آندایزینگ آلومینیوم (تصفیه آندایزینگ) یک عملیات سطحی است که برای محافظت از خواص ذاتی مواد آلومینیوم انجام می شود. کاربرد آن بسیار گسترده است و می توان گفت تقریباً تمامی محصولات آلومینیومی صنعتی از آن استفاده می کنند. بیایید نگاهی به ویژگی ها، مزایا و معایب آلومینیوم آنودایز بیندازیم.
ویژگی های آندایزینگ آلومینیوم (تصفیه آندایزینگ)
آندایز کردن آلومینیوم فرآیند تولید مصنوعی یک فیلم اکسید روی سطح آلومینیوم است.
به طور کلی، آلومینیوم به عنوان فلزی تلقی می شود که مستعد زنگ زدگی نیست، اما در حقیقت، آلومینیوم خود تمایل زیادی به یونیزه شدن دارد و این خاصیت را دارد که به راحتی با مواد شیمیایی مختلف مانند آب و اکسیژن واکنش نشان دهد. بنابراین، پس از تماس با هوا، با عناصر اکسیژن موجود در هوا ترکیب می شود و یک لایه اکسید نازک به نام آلومینا (AL2O3) که به نام بوکسیت نیز شناخته می شود، تولید می کند که با خواص شیمیایی بسیار پایدار مشخص می شود. بنابراین، نه تنها دارای خواص آنتی اکسیدانی است، بلکه در برابر فرسایش ناشی از مایعات و مواد اسیدی نیز مقاومت می کند و احتمال ایجاد سایر واکنش های شیمیایی را کاهش می دهد. بنابراین، حتی بدون درمان خاص، لایه فیلم اکسید روی سطح آلومینیوم دارای خاصیت محافظت از داخل در برابر خوردگی است. به همین دلیل است که آلومینیوم به عنوان یک فلز زنگ نزن در نظر گرفته می شود. بنابراین، فلزات با خواص داخلی محافظت شده توسط لایه های طبیعی روی سطح، حالت های غیر فعال نامیده می شوند. با این حال، این لایه اکسیدی که به طور طبیعی وجود دارد تنها حدود 2 نانومتر است، بسیار نازک است و حتی خراش های جزئی می تواند بستر داخلی را در معرض دید قرار دهد. بنابراین نمی توان انتظار داشت که اثر ضد خوردگی خوبی داشته باشد. بنابراین، آلومینیوم تحت عملیات الکترولیتی قرار می گیرد تا به طور مصنوعی یک لایه اکسید ضخیم تر تولید کند که به آنودایز آلومینیوم معروف است. علاوه بر اسید سولفوریک و اسید کرومیک، آلومینیوم را می توان در محلول های آبی اسیدی مانند اسید فسفریک و اسید اگزالیک نیز غوطه ور کرد. آلومینیوم در سمت آند (الکترود مثبت) برای الکترولیز قرار می گیرد و به دلیل واکنش اکسیداسیون روی آند، یک فیلم اکسید روی سطح آلومینیوم تشکیل می شود. بنابراین این درمان به عنوان درمان آندایزینگ آلومینیوم نیز شناخته می شود. همچنین به عنوان درمان آنودایز شناخته می شود. ضخامت فیلم اکسید تولید شده توسط آنودایز آلومینیوم بین 5 تا 70 میکرومتر است، با ساختاری شبیه لانه زنبوری و سوراخهای کوچکی که در یک الگوی منظم در مرکز واحد شش ضلعی قرار گرفتهاند. یکی دیگر از ویژگی های آنودایز آلومینیوم این است که قطعه کار اکسید شده شامل یک بخش فیلم نازک است که از سطح ماده پایه به سمت بیرون افزایش می یابد و همچنین بخشی که از سطح ماده پایه به داخل نفوذ می کند. بنابراین هنگام آندایز کردن قطعات پس از آندایز کردن، لایه اکسید آلومینیوم باید یک بار جدا شود تا ضخامت زیرلایه کاهش یافته و نازکتر شود. به دلیل آنودایز ثانویه، فیلم بیشتر به سمت بیرون افزایش می یابد و ابعاد خارجی محصول نیز تغییر می کند. به عنوان مثال، در آنودایز استاندارد آلومینیوم سفید، به دلیل ضخامت لایه آندایزینگ آلومینیوم در حدود 10 میکرومتر، اندازه سطح ممکن است پس از آندایز کردن آلومینیوم حدود 5 میکرومتر به سمت بیرون افزایش یابد. لازم به ذکر است که در سوراخ های کیسه مانند سوراخ های پیچ بدون نفوذ، حتی اگر از قبل عملیات چربی زدایی انجام شود، ممکن است روغن برش همچنان در سوراخ ها باقی بماند و گاهی اوقات ممکن است این محلول ها در حین آندایز کردن آلومینیوم به بیرون پاشیده شوند. در سوراخ های کیسه ای مانند سوراخ های بدون رزوه، حتی اگر عملیات چربی زدایی از قبل انجام شود، ممکن است روغن برش همچنان در سوراخ باقی بماند. در برخی موارد، این محلول ها ممکن است در حین آندایز کردن فوران کنند، بنابراین باید احتیاط کرد.
انواع آنودایز آلومینیوم
آندایزینگ آلومینیوم را می توان بر اساس رنگ و سطح به انواع مختلفی طبقه بندی کرد. در زیر سه مورد از نماینده ترین آنها آورده شده است.
آندایز کردن آلومینیوم سفید: رایج ترین روش آندایز کردن آلومینیوم است. سفید به نظر نمی رسد، اما ظاهر بستر را کمی کدر می کند. ضخامت فیلم حدود 10 میکرومتر است.
آنودایز آلومینیوم سیاه: آندایزینگ آلومینیوم در رنگ های مختلف رنگ می شود. به رنگ سیاه آندایز کننده آلومینیوم سیاه می گویند. این متداول ترین روش برای آندایز کردن آلومینیوم رنگی است.
آندایزینگ آلومینیوم (مات): اگر مواد قبل از عملیات آندایزینگ آلومینیوم سندبلاست شوند، یک اثر مات ایجاد می شود. این ماده دارای خواص تزئینی بالایی در آنودایز آلومینیوم است و می تواند نه تنها به رنگ سفید بلکه چندین رنگ نیز رنگ آمیزی شود.
مزایای آندایزینگ آلومینیوم
آندایز کردن آلومینیوم علاوه بر جلوگیری از خوردگی آلومینیوم، مزایای بسیار دیگری نیز دارد.
عدم ریزش: آنودایز آلومینیوم در حالی که مواد پایه را فرسایش میدهد رشد میکند و یکپارچه میشود. بنابراین برخلاف آبکاری و پاشش، جای نگرانی بابت ریزش لایه اکسید نیست.
مقاومت در برابر خوردگی قوی، مقاومت در برابر تغییر رنگ و مقاومت در برابر خوردگی: جزء اصلی اکسید آلومینیوم (AL2O3) آلومینا است که خواص شیمیایی پایداری دارد و به راحتی با سایر مواد شیمیایی واکنش نمی دهد. علاوه بر این، با آب بندی سوراخ های لانه زنبوری تشکیل شده بر روی فیلم اکسید، می تواند مقاومت در برابر خوردگی بالاتری داشته باشد. این از تغییر رنگ و خوردگی جلوگیری می کند.
فیلم اکسید بسیار سخت است و مقاومت در برابر سایش قوی دارد: خود آلومینیوم فلزی نسبتاً نرم است که پردازش و تغییر شکل دادن آن آسان است. سختی سطح فقط در حدود HV20 ~ 150 است. اما با توجه به اینکه اکسید آلومینیوم ماده ای بسیار سخت است، سختی سطحی آلومینیوم را پس از آندایز کردن می توان تا حدود HV{2}} افزایش داد. بنابراین، مزیت آن مقاومت در برابر سایش قوی است. به خصوص برای مواد آنودایز آلومینیوم سخت با ضخامت لایه بیش از 20 میکرومتر، سختی آنها از HV400 بیشتر است و سختی سطح آنها می تواند از فولاد ضد زنگ بیشتر شود. بنابراین می توان از آن برای قطعات کشویی مانند شفت نیز استفاده کرد.
می توان آن را در چندین رنگ رنگ کرد و ظاهر زیبایی دارد: همانطور که قبلا ذکر شد، لایه نازکی که توسط آنودایز آلومینیوم تشکیل شده است، به طور منظم ریز منافذ را مرتب می کند. می تواند رنگ ها را جذب کند و به رنگ های مختلف رنگ آمیزی شود که یکی از مزایای آنودایز آلومینیوم نیز می باشد. رنگ آمیزی آنودایز آلومینیوم با غوطه ور کردن قطعات در محلول رنگ آمیزی محلول پس از عملیات الکترولیتی و قبل از آب بندی سوراخ های لانه زنبوری به دست می آید. این می تواند منجر به یک سطح زیبا با درخشش فلزی درخشان شود که با پوشش ها متفاوت است که این نیز یکی از ویژگی های آن است. علاوه بر این، به دلیل سختی بالای خود آندایزینگ آلومینیوم، سطح زیبای آن به راحتی آسیب نمی بیند که این نیز از ویژگی های آن است. بنابراین محصولات آلومینیوم آنودایز معمولاً در زمینه هایی که نیاز به ظاهری زیبا دارند مانند نمای بیرونی ساختمان و بیرون ماشین آلات استفاده می شود.
عایق قوی و غیر رسانا: فیلم اکسید آلومینیوم که توسط آنودایز کردن آلومینیوم تشکیل می شود غیر رسانا است. آلومینیوم به خودی خود رسانایی بالایی دارد، اما پس از عملیات آندایزینگ آلومینیوم، خاصیت عایق دارد. برعکس، اگر رسانایی مورد نظر باشد، لایه آنودایز شده آلومینیوم را می توان با برش یا روش های دیگر حذف کرد تا ماده پایه در معرض دید قرار گیرد.
هدایت حرارتی کم اما اتلاف حرارت زیاد: آندایزینگ آلومینیوم دارای رسانایی حرارتی پایین و خواص عایق حرارتی است. از سوی دیگر، آلومینیوم آنودایز دارای ویژگی های تابش زیاد (مانند تابش مادون قرمز دور) و اتلاف حرارت بالا است. بنابراین، آلومینیوم آنودایز اغلب به عنوان یک جزء اتلاف حرارت مانند رادیاتور استفاده می شود.
معایب آندایزینگ آلومینیوم
اگرچه آندایزینگ آلومینیوم دارای مزایای زیادی است، اما دارای معایب و مسائلی نیز می باشد که باید به آنها اشاره کرد.
شکنندگی بالا، چقرمگی ناکافی: آنودایز آلومینیوم یک لایه لایه نازک بسیار سخت را تشکیل می دهد. بنابراین، آندایزینگ آلومینیوم خود دارای معایب چقرمگی ناکافی و شکنندگی بالا است. اگر عملیات حفاری یا خمشی پس از عملیات آندایزینگ آلومینیوم انجام شود، ممکن است باعث پارگی فیلم یا جدا شدن لایه آندایز کننده آلومینیوم از ترک شود. بنابراین بهتر است قبل از عملیات آندایزینگ آلومینیوم، پردازش سایر ویژگیها تکمیل شود، اما در هنگام خرید مواد پس از عملیات آندایزینگ و فرآوری، باید توجه داشت که آیا لایه اکسید آسیب دیده است یا خیر.
مقاومت در برابر حرارت کم: به دلیل شکنندگی لایه آلومینیوم آنودایز شده، عیب آن این است که نمی تواند تغییر شکل و انقباض مواد پایه را تحمل کند. به خصوص از آنجایی که بستر آلومینیومی ماده ای است که مستعد انبساط حرارتی است، در محیط هایی با دمای بیش از 100 درجه ممکن است در لایه آلومینیوم آنودایز شده ترک و پوسته شدن ایجاد شود. اگرچه آلومینیوم آنودایز شده به خودی خود یک لایه لایه نازک پایدار و مستحکم است، خواص آلومینیوم بستر آن ناگزیر بر آن تأثیر می گذارد. لطفا توجه داشته باشید که برای استفاده در محیط هایی با دمای بالا یا تغییرات دمایی قابل توجه مناسب نیست.