Anodizirani premaz: što je to, gdje se nanosi, kako se proizvodi

Anodizacija je elektrolitički proces koji se koristi za povećanje debljine sloja prirodnih oksida na površini proizvoda. Ova je tehnologija dobila ime zbog činjenice da se obrađeni materijal koristi kao anoda u elektrolitu. Kao rezultat ove operacije povećava se otpornost materijala na koroziju i habanje, a osigurava se i priprema površine za upotrebu temeljnog premaza i boje.

Primjena dodatnih zaštitnih slojeva nakon anodiziranja metala provodi se mnogo bolje u usporedbi s početnim materijalom. Sam anodizirani premaz, ovisno o načinu nanošenja, može biti porozan, dobro upija boje ili tanak i proziran, naglašavajući strukturu izvornog materijala i dobro reflektirajući svjetlost. Formirani zaštitni film je dielektrik, odnosno ne provodi električnu struju.

Čemu služi

Anodizirani premaz koristi se tamo gdje je potrebno osigurati zaštitu od korozije i izbjeći povećano trošenje U dodirnim dijelovima mehanizama i uređaja. Među ostalim načinima površinske zaštite metala, ova je tehnologija jedna od najjeftinijih i najpouzdanijih. Najčešća primjena anodizacije je zaštita aluminija i njegovih legura. Kao što znate, ovaj metal, koji ima takva jedinstvena svojstva kao kombinacija lakoće i čvrstoće, ima povećanu osjetljivost na koroziju. Ova tehnologija je također razvijena za niz drugih obojenih metala: titan, magnezij, cink, cirkonij i tantal.

Neke značajke

Proces koji se proučava, osim što mijenja mikroskopsku teksturu na površini, mijenja i kristalnu strukturu metala na granici sa zaštitnim filmom. Međutim, s velikom debljinom anodiziranog premaza, sam zaštitni sloj u pravilu ima značajnu poroznost. Stoga je za postizanje otpornosti na koroziju materijala potrebno dodatno brtvljenje. Međutim, debeli sloj pruža povećanu otpornost na habanje, mnogo veću u usporedbi s bojama ili drugim premazima, na primjer, prskanjem. Zajedno s povećanjem površinske čvrstoće, ona postaje lomljivija, odnosno osjetljivija na pucanje od toplinskog i kemijskog djelovanja, kao i od udara. Pukotine anodiziranog premaza tijekom žigosanja nikako nisu rijetka pojava, a razvijene preporuke ovdje ne pomažu uvijek.

Izum

Prva dokumentirana upotreba anodizacije dogodila se 1923. godine Engleska za zaštita od korozije dijelova hidroaviona. U početku se koristila kromna kiselina. Kasnije se u Japanu koristila oksalna kiselina, ali danas se u većini slučajeva klasična sumporna kiselina koristi za stvaranje anodiziranog premaza u sastavu elektrolita, što uvelike smanjuje troškove postupka. Tehnologija se neprestano poboljšava i razvija.

Aluminij

Anodizirani premaz se izvodi kako bi se povećala otpornost na koroziju i pripremila za slikanje. A također, ovisno o primijenjenoj tehnologiji - bilo za povećanje hrapavosti ili za stvaranje glatke površine. Istodobno, samo anodiziranje nije u stanju značajno povećati čvrstoću proizvoda izrađenih od ovog metala. Kada aluminij dođe u kontakt sa zrakom ili bilo kojim drugim plinom koji sadrži kisik, metal prirodno formira sloj oksida debljine 2-3 Nm na svojoj površini, a na legurama njegova vrijednost doseže 5-15 nm.

Debljina anodiziranog aluminijskog premaza je 15-20 mikrona, što je razlika od dva reda veličine (1 mikron je 1000 nm). Štoviše, ovaj stvoreni sloj raspoređen je u jednakim omjerima, relativno govoreći, prema unutra i prema van površine, odnosno povećava debljinu dijela u odnosu na veličinu zaštitnog sloja. Iako anodizacija stvara gustu i ujednačenu prevlaku, mikroskopske pukotine u njoj mogu dovesti do korozije. Osim toga, sam površinski zaštitni sloj podložan je kemijskom raspadanju zbog izloženosti okolišu s visokom kiselošću. Za borbu protiv ovog fenomena koriste se tehnologije koje smanjuju broj mikropukotina i uvode stabilnije kemijske elemente u sastav oksida.

Primjena

Obrađeni materijali koriste se vrlo široko. Na primjer, u zrakoplovstvu mnogi strukturni elementi sadrže legure aluminija koje se proučavaju, ista je situacija u brodogradnji. Dielektrična svojstva anodiziranog premaza unaprijed su odredila njegovu upotrebu u električnim proizvodima. Proizvodi izrađeni od obrađenog materijala mogu se naći u raznim kućanskim aparatima, uključujući uređaje za reprodukciju, svjetla, kamere, pametne telefone. U svakodnevnom životu koristi se anodizirani premaz željeza, točnije-njegovi potplati, što ga značajno poboljšava potrošačka svojstva. Prilikom kuhanja možete koristiti posebne teflonske premaze kako biste izbjegli izgaranje jela. Obično je takav kuhinjski pribor prilično skup. Međutim, anodizirana aluminijska posuda bez premaza može pružiti rješenje za isti problem. Istodobno s nižim troškovima novac. U građevinarstvu se koristi anodizirani premaz profila za ugradnju prozora i drugih potreba. Osim toga, Višebojni detalji privlače pažnju dizajnera i umjetnika, koriste se u raznim kulturnim i umjetničkim predmetima širom svijeta, kao i u proizvodnji nakita.

Tehnologija

Za rad u industrijskim razmjerima stvaraju se posebne galvanske radionice i proizvodnje koje se smatraju "prljavim" i štetno za ljudsko zdravlje. Stoga smjernice proces u kućni uvjeti, oglašeno u nekim izvorima, treba uzeti vrlo pažljivo, unatoč prividnoj jednostavnosti opisanih tehnologija.

Može se stvoriti anodizirani premaz na nekoliko načina, ali opće načelo i slijed rada ostaju klasični. U ovom slučaju, čvrstoća i mehanička svojstva dobivenog materijala ovise o, zapravo, samom izvornom metalu, o karakteristikama katode, jakosti struje i sastavu korištenog elektrolita. Mora se naglasiti da se kao rezultat postupka na površinu ne nanose dodatne tvari, a zaštitni sloj nastaje transformacijom samog početnog materijala. Bit galvanizacije je utjecaj električne struje na kemijske reakcije. Cijeli proces podijeljen je u tri glavne faze.

Prva faza-priprema

U ovoj fazi proizvod se temeljito čisti. Površina je odmašćena i brušena. Nakon toga dolazi do takozvanog jetkanja. Provodi se stavljanjem proizvoda u alkalnu otopinu, a zatim premještanjem u kiselu otopinu. Ispiranje dovršava ove postupke, tijekom kojih je izuzetno važno ukloniti sve ostatke kemikalija, uključujući teško dostupna područja. Konačni rezultat uvelike ovisi o kvaliteti prve faze.

Ponavljajući stadij-Elektrokemija

U ovoj se fazi zapravo stvara anodizirani aluminijski premaz. Pažljivo pripremljeni obradak obješen je na nosače i spušten u kupku s elektrolitom, smješten između dvije katode. Za aluminij i njegove legure koriste se katode izrađene od olova. Obično sastav elektrolita uključuje sumpornu kiselinu, ali mogu se koristiti i druge kiseline, na primjer, oksalna, kromna, ovisno o budućoj namjeni obrađenog dijela. Oksalna kiselina koristi se za stvaranje izolacijskih premaza različitih boja, kromirana kiselina koristi se za obradu dijelova složenog geometrijskog oblika s rupama malog promjera.

Vrijeme, potrebno za stvaranje zaštitnog premaza ovisi o temperaturi elektrolita i jačini struje. Što su veće temperature i niža amperaža, proces se brže odvija. Međutim, u ovom je slučaju površinski film prilično porozan i mekan. Za dobivanje tvrde i guste površine potrebne su niske temperature i velika gustoća struje. Za elektrolit sulfat, temperaturni raspon je od 0 do 50 stupnjeva, a specifična amperaža je od 1 do 3 ampera po kvadratnom decimetru. Svi parametri za ovaj postupak razrađeni su tijekom godina i sadržani su u odgovarajućim uputama i standardima.

Treća faza je konsolidacija

Nakon završetka elektrolize, proizvod s anodiziranim premazom je fiksiran, odnosno pore su zatvorene u zaštitnom filmu. To se može učiniti stavljanjem obrađene površine u vodu ili u posebnu otopinu. Prije ove faze moguće je učinkovito bojanje dijela, jer će prisutnost pora osigurati dobru apsorpciju boje.

Razvoj tehnologije eloksiranja

Da bi se dobio super jak oksidni film na površini aluminija, razvijena je metoda za korištenje složenog sastava različitih elektrolita u određenom omjeru u kombinaciji s postupnim povećanjem gustoće električne struje. Koristi se svojevrsni "koktel" sumporne, vinske, oksalne, limunske i borne kiseline, a trenutna snaga u procesu postupno se povećava pet puta. Zbog ovog učinka mijenja se struktura porozne stanice zaštitnog oksidnog sloja.

Odvojeno treba spomenuti tehnologije promjene boje anodizirani objekt koji se može napraviti na različite načine. Najjednostavnije je staviti dio u otopinu s vrućom bojom odmah nakon postupak do treće faze procesa. Postupak bojenja pomoću aditiva izravno u elektrolitu nešto je složeniji. Aditivi su obično soli raznih metala ili organske kiseline koje omogućuju dobivanje najrazličitije raspon boja – od apsolutno crne do gotovo bilo koje boje iz palete.