ما هو أنوده؟

ما هو أنوده؟

الأنوده هی عملیه کهروکیمیائیه تغلف السطح المعدنی بطلاء أکسید أنودیک زخرفی ومتین ومقاوم للتآکل . یعتبر الألمنیوم مناسبًا بشکل مثالی لأنوده ، على الرغم من أن المعادن غیر الحدیدیه الأخرى مثل المغنیسیوم والتیتانیوم یمکن أیضًا أن تکون مؤکسده.

ینشأ هیکل أکسید الألمنیوم من رکیزه الألومنیوم ویتکون بالکامل من أکسید الألومنیوم. لا یتم تطبیق أکسید الألومنیوم هذا على السطح مثل الطلاء أو الطلاء ، ولکن بالکامل مع رکیزه الألومنیوم . لذلک لا یمکن تکسیرها أو تقشیرها. إنه ذو هیکل منتظم ومسامی للغایه یسمح بعملیات ثانویه مثل التلوین والختم.

تتم عملیه الأنوده عن طریق غمر الألومنیوم فی حمام بالکهرباء الحمضیه وتمریر تیار کهربائی عبر الوسط. یتم ترکیب الکاثود داخل خزان الأنوده. یعمل الألمنیوم کأنود ، بحیث یتم إطلاق أیونات الأکسجین من الإلکترولیت لتتحد مع ذرات الألومنیوم على سطح الجزء الذی یتم معالجته بأکسید. لذلک ، فإن الأنوده هی ماده أکسده یتم التحکم فیها بشکل کبیر وتعزز ظاهره طبیعیه.

تعریفات وطرق أنوده

ما هو أنوده؟

یجمع Anodizing بنجاح بین العلم والطبیعه لإنشاء واحده من أفضل الطلاءات المعدنیه فی العالم.

هذه عملیه کهروکیمیائیه تعمل على تکثیف وترسیخ أکسید الحمایه الطبیعی. الطلاء الناتج ، اعتمادًا على العملیه ، هو ثانی أصعب ماده معروفه للإنسان بعد الماس. الطلاء الأنودیک هو جزء من المعدن ، ولکن له بنیه مسامیه تسمح بالحقن الثانوی (مثل التلوین العضوی وغیر العضوی ، ومساعدات التزییت ، وما إلى ذلک).

تعریفات وطرق أنوده

فی حین أن عملیه الأنوده الکیمیائیه هی نفسها لجمیع التطبیقات ، فإن الطرق المیکانیکیه تختلف بناءً على نوعین فیزیائیین وشکل المعادن المستخدمه:

• أنوده الدفعات – تتضمن وضع أجزاء على الرفوف وغمرها فی سلسله من خزانات المعالجه. تعد عملیات السحب والألواح أو الأجزاء المعدنیه المثنیه والمسبوکات وأدوات الطهی وصنادیق مستحضرات التجمیل وأجسام المصباح الیدوی وأجزاء الألومنیوم المشکّله مجرد عدد قلیل من العناصر التی یتم معالجتها بأکسید الدُفعات.
• اللف المستمر – یتضمن الفک المستمر للملفات المدلفنه مسبقًا من خلال سلسله من خزانات الأنوده والحفر والتنظیف ، ثم الارتداد للشحن والتصنیع. تُستخدم هذه الطریقه للألواح ذات الحجم الکبیر والرقائق والمنتجات الأقل تشکیلًا مثل ترکیبات الإضاءه والعاکسات وفتحات التهویه وقضبان المباعده للزجاج العازل وأنظمه الأسقف المستمره.

یتم تحسین خیارات المظهر والجوده من خلال استخدام الألوان وطرق المعالجه المسبقه الخاصه. هذا یجعل الألومنیوم یبدو مثل البیوتر ، الفولاذ المقاوم للصدأ ، النحاس ، البرونز المصقول ، أو النحاس المصقول ، ویمکن أیضًا طلاءه باللون الأزرق والأخضر والأحمر اللامع والعدید من أنواع الذهب المعدنی والفضی.

توفر الخصائص العازله الفریده للطلاء المؤکسد العدید من الفرص للتطبیقات الکهربائیه.

سطح الألمنیوم نفسه مقوى بدرجه لا یمکن مقارنتها بأی عملیه أو ماده أخرى. هذا الطلاء أکثر سمکًا بنسبه 30٪ من المعدن الذی یحل محله لأن حجم الأکسید الناتج أکبر من حجم الأکسید المنتج. تم استبدال المعدن

الطلاء الأنودیک الناتج یکون مسامیًا ویسمح بالطلاء والختم بسهوله نسبیًا.

الأنوده الصلبه هو مصطلح یستخدم لوصف إنتاج الطلاءات الأنودیه مع صلابه الفیلم أو التآکل کخاصیه أساسیه. عاده ما تکون سمیکه وفقًا لمعاییر الأنوده التقلیدیه (أکبر من 25 میکرون) ویتم إنتاجها باستخدام ظروف أنوده خاصه (درجه حراره منخفضه جدًا ، کثافه تیار عالیه ، إلکترولیتات خاصه). یتم استخدامها فی الصناعه الهندسیه للأجزاء التی تتطلب سطحًا شدید المقاومه للتآکل ، مثل المکابس والأسطوانات والمکونات الهیدرولیکیه. هیأ غالبًا ما تُترک غیر مغلقه ، ولکن یمکن تشریبها بمواد مثل الشمع أو سوائل السیلیکون لتوفیر خصائص سطح خاصه.

أنوده دفعه وملف

یتم إجراء عملیه أنوده الدُفعه والملف فی خمس خطوات یتم التحکم فیها بعنایه ومعایره واختبار الجوده:

1. تنظیف. المنظفات القلویه و / أو الحمضیه تزیل الشحوم والأوساخ من السطح.
2. ما قبل المعالجه
   ◦ النقش. یتم إنشاء سطح غیر لامع جذاب بمحلول هیدروکسید الصودیوم الساخن لإزاله عیوب السطح الطفیفه. تتم إزاله طبقه رقیقه من الألومنیوم للحصول على لمسه نهائیه غیر لامعه أو غیر لامعه.
   ◦ مُلمع یتم إنشاء طلاء قریب من المرآه بمزیج مرکّز من أحماض الفوسفوریک والنیتریک التی تعمل على تنعیم سطح الألمنیوم کیمیائیًا.
3. الأنوده یتم تصنیع فیلم أنودیک ودمجه مع المعدن عن طریق تمریر تیار کهربائی عبر حمام إلکترولیت حمضی یُغمر فیه الألمنیوم. یتم التحکم بإحکام فی سماکه الطلاء وخصائص السطح لتلبیه مواصفات المنتج النهائیه.
4. تلوین. یتم التلوین بإحدى الطرق الأربع:
   

   الطلاء بالکهرباء (طریقه من خطوتین) – بعد أنوده ، یتم غمر المعدن فی الحمام. خط أنوده یحتوی على ملح معدنی غیر عضوی. یتم تطبیق تیار یعمل على ترسیب الملح المعدنی فی قاعده المسام. یعتمد اللون الناتج على المعدن المستخدم وظروف المعالجه (یمکن زیاده نطاق الألوان عن طریق الصباغه الزائده بالأصباغ العضویه). یمکن تحدید الدهانات الالکترولیتیه من أی عضو فی AAC. المعادن شائعه الاستخدام هی القصدیر والکوبالت والنیکل والنحاس. توفر هذه العملیه تنوع الألوان وجوده التلوین الأکثر تقدمًا. اللوحه المتکامله – تجمع هذه العملیه ذات الخطوه الواحده بین عملیه الطلاء بالأکسید والطلاء لتشکیل ورسم جدار خلیه الأکسید فی وقت واحد بظلال من البرونز والأسود بینما تکون أکثر مقاومه للتآکل من عملیه الأنوده التقلیدیه. هذه أغلى عملیه لأنها تتطلب طاقه کهربائیه أکبر بکثیر. الصباغه العضویه – تنتج عملیه الصباغه العضویه مجموعه متنوعه من الألوان. توفر هذه الألوان ألوانًا نابضه بالحیاه بکثافه لا مثیل لها فی أی نظام ألوان آخر فی السوق. یمکنها أیضًا أن توفر استقرارًا ممتازًا فی الطقس واستقرارًا خفیفًا. العدید من الهیاکل المبنیه بهذه التشطیبات استمرت لأکثر من 20 عامًا. یمکن تمدید نطاق الألوان عن طریق الإفراط فی إضفاء الصبغه الإلکترولیتیه على الأصباغ العضویه لمجموعه متنوعه أکبر. من الألوان والظلال ، تعتبر هذه الطریقه رخیصه نسبیًا وتتضمن أقل استثمار أولی مقارنه بعملیات التلوین الأخرى. تلطیخ التداخل – تقنیه تلطیخ إضافیه تم تطویرها مؤخرًا تتضمن تعدیل بنیه المسام المنتجه فی حمض الکبریتیک. یحدث توسیع المسام عند قاعده المسام. ینتج ترسب المعادن فی هذا المکان ألوانًا بسرعه الضوء من الأزرق والأخضر والأصفر إلى الأحمر. تنتج الألوان عن تأثیرات التداخل البصری بدلاً من تشتت الضوء کما هو الحال فی عملیه صباغه القاعده الإلکترولیتیه. بالإضافه إلى ذلک ، ینتج عن التطویر مجموعه أکبر من الألوان.

   فیما یلی معلومات تفصیلیه تقارن بین عملیتی الطلاء الأکثر شیوعًا: (ملاحظه – هاتان العملیتان لا تنتجان نفس الألوان ؛ کلاهما یمکن طلاؤه بشکل زائد. المصدر: النشره الفنیه لمجلس أنودرز الألمنیوم رقم 1-94 ، الصادره فی ینایر 1994. ) انظر أدناه.

5. ختم. تغلق هذه العملیه مسام الطبقه الأنودیه وتجعل السطح مقاومًا للبقع والتآکل والخدوش وتدهور اللون. مراقبه الجوده. خلال عملیه الأنوده بأکملها ، یقوم أعضاء AAC بمراقبه العملیه وجوده المنتج. تطبیق الکهرباء والطلاء على جمیع الدفعات والملفات مخطط مسبقًا ومعتمد. تضمن مراقبه الجوده هذه الاتساق مع مواصفات المنتج النهائیه لسمک الفیلم وکثافته ومقاومته للتآکل ومقاومه التآکل وتوحید اللون ویضمن مقاومه التلاشی والانعکاس والصوره الوضوح ، خصائص العزل ، التصاق. والختم فی کثیر من الحالات ، یستخدم أعضاء AAC أسالیب التحکم فی العملیات الإحصائیه (SPC) لتلبیه معاییر ضمان الجوده الصارمه.

 مقارنه الأسطح الأنودیه الملونه للألمنیوم A32 / A42 و A34 / A44

لأکسید

الأنوده عباره عن أکسید طبیعی إلکترولیتی سلبی یستخدم على سطح الأجزاء المعدنیه.

هذه عملیه الأنوده لأن الجزء الذی هو أنود خلیه التحلیل الکهربائی. یزید الأنوده من التآکل ومقاومه التآکل ویوفر التصاقًا أفضل للطلاء التمهیدی ولصق الطلاء مقارنه بالمعدن العاری. یمکن استخدام أغشیه أنودیک للعدید من التأثیرات التجمیلیه ، إما بطبقات سمیکه مسامیه یمکن أن تمتص الأصباغ أو بطبقات رقیقه شفافه تتداخل مع تأثیرات موجات الضوء.

یستخدم الأنوده أیضًا لمنع احتکاک المکونات الملولبه ولصنع أغشیه عازله للمکثفات الإلکترولیتیه. تستخدم أغشیه أنودیک بشکل شائع لحمایه سبائک الألومنیوم ، على الرغم من وجود عملیات للتیتانیوم والزنک والمغنیسیوم والنیوبیوم والزرکونیوم والهافنیوم والتنتالوم. یتم تقشیر الحدید أو الفولاذ الکربونی عندما یتأکسد تحت ظروف التحلیل الکهربائی الدقیق المحاید أو القلوی. على سبیل المثال ، یتکون أکسید الحدید (فی الواقع هیدروکسید الحدید أو أکسید الحدید المائی ، المعروف أیضًا باسم الصدأ) بواسطه حفر أنودیک وسطح کاثودی کبیر ، تسمح هذه الحفر للأنیونات مثل الکبریتات والکلورید بتسریع تآکل المعدن الأساسی. قد تتسبب قشور أو عقیدات الکربون فی الحدید أو الفولاذ ذات المحتوى العالی من الکربون (فولاذ عالی الکربون وحدید الزهر) فی إمکانیه التحلیل الکهربائی وتتداخل مع الطلاء أو الطلاء. عاده ما تتشکل المعادن الحدیدیه کهربائیا فی حمض النیتریک أو باستخدام حمض النیتریک الأحمر والأسود (II ، III) لتشکیل أکسید الحدید الصلب. یظل هذا الأکسید متوافقًا حتى عند وضعه على الأسلاک وتکون الأسلاک مثنیه.

تعمل عملیه الأنوده على تغییر النسیج المجهری للسطح والبنیه البلوریه للمعدن بالقرب من السطح. غالبًا ما تحتاج عملیه الختم إلى أن تکون مقاومه للتآکل. على سبیل المثال ، تکون أسطح الألمنیوم المؤکسد أکثر صلابه من الألومنیوم ، ولکن لها مقاومه تآکل منخفضه إلى متوسطه یمکن تحسینها عن طریق زیاده السماکه أو استخدام مواد مانعه للتسرب مناسبه. عادهً ما تکون الطلاءات الأنودیه أقوى بکثیر وأکثر التصاقًا من معظم أنواع الطلاء والطلاء المعدنی ، ولکنها أیضًا أکثر هشاشه. هذا یجعلها أقل عرضه للتشقق والتقشر من الشیخوخه والتآکل ، ولکنها أکثر عرضه للتشقق الناتج عن الإجهاد الحراری.

تاریخ

تم استخدام الأنوده لأول مره على نطاق صناعی فی عام 1923 لحمایه دورالومین الطائره المائیه من التآکل. کانت عملیه حمض الکرومیک المبکره هذه تسمى عملیه Bengog-Stewart وتم توثیقها فی مواصفات دفاع DEF STAN 03-24 / 3. لا یزال یستخدم على الرغم من مطلبه القدیم لدوره جهد معقده أصبح من المعترف به الآن أنه غیر ضروری. سرعان ما تطورت الاختلافات فی هذه العملیه ، وتم توثیق أول عملیه أنوده لحمض الکبریتیک بواسطه Gower و O’Brien فی عام 1927. سرعان ما أصبح حامض الکبریتیک ویظل أکثر إلکترولیتات الأکسده شیوعًا. ^[1]

تم تسجیل براءه اختراع أنوده حمض الأکسالیک فی الیابان لأول مره فی عام 1923 واستخدمت لاحقًا على نطاق واسع فی ألمانیا ، خاصه للتطبیقات المعماریه. تم استبداله بالبلاستیک ومسحوق الطلاء. ^[2] عملیات حمض الفوسفوریک هی أحدث التطورات الرئیسیه ، حتى الآن تستخدم فقط کمعالجه مسبقه للمواد اللاصقه أو الأصباغ العضویه. ^[1] تستمر الصناعه فی تطویر مجموعه متنوعه من الاختلافات الخاصه والمتنوعه بشکل متزاید لکل عملیات الأنوده هذه ، لذا فإن الاتجاه المتزاید فی المعاییر العسکریه والصناعیه هو التصنیف بناءً على خصائص الطلاء بدلاً من کیمیاء العملیه.

الألومنیوم

سبائک الألومنیوم لزیاده مقاومه التآکل وإمکانیه الصباغه (الطلاء) والتشحیم أو الالتصاق بشکل أفضل. ومع ذلک ، فإن الأنوده لا تزید من قوه جسم الألمنیوم. طبقه عازله انودیک. ^[3]

عند تعرضه للهواء فی درجه حراره الغرفه أو أی غاز آخر یحتوی على الأکسجین ، یشکل الألومنیوم النقی طبقه سطحیه من أکسید الألومنیوم غیر المتبلور بسمک 2 إلى 3 نانومتر. ^[4] الذی یوفر حمایه فعاله للغایه ضد التآکل. تشکل سبائک الألومنیوم عاده طبقه أکسید أکثر سمکًا ، بسمک 5-15 نانومتر ، ولکنها أکثر عرضه للتآکل. أجزاء سبائک الألومنیوم مؤکسده لزیاده سمک هذه الطبقه بشکل کبیر لمقاومه التآکل. یتم تقلیل مقاومه التآکل لسبائک الألومنیوم بشکل کبیر عن طریق عناصر السبائک أو الشوائب: النحاس والحدید والسیلیکون. ^[5] لذلک ، فإن سبائک سبائک سلسله 2000 و 4000 و 6000 و 7000 تکون أکثر حساسیه.

على الرغم من أن الأنوده تنتج طلاءًا أنیقًا وموحدًا للغایه ، إلا أن الشقوق المجهریه فی الطلاء یمکن أن تؤدی إلى التآکل. فی الأعلى والأسفل ، یکون عرضه للانحلال باستخدام الأس الهیدروجینی الکیمیائی ، مما یؤدی إلى تقشیر الطلاء وتآکل الرکیزه. لمکافحه هذا ، تم تطویر تقنیات مختلفه لتقلیل عدد الفجوات ، وإدخال مرکبات کیمیائیه أکثر استقرارًا فی الأکسید ، أو کلیهما. على سبیل المثال ، عادهً ما یتم غلق المنتجات المؤکسده الکبریتیه إما عن طریق الختم الحراری المائی أو ختم الترسیب لتقلیل المسامیه والمسارات الخلالیه التی تسمح بتبادل الأیونات المسببه للتآکل بین السطح والرکیزه. تعمل أختام الرواسب على زیاده الاستقرار الکیمیائی ولکنها أقل فعالیه فی القضاء على مسارات التبادل الأیونی. فی الآونه الأخیره ، تم تطویر تقنیات جدیده لتحویل جزء من طلاء الأکسید غیر المتبلور إلى مرکبات جریزوفولفین أکثر استقرارًا ، والتی أظهرت تحسنًا کبیرًا استنادًا إلى أطوال روابط أقصر.

یتم معالجه بعض أجزاء الألومنیوم للطائرات والمواد المعماریه والمنتجات الاستهلاکیه بأکسید الألومنیوم. یمکن استخدام الألمنیوم المؤکسد فی مشغلات MP3 ، والهواتف الذکیه ، والأدوات المتعدده ، والمصابیح الکهربائیه ، وأدوات الطهی ، والکامیرات ، والسلع الریاضیه ، والأسلحه الناریه ، وإطارات النوافذ ، والأسقف ، والمکثفات الإلکترولیتیه ، والعدید من المنتجات الأخرى لمقاومه التآکل والقدره على الحفاظ على اللون. . على الرغم من أن الأنوده لها مقاومه تآکل معتدله فقط ، إلا أن المسام العمیقه یمکن أن تحتفظ بطبقه تزلیق أفضل من السطح الأملس.

الطلاء المؤکسد له موصلیه حراریه أقل بکثیر ومعامل تمدد خطی من الألومنیوم. وبالتالی ، إذا تعرض طلاء الإجهاد الحراری لدرجات حراره أعلى من 80 درجه مئویه (353 کلفن) ، فقد یتشقق الغلاف ، ولکن لا یتقشر. ^[6] تبلغ درجه انصهار أکسید الألومنیوم 2050 درجه مئویه (2323 درجه کلفن) ، وهی أعلى بکثیر من 658 درجه مئویه (931 درجه کلفن) للألمنیوم النقی. ^[6] هذا بالإضافه إلى خصائص العزل لأکسید الألومنیوم یمکن أن تجعل اللحام أکثر صعوبه.

فی عملیات أنوده الألومنیوم التجاریه النموذجیه ، ینمو أکسید الألومنیوم داخل وخارج السطح بکمیات متساویه. ^[7] لذلک ، فإن الأنوده تزید من أبعاد الجزء لکل سطح بمقدار نصف سمک الأکسید. على سبیل المثال ، یزید الطلاء بسماکه 2 میکرومتر من أبعاد الجزء بمقدار 1 میکرومتر لکل سطح. إذا کان الجزء مؤکسدًا من جمیع الجوانب ، تتم زیاده جمیع الأبعاد الخطیه بسمک الأکسید. تعتبر أسطح الألمنیوم المؤکسد أکثر صلابه من الألومنیوم ، ولکنها تتمتع بمقاومه تآکل منخفضه إلى متوسطه ، على الرغم من أنه یمکن تحسین ذلک من خلال السماکه والختم.

عملیه

دزموت

یمکن تطبیق محلول Desmuth على سطح الألومنیوم لإزاله الشوائب. یستخدم حمض النیتریک بشکل شائع لإزاله البقع ، ولکن یتم استبداله بسبب مخاوف بیئیه. ^{[8] [9] [10] [11]}

حلل کهربائیا

تتم تنمیه طبقه الألمنیوم المؤکسد عن طریق تمریر تیار مباشر عبر محلول إلکترولیتی ، ویعمل جسم الألمنیوم کقطب موجب (قطب موجب فی خلیه إلکترولیتیه). یطلق التیار الهیدروجین عند القطب السالب (القطب السالب) والأکسجین على سطح أنود الألومنیوم ، مکونًا أکسید الألومنیوم. التیار المتردد والتیار النبضی ممکنان أیضًا ولکن نادرًا ما یستخدمان. قد تختلف متطلبات الجهد للحلول المختلفه من 1 إلى 300 فولت تیار مستمر ، على الرغم من أن معظمها یقع فی نطاق 15 إلى 21 فولت. عاده ما تکون الفولتیه العالیه مطلوبه للطلاءات السمیکه المتکونه من الأحماض الکبریتیک والعضویه. یختلف تیار الأنوده باختلاف مساحه الألمنیوم الذی یتم معالجته بأکسید الألومنیوم ویتراوح عادهً بین 30 و 300 / م 2. ^أ یکون.

12 [ ] عادهً فی عملیه أکسده الألومنیوم (أکسده الألومنیوم أو الأکسال) ^حل یستخدم حمض ، عاده حمض الکبریتیک أو حمض الکرومیک ، لإذابه أکسید الألومنیوم ببطء. ^[6] هذه المسام هی التی تسمح لمحلول الإلکترولیت بالتدفق إلى الرکیزه وزیاده سمک الطلاء إلى سماکه أکبر من تلک الناتجه عن التخمیل التلقائی. ^[13] تسمح هذه المسام للون بالامتصاص ، ومع ذلک ، یجب أن یکون ذلک مصحوبًا بإحکام أو لن یبقى اللون. وعاده ما یتبع الطلاء ختم نظیف من أسیتات النیکل. نظرًا لأن الطلاء یکون سطحیًا فقط ، فقد یستمر الأکسید الأساسی فی توفیر الحمایه من التآکل حتى لو أدى التآکل الطفیف إلى کسر الطبقه المطلیه. ^{[ یتطلب المصدر ]}

یجب التحکم فی ظروف مثل ترکیز المنحل بالکهرباء والحموضه ودرجه حراره المحلول والتیار للسماح بتکوین طبقه أکسید مستقره. عاده ما یتم إنتاج الأغشیه الأکثر صلابه وسمکًا بواسطه محالیل أکثر ترکیزًا عند درجات حراره منخفضه مع الفولتیه والتیارات العالیه. یمکن أن تتراوح سماکه الفیلم من أقل من 0.5 میکرومتر للأعمال الزخرفیه الخفیفه إلى 150 میکرومتر للتطبیقات المعماریه.

إنجاز مزدوج

یمکن إجراء عملیه الطلاء بالأنوده مع طلاء تحویل الکرومات. توفر کل عملیه مقاومه للتآکل ، مع أنوده توفر میزه کبیره من حیث القوه أو مقاومه التآکل المادیه. یمکن أن یکون سبب الجمع بین العملیات مختلفًا ، ومع ذلک ، فإن الاختلاف الکبیر بین طلاء تحویل الأنوده والکرومات هو التوصیل الکهربائی للأغشیه المنتجه. على الرغم من أن کلا المرکبین مستقران ، إلا أن طلاء تحویل الکرومات له موصلیه کهربائیه عالیه جدًا. التطبیقات ، حیث قد تکون مفیده ، متنوعه ، ومع ذلک ، فإن مسأله التأریض کجزء من نظام أکبر هی مسأله واضحه.

تستخدم عملیه التشطیب المزدوج أفضل ما یمکن أن تقدمه کل عملیه ، والأنوده بمقاومتها الشدیده للتآکل وطلاء تحویل الکرومات الموصّل کهربائیًا. ^[14]

یمکن أن تشتمل خطوات العملیه عادهً على طلاء بتحویل کرومات للمکون بأکمله ، متبوعًا بطلاء السطح فی المناطق التی یجب أن یظل فیها طلاء الکرومات سلیمًا. علاوه على ذلک ، یذوب طلاء الکرومات فی مناطق غیر مقنعه. یمکن بعد ذلک معالجه الجزء بأکسید الألومنیوم ونقله إلى المناطق غیر المقنعه. ستختلف العملیه الدقیقه اعتمادًا على مزود الخدمه وهندسه المکونات والنتیجه المرجوه. هذا یساعد على حمایه منتجات الألمنیوم.

مواصفات أخرى شائعه الاستخدام

أکثر مواصفات الأنوده استخدامًا فی الولایات المتحده هی المواصفات العسکریه الأمریکیه ، MIL-A-8625 ، والتی تحدد ثلاثه أنواع من أنوده الألومنیوم. النوع الأول هو مؤکسد حمض الکرومیک ، والنوع الثانی هو مؤکسد حمض الکبریتیک ، والنوع الثالث هو مؤکسد صلب بحمض الکبریتیک. تشمل مواصفات الأنوده الأخرى المزید من MIL-SPECs (على سبیل المثال ، MIL-A-63576) ، مواصفات صناعه الطیران من قبل منظمات مثل SAE ، ASTM ، و ISO (على سبیل المثال ، AMS 2469 ، AMS 2470 ، AMS 2471 ، AMS 2472 ، AMS 2482 ، AMS 2482 و B580 و ASTM D3933 و ISO 10074 و BS 5599) والمواصفات الخاصه بالشرکه (مثل مواصفات Boeing و Lockheed Martin و Airbus والمقاولین الرئیسیین الآخرین). AMS 2468 عفا علیه الزمن. لا تحدد أی من هذه المواصفات عملیه أو کیمیاء دقیقه ، بل تحدد مجموعه من الاختبارات وتدابیر ضمان الجوده التی یجب أن یفی بها المنتج المؤکسد. یرشد BS 1615 اختیار السبائک لأنوده. بالنسبه لأعمال الدفاع فی المملکه المتحده ، تم وصف عملیات أنوده الکروم والکبریت بواسطه DEF STAN 03-24 / 3 و DEF STAN 03-25 / 3 على التوالی. ^{[15] [16]}

حمض الکرومیک (النوع الأول)

أقدم عملیه حمض الکرومیک. یُعرف هذا على نطاق واسع باسم عملیه Bengog-Stewart ، ولکن لا یفضله البائعون بسبب لوائح السلامه المتعلقه بمراقبه جوده الهواء عندما لا تکسر الإضافات المرتبطه بالنوع II التحمل. فی أمریکا الشمالیه ، یُعرف باسم النوع الأول لأنه محدد بمعیار MIL-A-8625 ، ولکنه مشمول أیضًا بواسطه AMS 2470 و MIL-A-8625 Type IB. فی المملکه المتحده ، عادهً ما یتم تحدیده على أنه Def Stan 03/24 ویستخدم فی المناطق المعرضه للتلامس مع المحرکات وما إلى ذلک. هناک أیضًا معاییر Boeing و Airbus. أغشیه أرق من حمض الکرومیک ، 0.5 میکرومتر إلى 18 میکرومتر (0.00002 بوصه إلى 0.0007 بوصه) ^[17] یجعلهم أکثر لیونه ومرونه وشفاء ذاتی جزئیًا. یصعب صبغها ویمکن استخدامها کعلاج مسبق قبل الصباغه. تختلف طریقه تشکیل الفیلم باستخدام حامض الکبریتیک لأن الجهد یزداد أثناء دوره العملیه.

حامض الکبریتیک (النوع الثانی والثالث)

حمض الکبریتیک هو الحل الأکثر استخدامًا لإنتاج الطلاء المؤکسد. الطلاءات بمتوسط ​​سمک 1.8 میکرومتر إلى 25 میکرومتر (0.00007 بوصه إلى 0.001 بوصه). ^[17] تُعرف فی أمریکا الشمالیه باسم النوع الثانی ، کما هو محدد بواسطه MIL-A-8625 ، بینما تُعرف الطلاءات التی یزید سمکها عن 25 میکرومتر (0.001 بوصه) باسم النوع الثالث ، طلاء صلب ، أنوده صلبه ، أو أنوده هندسیه. تُعرف الطلاءات الرقیقه جدًا المشابهه لتلک التی یتم إنتاجها بأکسید الکروم بالنوع IIB. تتطلب الطلاءات السمیکه مزیدًا من التحکم فی العملیه. ^[6] ویتم إنتاجها فی خزان مبرد بالقرب من نقطه التجمد. نقطه ماء ذات جهد کهربائی أعلى من الطلاء الرقیق. یمکن عمل الطلاء بأکسید صلب بسمک یتراوح بین 13 و 150 میکرومتر (0.0005 إلى 0.006 بوصه). یزید سمک الأنوده من مقاومه التآکل ، ومقاومه التآکل ، والقدره على الاحتفاظ بمواد التشحیم و PTFE ، ویجب ألا یتم طلاء أو عزل النوع الثالث من العزل الکهربائی والحراری للحفاظ على مقاومه التآکل. الختم یقلل بشکل کبیر من هذا. یتم إعطاء معاییر أنوده الکبریت الرقیقه (معتدله / قیاسیه) بواسطه MIL-A-8625 Types II و IIB ، AMS 2471 (غیر مصبوغ). و AMS 2472 (مطلی) ، BS EN ISO 1237 3/1 (زخرفی) ، BS 3987 (معماری). یتم توفیر معاییر أنوده الکبریت المرکزه بواسطه MIL-A-8625 Type III و AMS 2469 و BS ISO 10074 و BS EN 2536 و AMS 2468 و DEF STAN 03-26 / 1 المتقادمه.

حمض عضوی

إذا تم إجراؤه فی أحماض ضعیفه ذات جهد عالٍ ، وکثافه تیار عالیه وتبرید قوی ، یمکن أن ینتج عن عملیه المعالجه الأنودیه ألوان صلبه صفراء بدون لون. ^[6] تقتصر ظلال الألوان على مجموعه تشمل الأصفر الباهت والذهبی والبرونزی العمیق والبنی والرمادی والأسود. یمکن لبعض التعدیلات المتقدمه إنشاء طلاء أبیض بانعکاس 80٪. الظل اللونی الناتج حساس للتغیرات فی تعدین السبیکه الأساسیه ولا یمکن إعاده إنتاجه باستمرار. ^[2]

الأنوده فی بعض الأحماض العضویه ، على سبیل المثال حمض المالیک ، یمکن أن تدخل فی حاله “هروب” ، حیث یوجه التیار الحمضی نحو الألومنیوم بقوه أکبر من المعتاد ، مما ینتج عنه فراغات کبیره ویسبب جروحًا. أیضًا ، إذا کان التیار أو الجهد مرتفعًا جدًا ، یمکن أن یحدث “احتراق”. فی هذه الحاله ، تتصرف الموارد کما لو أن المناطق السوداء والبیضاء تکاد تکون قصیره وکبیره وغیر متساویه وعدیمه الشکل.

یتم إجراء عملیه أنوده اللون الصلب بشکل عام باستخدام الأحماض العضویه ، ولکن تم إنتاج نفس التأثیر فی المعامل التی تحتوی على حمض الکبریتیک المخفف للغایه. تم دمج أنوده اللون فی البدایه مع حمض الأکسالیک ، ولکن کبریتات المرکبات العطریه المحتویه على الأکسجین ، وخاصه حمض السلفوسالیسیلیک ، أصبحت أکثر شیوعًا منذ الستینیات. ^[2] یمکن تحقیق سماکه تصل إلى 50 میکرومتر. یُطلق على أنوده الحمض العضوی النوع IC بواسطه MIL-A-8625.

حمض الفسفوریک

یمکن إجراء عملیه المعالجه بأکسید الألومنیوم فی حمض الفوسفوریک ، عادهً کتحضیر سطحی للمواد اللاصقه. هذا موصوف فی معیار ASTM D3933.

حمام البورات والطرطرات

یمکن أیضًا إجراء عملیه الأنوده فی البورات أو الطرطرات حیث یکون أکسید الألومنیوم غیر قابل للذوبان. فی هذه العملیات ، عندما یتم تغطیه الجزء بالکامل ، یتوقف نمو الطلاء ، ویرتبط السماکه خطیًا بالجهد المطبق. ^[6] لا تحتوی هذه الطلاءات على مسام مقارنه بعملیات حامض الکبریتیک وحمض الکرومیک. ^[6] یستخدم هذا النوع من الطلاء على نطاق واسع لتصنیع المکثفات الإلکترولیتیه لأن طبقات الألمنیوم الرقیقه (عاده أقل من 0.5 میکرومتر) معرضه لخطر التعرض لعملیات حمضیه. ^[1]

أکسده البلازما کهربائیا

عملیه أکسده البلازما بالتحلیل الکهربائی هی عملیه مماثله ، ولکن حیث یتم تطبیق الفولتیه. هذا یسبب شراره والمزید من طلاءات الکریستال / السیرامیک.

معادن أخرى

المغنیسیوم

یتم معالجه المغنیسیوم بأکسید أساسی کطلاء تمهیدی. فیلم رقیق (5 میکرومتر) یکفی لهذا الغرض. ^[18] یمکن استخدام الطلاءات التی یزید سمکها عن 25 میکرومتر وما فوق عند الختم بالزیت أو الشمع أو سیلیکات الصودیوم. ^[18] توجد معاییر أنوده المغنیسیوم فی AMS 2466 و AMS 2478 و AMS 2479 و ASTM B893.

لن نخاف

یتم تأکسید النیوبیوم بطریقه مماثله للتیتانیوم مع مجموعه من الألوان الجذابه التی تشکلت من تداخل سماکات الفیلم المختلفه. مره أخرى ، یعتمد سمک الفیلم على جهد الأنوده. ^{[19] [20]} تشمل الاستخدامات المجوهرات والعملات التذکاریه.

تانتالوس

یتم معالجه التنتالوم بأکسید مماثل للتیتانیوم والنیوبیوم ، وتتکون مجموعه من الألوان الجذابه من التداخل عند سماکات الفیلم المختلفه. مره أخرى ، یعتمد سمک الفیلم على جهد الأنوده ویتراوح عادهً بین 18 و 23 أنجستروم / V اعتمادًا على المنحل بالکهرباء ودرجه الحراره. تشمل التطبیقات مکثفات التنتالوم.

التیتانیوم

یبلغ سمک طبقه الأکسید المؤکسد 30 نانومتر (1.2 × 1.2 بوصه ^10-6 ) یصل إلى عده میکرومتر. ^[21] یتم توفیر معاییر أنوده التیتانیوم بواسطه AMS 2487 و AMS 2488.

ینتج AMS 2488 Type III Anodization من التیتانیوم مجموعه متنوعه من الألوان عدیمه اللون التی تستخدم أحیانًا فی الفن والمجوهرات والأزیاء والمجوهرات الخارقه للجسم وخواتم الزفاف. یعتمد اللون المتکون على سمک الأکسید (الذی یتم تحدیده بواسطه جهد الأنوده). یحدث هذا بسبب تداخل الضوء المنعکس من سطح الأکسید والضوء الذی یمر عبره وینعکس من السطح المعدنی الأساسی. ینتج أنوده AMS 2488 Type II طلاء رمادی غیر لامع أکثر سمکًا مع مقاومه تآکل أعلى. ^[22]

روی

نادراً ما یتم معالجه الزنک بأکسید ، ولکن العملیه مغطاه من قبل المنظمه الدولیه لأبحاث الزنک و MIL-A-81801. ^[18] یمکن أن ینتج عن محلول فوسفات الأمونیوم والکرومات والفلوراید بجهد یصل إلى 200 فولت طلاء أخضر زیتونی یصل سمکه إلى 80 میکرومتر. ^[18] الطلاءات صلبه ومقاومه للتآکل.

یمکن معالجه الزنک أو الصلب المجلفن بأکسید الفولتیه المنخفضه (20-30 فولت) وأیضًا باستخدام حمام سیلیکات التیار المباشر الذی یحتوی على ترکیزات مختلفه من سیلیکات الصودیوم وهیدروکسید الصودیوم والبوراکس ونتریت الصودیوم وکبریتات النیکل. ^[23]

صباغه

تنتج عملیات الأنوده الأکثر شیوعًا ، على سبیل المثال ، حمض الکبریتیک على الألومنیوم ، سطحًا مسامیًا یمکنه بسهوله قبول الأصباغ. عدد ألوان الطلاء یکاد لا ینتهی. ومع ذلک ، تمیل الألوان المنتجه إلى الاختلاف اعتمادًا على السبائک الأساسیه. الألوان الأکثر شیوعًا فی الصناعه هی الأصفر والأخضر والأزرق والأسود والبرتقالی والأرجوانی والأحمر لأنها رخیصه نسبیًا. على الرغم من أن البعض قد یفضل الألوان الفاتحه ، إلا أنه من الناحیه العملیه یمکن إنتاجها على سبائک معینه مثل درجات صب السیلیکون العالیه وسبائک الألومنیوم والنحاس سلسله 2000. مصدر قلق آخر هو “ثبات الضوء” للأصباغ العضویه – فبعض الألوان (الأحمر والأزرق) معرضه بشکل خاص للبهتان. تحتوی الدهانات السوداء والذهبیه غیر العضویه (أکسالات حدید الأمونیوم) على قدر أکبر من الضوء. وعاده ما یتم غلق الأنوده الملونه لتقلیل نزیف اللون أو القضاء علیه.لا یمکن استخدام الطلاء الأبیض لأن حجم الجزیء أکبر من حجم مسام طبقه الأکسید المطبقه. ^[24]

بدلاً من ذلک ، یمکن ترسیب المعدن (عادهً القصدیر) کهربائیاً فی مسام طلاء الأنود لإنتاج ألوان أسرع فی الضوء. تتراوح الألوان المعدنیه من الشمبانیا إلى الأسود. یستخدم البرونز عاده للمعادن المعماریه.

بدلاً من ذلک ، یمکن إنتاج اللون کجزء لا یتجزأ من الفیلم. یتم ذلک أثناء عملیه الأنوده باستخدام الأحماض العضویه الممزوجه بالتیار الکبریتی والتیار النبضی.

یتم إنشاء تأثیرات الرش من خلال طلاء سطح مسامی غیر محکم الغلق بألوان أفتح ثم رش الألوان الداکنه على السطح. یمکن أیضًا استخدام مخالیط من الدهانات الزرقاء والمذیبات بالتناوب ، حیث تقاوم الدهانات الملونه بعضها البعض وتترک آثارًا ملطخه.

ختم

الختم هو الخطوه الأخیره فی عملیه أنوده. تخلق محالیل الأکسده الحمضیه مسامًا فی الطلاء المؤکسد. یمکن أن تمتص هذه المسام الطلاء وتحتفظ بالمزلقات ، ولکنها أیضًا وسیله للتآکل. عندما لا تکون خصائص التزییت حرجه ، فعاده ما یتم غلقها بعد الطلاء لزیاده مقاومه التآکل والاحتفاظ بالألوان. هناک ثلاثه أنواع شائعه من الختم. أولاً ، الغمر المطول فی الماء الساخن منزوع الأیونات أو البخار (96-100 درجه مئویه / 205-212 درجه فهرنهایت) هو أبسط عملیه إحکام ، على الرغم من أنها لیست فعاله تمامًا وتقلل من مقاومه التآکل بنسبه تصل إلى 20٪. ^[6] یقلل الأکسید إلى الترطیب والتورم الناتج عن مسامیه السطح. ثانیًا ، عملیه إحکام ذات درجه حراره متوسطه تعمل عند 160-180 درجه فهرنهایت (60-80 درجه مئویه) فی محالیل تحتوی على إضافات عضویه وأملاح معدنیه. ومع ذلک ، من المحتمل أن تؤدی هذه العملیه إلى إزاله الألوان. ثالثًا ، تعتبر عملیه الختم البارد ، التی یتم فیها غلق المسام عن طریق نقع ماده مانعه للتسرب فی حمام بدرجه حراره الغرفه ، أکثر شیوعًا بسبب توفیر الطاقه فیها. الأغلفه المختومه بهذه الطریقه لیست مناسبه للالتصاق اللاصق. یتم استخدام التفلون وخلات النیکل وخلات الکوبالت وثانی کرومات الختم الساخن. یتطلب MIL-A-8625 ختم الطلاءات الرقیقه (النوعان الأول والثانی) ویسمح کخیار للطلاء السمیک (النوع الثالث).

تنظیف

تتعرض أسطح الألمنیوم المؤکسد التی لا یتم تنظیفها بانتظام لتلطیخ حافه اللوحه ، وهو نوع فرید من تلطیخ الأسطح الذی یمکن أن یؤثر على السلامه الهیکلیه للمعدن.

تأثیرات بیئیه

الأنوده هی إحدى عملیات تشطیب المعادن الصدیقه للبیئه. باستثناء الأکسده العضویه (المعروفه باسم الطلاء المتکامل) ، تحتوی المنتجات الثانویه على کمیات صغیره فقط من المعادن الثقیله أو الهالوجینات أو المرکبات العضویه المتطایره. لا ینتج أنوده الألوان المتکامله أی مرکبات عضویه متطایره أو معادن ثقیله أو هالوجینات ، حیث أن جمیع المنتجات الثانویه فی تدفقات النفایات السائله للعملیات الأخرى تأتی من الدهانات أو مواد الطلاء الخاصه بها. ^[25] یتم إعاده تدویر النفایات السائله المؤکسده الأکثر شیوعًا ، وهیدروکسید الألومنیوم وکبریتات ، لإنتاج الشب ، ومسحوق الخبز ، ومستحضرات التجمیل ، والصحف ، والأسمده ، أو استخدامها فی معالجه میاه الصرف الصناعی.

الاعتبارات المیکانیکیه

یزید الأنوده من مساحه السطح لأن الأکسید المتکون یشغل مساحه أکبر من المعدن الأساسی المحول. ^[26] لن یکون لهذا بشکل عام أی نتیجه ، إلا فی الحالات التی یکون فیها التسامح الشدید. فی هذه الحاله ، یجب مراعاه سماکه طبقه الأنوده عند اختیار أبعاد المعالجه. من الممارسات العامه فی الرسم الهندسی تحدید أن “الأبعاد تنطبق بعد اکتمال جمیع الأسطح”. وهذا یفرض على ورشه الماکینه النظر فی سماکه الأنوده عند إجراء المعالجه النهائیه للجزء المیکانیکی قبل المعالجه بالأکسید. أیضًا ، فی حاله الثقوب الملولبه الصغیره لقبول البراغی ، قد یتسبب الأنوده فی ربط البراغی ، لذلک قد یتم النقر على الثقوب الملولبه لاستعاده الأبعاد الأصلیه. ومن ناحیه أخرى ، یمکن استخدام صنابیر کبیره خاصه لتعویض هذا النمو . بالنسبه للثقوب غیر الخیطیه التی تقبل دبابیس أو قضبان ذات قطر ثابت ، فقد یکون من المناسب تغییر الحجم فتحه أکبر قلیلاً. اعتمادًا على سبیکه وسمک الطلاء المؤکسد ، قد یکون له تأثیر سلبی کبیر على عمر التعب. على العکس من ذلک ، قد یزید الأنوده من عمر التعب من خلال منع تألیب التآکل.

أنوده هی عملیه إلکترولیتیه لإنتاج طلاء أکسید سمیک ، عاده على الألومنیوم وسبائکه. عاده ما تکون طبقه الأکسید من 5 إلى 30 میکرومتر وتستخدم لتوفیر مقاومه السطح للتآکل والتآکل أو کطبقه زخرفیه.

فی عملیه التحلیل الکهربائی

یتم تصنیع المکونات المراد معالجتها على شکل أنودات فی محلول حامض مخفف. تحدث الأکسده على سطح المکون ، مما یؤدی إلى تکوین طبقه أکسید متماسکه تلتصق بقوه بالرکیزه المعدنیه الأساسیه. یتم إجراء معظم عملیات الطلاء بأکسید الألومنیوم على الألمنیوم وسبائکه. وتشمل المواد الأخرى التی یمکن معالجتها بأکسید المغنیسیوم وسبائک التیتانیوم.

قبل المعالجه بأکسید الألومنیوم ، یجب معالجه سطح سبائک الألومنیوم مسبقًا. تؤثر هذه المعالجه المسبقه على المظهر النهائی وخصائص الطلاء المؤکسد. یمکن أن تتراوح أنواع المعالجه المسبقه من العملیات المیکانیکیه مثل التلمیع الکاشطه إلى المعالجات الکیمیائیه مثل التلمیع الکیمیائی أو التلمیع الکهربائی. بالإضافه إلى ذلک ، یجب إجراء أی عملیه تصنیع أو حفر أو لحام للمکون قبل أنوده.

تستخدم ثلاثه أنواع من محالیل الإلکترولیت بشکل شائع فی عملیه الأنوده. الأول عباره عن محلول من 10-15٪ حمض الکبریتیک عند درجه حراره 25 مئویه. یعطی هذا المنحل بالکهرباء معدل تکوین طلاء یبلغ حوالی 25 میکرومتر فی الساعه. محلول الإلکترولیت الثانی عباره عن خلیط من حامض الکبریتیک وحمض الأکسالیک عند درجه حراره 30 درجه مئویه. وهذا یعطی معدل طلاء أعلى یبلغ حوالی 30 میکرومتر / ساعه. المحلول الکهربائی الثالث هو حمض الکرومیک بنسبه 10٪ عند درجه حراره 38-42 درجه مئویه ، مما یعطی معدل تکوین غشاء یبلغ حوالی 15 میکرومتر / ساعه. هذه الطلاءات العادیه المؤکسده مسامیه وشفافه وعاده ما تستخدم مع الدهانات للطلاء الزخرفی.

“هارد أندیز”

یشیر إلى تحضیر طلاء أکسید سمیک ، حوالی 25-100 میکرومتر ، بصلابه أعلى ، نموذجیًا 500-900 HV ، ویستخدم لتوفیر سطح مقاوم للتآکل لسبائک الألومنیوم. یتم تحقیق ذلک باستخدام خلیط من حامض الکبریتیک / حمض الأکسالیک بترکیزات أعلى وعند درجات حراره منخفضه تبلغ حوالی 0-10 درجه مئویه. الطلاء المنتج من الرمادی إلى الأسود وغیر مسامی. لا یمکن معالجه جمیع سبائک الألومنیوم بأکسید الألومنیوم لإنشاء طبقات طلاء قاسیه مؤکسده. تستجیب سبائک سلسله 5xxx و 6xxx جیدًا للأنوده الصلبه ، بینما لا تستجیب السبائک 2xxx والسبائک الأخرى ، بما فی ذلک السبائک المصبوبه ذات المحتوى العالی من النحاس والسیلیکون. بالنسبه لهذه السبائک التی تحتوی على سیلیکون ونحاس أعلى ، تکون الطبقه المؤکسده مسامیه وذات صلابه منخفضه.

الأنوده الصلبه غالبًا ما تکون أقل تکلفه مقاومه للتآکل یمکن تطبیقها على سبائک الألومنیوم وهی مناسبه بشکل خاص للحمایه من التآکل المنخفض الإجهاد. نتیجه لذلک ، غالبًا ما یتم استخدام الطلاء الصلب المؤکسد مع مکونات الألمنیوم فی أنظمه الانزلاق. تُستخدم هذه الطلاءات أیضًا لحمایه مکونات الألمنیوم التی تتعرض للتآکل بمساعده السوائل ، وتآکل الملاط ، وتآکل الجسیمات الصلبه ، والتآکل السائل. الطلاء المؤکسد مقاوم أیضًا لمعظم المواد الکیمیائیه باستثناء القلویات. لا یتم استخدام الأنوده فی تطبیقات تآکل الصدمات بسبب الطبیعه الهشه للطلاء.

ما هو أنوده؟