آنودایز آلومینیوم

آنودایز آلومینیوم

آلومینیوم دومین فلز پرکاربرد در جهان است. مهندسان آلومینیوم را به دلیل وزن سبک، مقاومت در برابر خوردگی و قیمت مناسب ترجیح می دهند. اما آنودایز چیست؟

با این حال، آلومینیوم تصفیه نشده مقاومت سایشی کمی دارد. در مواجهه با محیط، به طور طبیعی یک لایه نازک اکسید آلومینیوم را تشکیل می دهد که آلومینیوم را با محافظت در برابر خوردگی مشخصه خود فراهم می کند. اما این فیلم اکسیدی که به طور طبیعی تشکیل شده است می تواند در واکنش با سایر عناصر محیطی فرسایش یابد.

پاسخ به ارائه حفاظت بهتر در آنودایز نهفته است. این روش مزایای دیگری نیز دارد که در ادامه مقاله خواهیم آموخت. اما بیایید از ابتدا شروع کنیم. نمد صنعتی از ترکیبات پرفشار پشم شتر مرغوب با طیف وسیعی از ضخامت و حصیر همگن غیر  بافته می شود.

آنودایز چیست؟

آنودایز یک فرآیند الکتروشیمیایی است که یک پوشش اکسید آلومینیوم را روی سطح قطعه یا محصول ایجاد می کند. این محصول از سایش و پارگی محافظت می کند و در عین حال زیبایی شناسی را بهبود می بخشد. در این فرآیند، محصولی که قرار است پوشش داده شود، به عنوان یک آند در یک سلول الکترولیتی عمل می‌کند، از این رو نام آن به آن داده می‌شود. 

در مقیاس صنعتی، آنودایز اولین بار در سال 1923 ظاهر شد.

به زودی، تغییرات زیادی از این فرآیند برای مواد مختلف با استفاده از مواد شیمیایی الکترولیتی مختلف مورد استفاده قرار گرفت. در همین زمان بود که گوون و اوبراین از اسید سولفوریک برای آنودایز کردن آلومینیوم استفاده کردند.

این فرآیند تقریباً یک قرن پیش هنوز رایج ترین و مؤثرترین روش امروزی است.

مزایای آلومینیوم آنودایز شده

هدف از این فرآیند افزایش ضخامت اکسید آلومینیوم در سطح محصول است.

لایه اکسید آلومینیوم بسیار سخت است. در مقیاس موهر امتیاز 9 دارد و از نظر سختی بعد از الماس دوم است. آنقدر سخت است که معمولاً به عنوان ساینده در کاغذ سنباده استفاده می شود. قرار دادن لایه ای از این ماده بر روی محصول تضمین می کند که محصول دارای مقاومت سایش بالایی خواهد بود .

ضخامت این لایه بستگی به هدف آنودایز دارد. برای اهداف تزئینی، یک لایه نازک کافی است. یک لایه ضخیم تر علاوه بر بهبود ظاهر از سطح محافظت می کند.

داشتن یک لایه ضخیم از اکسید آلومینیوم همچنین باعث می شود که سطح فلز در معرض مرگ بیشتر باشد زیرا هنگام آنودایز منافذ روی سطح ایجاد می شود. سپس رنگدانه های مورد نظر وارد می شود که منافذ را از سطح تا عمق آن پر می کند. این باعث می شود رنگدانه کاملاً بادوام باشد زیرا نمی توان آن را خراش داد.

آنودایز همچنین می تواند به عنوان یک آغازگر عالی برای یک لایه معمولی رنگ روی سطح به جای قرار دادن آن در لایه اکسید واقعی عمل کند.

آنودایز کردن آلومینیوم خواص عایق آلومینیوم را بهبود می بخشد زیرا اکسید آلومینیوم رسانای خوبی برای الکتریسیته نیست.

اصل کار

آنودایز بر اساس اصل یک سلول الکترولیتی کار می کند. در این روش مخزن آنودایز با یک الکترولیت مناسب پر می شود. در این مخزن معمولاً قطعه معلق است تا بیشتر سطح در معرض الکترولیت قرار گیرد.

سپس صفحاتی از عناصر مناسب (معمولاً سرب یا آلومینیوم) را در مخزن قرار می دهیم. مرحله بعدی تکمیل مدار بین کاتد و آند از طریق منبع تغذیه است. 

محصول آلومینیومی به پایانه مثبت و صفحات به قطب منفی باتری متصل می شود. با تکمیل مدار، جریان از آن عبور می کند.

مقدار و مدت جریان الکتریکی عبوری، مشخصه های نهایی مانند ضخامت لایه اکسید آلومینیوم روی محصول آلومینیومی آنودایز شده را تعیین می کند.

فرآیند آنودایز آلومینیوم

امروزه اکثر دستگاه های آنودایز از حمام اسید سولفوریک اصلی برای این فرآیند استفاده می کنند. با این حال، بسیاری از ویژگی های جدید برای بهبود قابل توجه نتیجه نهایی از نظر زیبایی و عملکرد محصول اضافه شده است.

فرآیند آنودایز آلومینیوم مدرن بسیار فنی است. به طور کلی، آنودایز آلومینیوم شامل مراحل زیر است.

تمیز کردن

سطح محصول آلومینیومی نیاز به تمیز کردن قبل از آنودایز دارد. در معرض قرار دادن سطح از مواد پاک کننده اسیدی یا قلیایی برای تمیز کردن چربی / آلودگی از سطح استفاده می شود.

قبل از درمان

این مرحله هرگونه نقص سطح را از بین می برد. هدف این است که یک سطح قابل مشاهده با یک سطح تمیز و صاف ارائه شود. این کار با استفاده از دو فرآیند اصلی انجام می شود – روشن کردن و اچ کردن.

روشن کننده

براق کننده یا براق کننده، باقی مانده فلزات سنگین باقی مانده از فرآیند تمیز کردن را پاک می کند. استفاده از مخلوط غلیظی از اسیدهای نیتریک و فسفریک برای صاف کردن شیمیایی سطح، پوشش فلزی آماده برای آنودایز را فراهم می کند.

حکاکی کردن

اچینگ لایه ای از آلومینیوم را از سطح محصول جدا می کند تا یک روکش مات ایجاد کند (در مورد سطوح براقیت بیشتر ببینید ). محلول داغ هیدروکسید سدیم برای از بین بردن عیوب سطح استفاده می شود.

آندایز کردن

پس از پیش تصفیه، محصول برای آنودایز آماده می شود. همانطور که در بالا ذکر شد، اسید سولفوریک الکترولیت مورد استفاده برای آنودایز آلومینیوم است. جایگزین هایی که گاهی اوقات مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: اسید آلی، بورات، تارتارات، اسید فسفریک و اسید کرومیک.

رنگ آمیزی

روش های مختلفی برای افزودن رنگ به آلومینیوم آنودایز وجود دارد. رنگ های مختلف به روش های متفاوتی نیاز دارند. بیایید به دو مورد از محبوب ترین روش های رنگ آمیزی آلومینیوم آنودایز نگاه کنیم.

رنگ آمیزی الکتریکی

یکی از این روش ها روش الکترورنگی است. این روش برای سایه های تیره تر استفاده می شود. در رنگ‌آمیزی الکتریکی، محصول آلومینیوم آنودایز شده از طریق یک الکترولیت به نمک‌های فلزی معدنی معرفی می‌شود.

محصول آلومینیوم آندایز شده به یک الکترولیت تبدیل می شود و گرافیت (یا آلومینیوم) به الکترولیت دیگر تبدیل می شود. اکسید یا هیدروکسید در منافذ رسوب می کند و رنگ هایی مانند سیاه، قهوه ای، آبی، خاکستری مایل به زرد و برنز را به فیلم اضافه می کند.

رنگرزی

رنگرزی روش محبوب دیگری برای افزودن رنگ به یک محصول آلومینیومی آندایز شده است. منافذی که در طی فرآیند الکتروشیمیایی ایجاد می شوند به راحتی مواد یا رنگدانه ها را جذب می کنند.

آنها منافذ را از طریق کل ضخامت لایه اکسید آلومینیوم پر می کنند. از آنجایی که ضخامت این لایه در برخی موارد می تواند تا 50 میکرون هم برسد، این روش کاملا بادوام است. خراشیدگی یا استفاده ناهموار از قطعه به دلیل ضخامت لایه روی رنگ تاثیر نمی گذارد. همچنین طیف رنگ های موجود نیز گسترده است.

آب بندی

آب بندی آخرین مرحله در فرآیند آنودایز آلومینیوم است. این امر از نشت آب جلوگیری می کند و مقاومت در برابر خوردگی محصول آلومینیوم آنودایز را بهبود می بخشد. سه روش برای انجام این کار وجود دارد – روش گرم، سرد یا ترکیبی از این دو.

آب بندی احتمال لکه شدن، خراشیدگی، تخریب رنگ و فرسودگی سطح را کاهش می دهد.

انواع آنودایز

بر اساس ضخامت لایه هیدروکسید آلومینیوم، 2 نوع آنودایز وجود دارد.

آندایزینگ تزئینی

آنودایز تزئینی، همانطور که از نام آن پیداست، تمرکز خود را بر روی ارائه یک پوشش زیبا شناختی و محافظت بیشتر به عنوان یک ماده اضافی زیبا دارد.

برای آنودایز تزئینی، لایه توصیه شده بین 5 میکرومتر تا 25 میکرومتر است. برای به دست آوردن بهترین نتیجه هنگام رنگرزی قطعات، بهتر است ضخامت را بین 15 میکرومتر تا 25 میکرومتر نگه دارید. ISO 7599:2018 روش آندایز تزئینی آلومینیوم و آلیاژهای آن را مشخص می کند.

آندایزینگ سخت

در مواردی که نیاز به محافظت عالی از آلیاژهای آلومینیوم داریم (کاربردهای دریایی یا قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی خورنده)، توصیه می کنیم آندایز سخت را انتخاب کنید.

ضخامت پوشش اکسیداسیون باید بین 25 میکرومتر و 50 میکرومتر باشد. ISO 10074:2017 مشخصات پوشش های اکسیداسیون آندی سخت را ارائه می دهد.

نهایی

آنودایز به سطح آلومینیوم ظاهری عالی می بخشد. همانطور که می دانیم، سطح شامل منافذ حاوی رنگدانه ها و همچنین قسمت های بدون رنگ است که در آن سطح با اکسیژن واکنش می دهد تا از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری کند. از آنجایی که نور به طور همزمان به هر دو ویژگی سطح برخورد می کند، در انعکاس اختلال ایجاد می کند و درخشش فلزی جذابی به فلز می دهد.

سطح همچنین دارای عیوب بسیار کمی است زیرا به طور یکنواخت با الکترولیت واکنش نشان می دهد و سطح صافی به آن می دهد.

آنودایز در مقابل پوشش پودری

پوشش پودری نوعی عملیات سطحی است که بیشتر برای فولادهای پوشش دهنده رایج است اما برای آلومینیوم نیز در دسترس است. سطح آلومینیوم برای تزئین و همچنین محافظت با پودر پلی استر پوشانده شده است. زمانی که سازندگان به دنبال گزینه های تصفیه سطح آلومینیوم هستند، بین این دو روش انتخاب دارند.

آنودایز از بسیاری جهات بهتر از پوشش پودری سنتی است که برخی از آنها به شرح زیر است:

• این یک روکش معدنی است و در مقایسه با همتایان ارگانیک مانند پوشش پودری، سطح برتری را ارائه می دهد.
• وقتی صحبت از ظاهر به میان می‌آید، آنودایز درخشندگی فلزی دارد و در مقایسه با پوشش پودری به خوبی با سطح یکپارچه می‌شود. یک سطح آنودایز شده به هر دو نور طبیعی و مصنوعی واکنش های متفاوتی نشان می دهد.
• آنودایز نیز در دراز مدت بهتر است. پوشش پودری گاهی اوقات دچار شکست چسبندگی می شود و حتی اگر این اتفاق نیفتد به مرور زمان رنگ از بین می رود.