Anodiziranje je elektrokemični postopek, ki kovinsko površino pretvori v trajno, korozijsko-odporno in dekorativno anodno oksidno površino. Čeprav se uporablja za več kovin, je najpogosteje povezan z aluminijem. Za razliko od postopkov prevleke, ki površini dodajo plast, eloksiranje izboljša obstoječi aluminij s pretvorbo površinske plasti v aluminijev oksid (Al₂O₃), izjemno trd, stabilen in porozen material.
Temeljna načela in kemija
Postopek izkorišča načela elektrolize:
Anoda: Aluminijasti del služi kot anoda (pozitivna elektroda).
Katoda: inertni material (običajno svinec, nerjavno jeklo ali aluminij) služi kot katoda (negativna elektroda).
Elektrolit: razredčena kislinska raztopina (najpogosteje žveplova kislina, lahko pa tudi kromova ali fosforjeva kislina).
Vir napajanja: uporablja se enosmerni tok (DC).
Ključna reakcija:
Na anodi (aluminijev del): 2Al + 3H₂O → Al₂O3 + 6H⁺ + 6e⁻
Ta reakcija tvori plast aluminijevega oksida, ki je integrirana v spodnji kovinski substrat in raste iz njega. Približno 67 % plasti raste navznoter, 33 % pa raste navzven od prvotne površine.
Standardni koraki postopka
1. Pred-zdravljenje
Čiščenje: Odstrani olja, maščobe in umazanijo z uporabo alkalnih ali kislih čistil.
Jedkanje (izbirno): Potopitev v vročo raztopino natrijevega hidroksida ustvari enakomeren mat, satenast zaključek z mikroskopsko hrapavostjo površine. Ta korak odstrani manjše površinske nepravilnosti.
Odstranjevanje (De-oksidacija): Odstrani netopno umazanijo (legirne elemente, kot sta baker, silicij), ki ostane po jedkanju z uporabo raztopine dušikove ali žveplove kisline. To razkrije kemično čisto, aktivno površino aluminija.
2. Anodizirajoča kopel (primarni postopek)
Očiščeni deli so potopljeni v-elektrolitno kopel z nadzorovano temperaturo.
Povezani so s pozitivnim priključkom (anodo) enosmernega napajalnika.
Napetost (običajno 12–21 V za tip II) in gostota toka (približno . 12-18 A/m² ali 1–1,5 A/ft²) sta skrbno nadzorovani glede na zlitino in želeno debelino prevleke.
Tvorba oksidne plasti: električni tok poganja kisikove ione iz elektrolita, da se združijo z atomi aluminija na površini in tvorijo porozno plast aluminijevega oksida.
Debelina plasti je sorazmerna z gostoto toka in časom postopka (običajno 15-60 minut za standardno eloksiranje, rezultat je 5-25 mikronov).
3. Post{1}}zdravljenje
Barvanje (izbirno): Sveže anodizirana plast je zelo porozna in vpojna, zaradi česar je idealna za barvanje.
Elektrolitsko (dvo{0}}stopenjsko) barvanje: najbolj obstojna metoda. Deli se prenesejo v drugo kopel, ki vsebuje kovinske soli (npr. kositer, nikelj, kobalt). Izmenični tok odloži te kovinske delce globoko v pore in ustvari barve, kot so bronasta, črna in zlata. To je običajno v arhitekturnih aplikacijah.
Organsko barvanje: deli so potopljeni v kopel organskih barvil, ki se vpijejo v pore. To omogoča širok spekter živahnih barv, vendar nudi manjšo UV stabilnost kot elektrolitsko barvanje.
Integralno barvanje:-postopek v enem koraku z uporabo posebnih elektrolitov in višjih napetosti/tokov za ustvarjanje bronastih in črnih odtenkov neposredno med eloksiranjem. Je energijsko-intenziven in manj pogost.
Tesnjenje: ta ključni zadnji korak zapre mikro-pore v anodni plasti, zaklene barvo (če je uporabljena) in dramatično izboljša odpornost proti koroziji in obrabi.
Tesnilo z vročo vodo: najpogostejša metoda. Deli so potopljeni v skoraj -vrelo deionizirano vodo, zaradi česar aluminijev oksid hidrira, nabrekne in zapre pore (Al₂O₃ + H₂O → Al₂O₃·H₂O).
Tesnilo iz nikljevega acetata: srednje{0}}temperaturno tesnilo, ki izboljša zadrževanje barvila in nudi vrhunsko odpornost proti koroziji.
Hladna tesnila: uporabite kemijo-fluorida-na osnovi niklja pri sobni temperaturi, kar zmanjša porabo energije.
Vrste eloksiranja
Tip I: eloksiranje s kromovo kislino
Uporablja elektrolit kromove kisline.
Ustvari najtanjši, najbolj neprozoren premaz (1-5 mikronov).
Odličen za-kritične dele zaradi utrujenosti, zagotavlja dobro odpornost proti koroziji in se uporablja v vesoljskih aplikacijah. Zaradi skrbi za okolje in zdravje v zvezi s šestvalentnim kromom je zdaj manj pogost.
Tip II: eloksiranje z žveplovo kislino
Najpogostejši industrijski proces.
Uporablja 10-20 % elektrolit žveplove kisline.
Izdeluje premaze debeline od 1,8 do 25 mikronov.
Odlično za odpornost proti koroziji, dekorativne zaključke in barvanje. Je standard za potrošniško blago, avtomobile in splošno inženirstvo.
Tip III: eloksiranje s trdim premazom
Uporablja tudi žveplovo kislino (pogosto pri nižjih temperaturah 0-10 stopinj / 32-50 stopinj F).
Proizvaja zelo debele (25-100+ mikronov), goste in izjemno-odporne premaze.
Zahteva višje napetosti in gostoto toka.
Uporablja se za-aplikacije z visoko obrabo, kot so vojaška oprema, bati, ventili in hidravlične komponente. Pogosto ostane nezapakirana zaradi svojih lastnosti-ohranjanja mazljivosti.
Anodiziranje s fosforno kislino (PAA):
Primarno rabljen
kot predhodna obdelava za strukturna letalska in vesoljska lepila in temeljne premaze zaradi svoje edinstvene strukture odprtih por.
Ključne lastnosti in prednosti anodnih prevlek
Vzdržljivost: izjemno trd in{0}}odporen na obrabo (zlasti trdi premaz). Prevleka je del kovine in se ne more luščiti ali luščiti.
Odpornost proti koroziji: Zagotavlja odlično zaščito pred atmosfersko in kemično degradacijo.
Estetska vsestranskost: Izdelati ga je mogoče v široki paleti barv in zaključkov (prozoren, mat, saten, zrcalni).
Izboljšan oprijem: porozna struktura ponuja odličen ključ za barve, temeljne premaze in lepila.
Električna izolacija: plast aluminijevega oksida je odličen električni izolator.
Okolju prijazen: postopek ne proizvaja nevarnih stranskih-produktov, če se pravilno upravlja; sama oksidna plast je inertna in ne-strupena.
Aplikacije
Arhitektura: okenski okvirji, fasade stavb, zavese.
Letalstvo: konstrukcijske in notranje komponente letal.
Potrošniško blago: ohišja pametnih telefonov in prenosnikov, kuhinjski aparati, športni izdelki.
Avtomobilizem: obloge, kolesa, komponente motorja.
Industrija: komponente strojev, hladilniki, hidravlični sistemi.
Kritični premisleki
Sestava zlitine: bistveno vpliva na končni videz, enostavnost eloksiranja in barvo. 5Na splošno so prednostne zlitine serije xxx in 6xxx.
Površinske nepopolnosti: eloksiranje ni korektivni postopek; povečal bo praske, črte in površinske nepopolnosti zaradi prejšnje strojne obdelave ali iztiskanja.
Dimenzijska rast: Postopek poveča dimenzije delov za približno 50 % skupne debeline premaza (ob upoštevanju rasti navznoter in navzven).
Spoj in sestavljanje: dele je treba na splošno anodizirati pred sestavljanjem, saj lahko postopek zaklene gibljive dele skupaj z infiltracijo oksida v reže.
Če povzamemo, je eloksiranje sofisticiran in visoko nadzorovan proces površinskega inženiringa, ki spreminja lastnosti aluminija, zaradi česar je eden najbolj vsestranskih in vzdržljivih zaključkov, ki so na voljo za sodobno proizvodnjo.