смывкой, окрашивать можно валиком или краскопультом. Для покраски днища лучше использовать эпоксидные составы;
• хорошо себя зарекомендовала специализированная краска Hammerite. Это стойкое антикоррозийное покрытие, которое наносится на ржавчину без грунтования. Но для нее требуется растворитель того же производителя, который трудно найти в продаже.

Техника безопасности для домашнего окрашивания алюминия:

• работать в проветриваемом помещении;
• перед покраской провести влажную уборку, чтобы пыль не оседала на детали и не смешивалась с краской;
• нельзя красить вблизи источников тепла — рядом с батареей, печью, под прямыми солнечными лучами;
• убрать из рабочей зоны химикаты, канистры с бензином, медицинские растворы, бытовую химию;
• для освещения использовать лампы.

Работать с порошковым красителем нужно в защитной одежде:

• плотном медицинском халате;
• противогазе или респираторе с защитными очками;
• перчатках.

Во время окрашивания важно поддерживать чистоту: тщательно очищать поверхность от пыли после ошкуривания, не допускать потеков и капель краски, при работе в гараже или сарае следить, чтобы в состав не попадали мошки. Покрытие на ровной поверхности держится дольше.

Источник

Технологические особенности и этапы покраски алюминия

Алюминий обладает многими полезными свойствами — он не ржавеет, не нуждается в специальном уходе, легко транспортируется с место на место в связи с низким весом материала. Однако у этого металла есть и недостатки, которые снижают его универсальность. Главный минус — к алюминию плохо пристают краски на водной основе, что усложняет его покраску обычными методами. Но как покрасить алюминий, чтобы краска не растрескалась? Правда ли, что красить алюминий можно только порошковыми красками? Какие меры предосторожности нужно соблюдать, чтобы покраска алюминия не нанесла вред здоровью маляра? Ниже эти вопросы будут рассмотрены.

Особенности покраски алюминия

На поверхности всех металлических сплавов образуется тонкая оксидная пленка. С химической точки зрения механизм образования пленки прост. Атомы металла на поверхности вступают в контакт с атмосферным кислородом. Это приводит к образованию металлического оксида, который не улетучивается в атмосферу, а остается на поверхности металла. Атмосферный кислород и металлический оксид не проникают вглубь металлического сплава, а оксид оседает на поверхности объекта в виде тонкой пленки.

Сперва может показаться, что пленка является вредной, поскольку она снижает прочность материала. Однако это не так — пленка не только не снижает прочность, но и выполняет ряд полезных функций. Главная функция — оксидная пленка препятствует контакту металла с жидкостями и атмосферными газами. Это улучшает антикоррозийные свойства металла, что положительно влияет на его прочность, надежность, упругость, срок годности и другие параметры.

Физико-химические свойства оксидной пленки алюминия

Оксидная пленка алюминия имеет некоторые химические особенности, что ухудшает его покраску. Рассмотрим их с физико-химической точки зрения:

1. Из-за особенностей алюминиевой кристаллической решетки на поверхности металла образуется более толстая оксидная пленка. Она является химически устойчивой, а ее толщина слабо зависит от способа обработки металла и параметров окружающей среды (температура, влажность, давление).
2. Толстая оксидная пленка создает более прочную защиту алюминиевых деталей от воздействий окружающей среды. Поэтому обычные краски на водной основе к алюминию пристают хуже (в сравнении с другими металлами, сплавами).
3. Окраска алюминия обычной краской — практически бесполезное дело. Конечно, такая краска схватится с алюминиевой поверхностью и затвердеет, в этом проблем нет. Однако со временем она начнет растрескиваться и слущиваться. На скорость слущивания влияет форма детали — прямые однородные детали держат краску немного дольше, чем детали сложной формы.

Применение порошковой покраски

Однако выход из этой сложной ситуации есть — порошковая покраска алюминия. Порошок имеет в своем составе ряд специальных компонентов, которые позволяют окрашивать даже самые привередливые металлы. Покраска алюминия порошковой краской играет две роли — дополнительная защита поверхности металла и декоративная отделка детали.

Технологические особенности

Перед окраской необходимо выполнить очистку поверхности детали, поскольку в случае большого количества неровностей снижается сцепляемость порошка с металлической поверхностью. Выполняют очистку детали от всех дефектов (шероховатости, царапины, вмятины). Для очистки деталей может применяться наждачная бумага и различные абразивные инструменты. Обратите внимание, что во время обработки происходит удаление оксидной пленки, поэтому также нужно выполнить обезжиривание металлической поверхности.

Компоненты краски-порошка

• Пленкообразователь. В качестве пленкообразователя обычно выступают органические полимеры. Они создают на поверхности металла тонкий однородный слой, который равномерно покрывает алюминий по всей площади нанесения краски. Обычно пленкообразователь является бесцветным, а выполняет он несколько задач. Главной задачей является защита металла от воздействия внешних агрессивных сред. Второй важной функцией является создание липкого однородного слоя, к которому надежно прикрепляются красящие компоненты (они входят в состав краски). Пленкообразователи делают на основе термопластичных или термореактивных полимеров, что нужно учитывать при выборе.
• Красящий пигмент. В качестве пигмента могут применяться соединения как органического, так и неорганического происхождения. Красящий пигмент окрашивает алюминий в нужный маляру цвет. Для порошковой краски подходят практически все красящие пигменты. Поэтому краска-порошок может обладать любым цветом — черным, белым, фиолетовым, синим, зеленым, голубым, рубиновым.

Дополнительные присадки

В состав краски-порошка могут добавляться также дополнительные присадки, выполняющие различные функции. Перечислим основные присадки:

• Отвердители — увеличивают скорость затвердевания порошка после нанесения, повышают общую прочность материала, позволяют упростить нанесение порошка при низких или высоких температурах.
• Дополнительные красящие пигменты — позволяют изменить оттенок, тонировку и блеск основного красящего пигмента + увеличивают устойчивость к ультрафиолету.
• Комплексные композитные добавки — снижают горючесть, увеличивают износостойкость, увеличивают химическую и биологическую инертность, поглощают вибрацию.

При выборе краски-порошка нужно выбрать размер фракции. Оптимальный размер порошка для окрашивания алюминия — 10-100 микрометров (мкм). Порошок с более крупным размером частиц покупать не рекомендуется, поскольку в таком случае прочность и однородность нанесения краски не гарантируется. Хотя порошок с крупными частицами можно использовать в случае окрашивания верхнего слоя при высоком нагреве. Если же нужно создать тонкий слой краски, то можно купить более мелкий порошок с размером частиц 5-20 микрометров.

Этапы покраски

Покраска алюминия краской-порошком выполняется в несколько этапов. На начальном этапе необходимо обработать поверхность детали наждачной бумагой или абразивной техникой, чтобы удалить все неровности и дефекты поверхности. Также нужно выполнить обезжиривание, промывку детали. Для обработки можно также использовать нанесение щелочей и кислот, которые позволят удалить остатки посторонних химических веществ (мусор, остатки оксидной пленки, небольшие ржавые фрагменты).

После очистки выполняется нанесение краски на поверхность алюминия. Для нанесения используются специальные пневматические или электрические пистолеты, которые позволяют равномерно распределить порошок по всей поверхности металла. Теоретически вместо пистолетов можно использовать ручной способ нанесения порошка, однако этот способ обладает множеством недостатков. Главным минусом будет то, что ручная техника не позволяет равномерно распределить порошок по всей поверхности металла, что сделает окраску низкокачественной.

В конце необходимо выполнить полимеризацию порошка, чтобы он надежно схватился с металлической поверхностью. Полимеризация может выполняться по нескольким сценариям:

• Температурная полимеризация. Окрашенный металл помещается в безвоздушную камеру, температура которой подымается до отметки 180-210 градусов. При нагреве происходит сплавление полимерных частиц, что позволяет создать однородный прочный слой краски. Эта технология универсальна, а подойдет она для обработки всех поверхностей, деталей средних размеров.
• Полимеризация при помощи газовых горелок. Окрашенная деталь обрабатывается с помощью газовых горелок, которые могут создавать температуру порядка 1500-2000 градусов. Затвердевание полимеров происходит за счет частичного расплавления с последующим охлаждением. Эта технология имеет несколько недостатков, а используют ее при обработке очень крупных алюминиевых деталей (когда их нельзя поместить в безвоздушные печи).
• Полимеризация путем нагрева металла. Неокрашенный металл нагревается в печи до температуры, которая превышает температуру плавления краски. Порошок помещается в небольшую камеру, подключенную к компрессору. Разогретая деталь помещается в камеру с краской, где за счет работы компрессора создается стабильная высокая температура. Физика процесса проста: краска прилипает к металлу и сразу же расплавляется, что приводит к образованию полимерного окрашенного слоя. Данная технология подходит только для окрашивания небольших деталей.

Покраска в домашних условиях

Покраску рекомендуется выполнять в специальных цехах, где для этого созданы все необходимые условия. Однако окрашивание можно выполнить и самостоятельно в домашних условиях. Правильная покраска в домашних условиях выполняется по такому алгоритму:

1. С помощью влажной тряпки и мыла вымойте алюминиевую деталь. Если на ней имеются какие-либо дополнительные детали, снимите их. В конце вытрите деталь насухо с помощью полотенца или салфеток.
2. Выполните зачистку поверхности с помощью мелкой наждачной бумаги. Очистка наждачной бумагой позволит снять оксидный слой, выровнять неровности. Если есть возможность, выполните шлифовку поверхности с помощью автоматического оборудования.
3. Выполните обезжиривание поверхности детали. Для этого используйте уайт-спирит, бензин, ацетон или любые другие подобные жидкости для обезжиривания.
4. С помощью пистолета-распрыскивателя нанесите порошковую краску на металл. При необходимости можно нанести порошок вручную, однако из-за этого может снизиться качество покраски.
5. Теперь нужно выполнить полимеризацию. Можно использовать высокотемпературную газовую горелку, которая должна расплавить краску. Обработку нужно выполнять в 2-3 этапа, чтобы обеспечить полную полимеризацию красящего материала.

Меры предосторожности

Покраска алюминия в домашних условиях должна выполняться с соблюдением следующих правил безопасности:

• Окрашивание следует проводить в хорошо проветриваемых помещениях.
• Перед окрашиванием заметите и вытрите пол, чтобы частички пыли не пристали к краске. Желательно также сделать влажную уборку.
• Рядом с Вами не должно источников тепла или химически активных веществ. Бензин, медицинские препараты, моющие средства, химические реактивы — все это нужно убрать.
• Обработку, окрашивание рекомендуется выполнять на свету, чтобы Вы могли видеть неокрашенные участки. Для этого нужно включить одну или несколько ламп, а после проведения работ их нужно вымыть, высушить.

Красящий порошок является достаточно токсичным соединением, поэтому окраску необходимо проводить в защитной одежде. Для защиты тела следует использовать плотный медицинский халат, в котором не должно быть дырок или механических дефектов. Для защиты легких и дыхательных путей рекомендуется использовать противогаз или маску + очки.

Альтернативные технологии покраски

Применение порошковой краски — не единственный способ покраски алюминиевых деталей. Для изменения цвета могут применяться альтернативные технологии — электролитическое анодирование, применение специальных эмалей или грунтовок. Эти технологии являются менее надежными в сравнении с порошковым методом, однако они также применяются в быту для окраски небольших деталей, поверхностей.

Анодирование

Анодирование — процесс по созданию защитной пленки с помощью электрического (анодного) тока. Пленка создается на поверхности окрашенного металлического сплава. Поэтому с помощью анодирования можно закрепить обычную краску, которая бы в случае простого нанесения на алюминий не закрепилась. В качестве краски для анодирования обычно применяются анилированные красители. Анодирование обычно применяется в домашней окраске, а в промышленности эта технология практически не используется.

Для домашнего анодирования вам понадобится следующее оборудование:

• Наждачная бумага (для зачистки поверхности).
• Средство для обезжиривания (скажем, ацетон или бензин).
• Соль или сода (для создания электролита)
• Алюминиевое ведро с водой (для электролитической реакции).
• Источник электрического тока.
• Анилиновый краситель + уксус.
• Дополнительные емкости + марля.

Сперва нужно приготовить электролитический раствор для анодирования. Этот этап является едва ли не самым важным, поскольку в случае неправильного смешивания электролитов анодирование не запустится. В первой большой емкости смешивается вода с солью в пропорции 1 к 5. Во второй маленькой емкости также смешивается вода с содой в пропорции 1 к 5. После этого растворы смешиваются в таком соотношении: 9 долей раствора соли с водой и 1 доля раствора соды с водой. Итоговой раствор хорошенько перемешивается, процеживается через марлю, переливается в алюминиевое ведро.

Теперь нужно подготовить алюминиевую деталь. Для этого нужно зачистить ее с помощью наждачной бумаги. Потом выполняется обезжиривание с помощью ацетона или бензина. Потом деталь помещается в ведро с раствором. К ведру подключается источник тока. Полярность: плюс-напряжение подключается к детали, минус-напряжение — к самому ведру. Потом источник тока включается на 2-3 часа, чтобы прошла электролитическая реакция. В конце реакции раствор должен стать серебристо-голубоватым (это указывает на растворение небольших порций алюминия в воде).

Покраска детали

1. В емкость наливается вода, добавляется анилиновый краситель, уксус. Пропорциональное соотношение: 1 литр воды, 1 мл уксуса, 15 грамм красителя.
2. Красящий раствор разогревается до температуры 70-80 градусов. Анодированная деталь помещается в раствор с красителем.
3. Деталь красится в растворе в течение 20-30 минут. Все это время температура должна поддерживаться на уровне 70-80 градусов. В конце деталь обязательно вынимается из емкости и кладется на сухую поверхность.

Эмали, грунтовки

Недавно в продажу поступили специальные эмали, которые могут сцепляться с алюминиевой поверхностью. Далеко не все подобные эмали являются качественными, однако есть и надежные составы. При покупке отдайте свое предпочтение балончикам, а не банкам с эмалью (это упростит процедуру нанесения). Выполнять покраску эмалью в домашних условиях нужно так:

1. Зачистите металлическую поверхность наждачной бумагой, с помощью ацетона или бензина выполните обезжиривание детали.
2. Сразу же после обезжиривания нанесите первый слой эмали или грунтовки (обезжиривающий состав не должен успеть высохнуть).
3. После высыхания нанесите второй, третий слой краски. Минимальный срок между нанесением каждого нового слоя — 8 часов.
4. После полного высыхания нанесите на деталь толстый слой лака, чтобы минимизировать риск растрескивания эмали. При необходимости также выполните полировку.

Заключение

Подведем итоги. На поверхности алюминия есть толстая оксидная пленка. Из-за нее нанесение обычной краски становится невозможным. Чтобы покрасить алюминиевую деталь или поверхность, используются специальные порошковые краски. Они наносятся тонким слоем по поверхности с помощью специального пистолета. Перед покраской выполняется зачистка поверхности, а после покраски деталь нужно нагреть, чтобы расплавить красящий порошок- полимер. Окраска алюминия порошковой краской обычно выполняется на специальных фабриках или в мастерских.

При необходимости порошковую окраску можно выполнить и в домашних условиях. Для этого нужно выбрать хорошо проветриваемое помещение и защитный костюм. После покраски необходимо обработать металлическую поверхность газовой горелкой, чтобы обеспечить расплав порошка.

В домашних условиях окрасить алюминий можно с помощью других технологий — анодирование, нанесение спец красок. При анодирование выполняется обработка металла электрическим током в водной среде с последующим окрашиванием. В случае использования спец красок выполняется очистка детали и обезжиривание — после этого краска наносится в несколько слоев.

Используемая литература и источники:

• Вольфкович С.И. Общая химическая технология. В двух томах. Том 1. — Москва, Ленинград: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1953.
• Томашов Н. Д., Тюкина М. Н., Заливалов Ф. П. Толстослойное анодирование алюминия и его сплавов. — М.: Машиностроение, 1968.
• Артур В. Браке. Технологии Анодирования Алюминия. — М.: Interall, 2000.
• Статья на Википедии об алюминии

Источник