ציפוי אנודייז: מה זה, איפה הוא מיושם, איך הוא עשוי

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

אנודיזציה היא תהליך אלקטרוליטי המשמש להגדלת עובי שכבת התחמוצות הטבעיות על פני המוצרים. טכנולוגיה זו קיבלה את שמה בשל העובדה שהחומר המעובד משמש כאנודה באלקטרוליט. כתוצאה מפעולה זו מוגברת עמידות החומר בפני קורוזיה ובלאי ומכינים את המשטח גם למריחת פריימר וצבע.

יישום שכבות הגנה נוספות לאחר אנודיזציה של מתכת מתבצע הרבה יותר טוב מהחומר המקורי. הציפוי האנודייז עצמו, בהתאם לשיטת היישום שלו, יכול להיות נקבובי, סופג צבעים היטב, או דק ושקוף, תוך שימת דגש על מבנה החומר המקורי ומחזיר אור היטב. סרט המגן שנוצר הוא דיאלקטרי, כלומר אינו מוליך זרם חשמלי.

למה זה נעשה

גימור אנודייז בשימוש היכן שנדרשלספק הגנה מפני קורוזיה ולהימנע מבלאי מוגבר בחלקי המגע של מנגנונים והתקנים. בין שאר השיטות להגנה על פני השטח של מתכות, טכנולוגיה זו היא אחת הזולות והאמינות ביותר. השימוש הנפוץ ביותר באנודיז הוא להגן על אלומיניום וסגסוגותיו. כידוע, למתכת זו, בעלת תכונות ייחודיות כמו שילוב של קלילות וחוזק, יש רגישות מוגברת לקורוזיה. טכנולוגיה זו פותחה גם עבור מספר מתכות לא ברזליות אחרות: טיטניום, מגנזיום, אבץ, זירקוניום וטנטלום.

כמה תכונות

התהליך הנבדק, בנוסף לשינוי המרקם המיקרוסקופי על פני השטח, משנה גם את המבנה הגבישי של המתכת בגבול עם הסרט המגן. עם זאת, עם עובי גדול של ציפוי אנודייז, שכבת המגן עצמה, ככלל, יש נקבוביות משמעותית. לכן, על מנת להשיג עמידות בפני קורוזיה של החומר, נדרש איטום נוסף שלו. יחד עם זאת, שכבה עבה מספקת עמידות מוגברת לבלאי, הרבה יותר מצבעים או ציפויים אחרים, כמו התזה. ככל שחוזק פני השטח גדל, הוא הופך שביר יותר, כלומר רגיש יותר לסדקים כתוצאה מפיצוח תרמי, כימי ופגיעה. סדקים בציפוי האנודייז במהלך ההטבעה אינם תופעה נדירה בשום פנים ואופן, וההמלצות שפותחו לא תמיד עוזרות כאן.

המצאה

תועד ראשוןהשימוש המתועד באנודיזציה התרחש בשנת 1923 באנגליה כדי להגן על חלקי מטוס ימי מפני קורוזיה. בתחילה, נעשה שימוש בחומצה כרומית. מאוחר יותר נעשה שימוש בחומצה אוקסלית ביפן, אך כיום, ברוב המקרים, משתמשים בחומצה גופרתית קלאסית ליצירת ציפוי אנודייז בהרכב האלקטרוליט, מה שמוזיל משמעותית את עלות התהליך. הטכנולוגיה משתפרת ומפותחת כל הזמן.

אלומיניום

אנודיז לשיפור עמידות בפני קורוזיה והכנה לצביעה. וגם, בהתאם לטכנולוגיה המשמשת, כדי להגדיל את החספוס או ליצור משטח חלק. יחד עם זאת, אילגון כשלעצמו אינו מסוגל להגביר משמעותית את החוזק של מוצרים העשויים ממתכת זו. כאשר אלומיניום בא במגע עם אוויר או כל גז אחר המכיל חמצן, המתכת יוצרת באופן טבעי שכבת תחמוצת בעובי 2-3 ננומטר על פני השטח שלה, ועל סגסוגות ערכה מגיע ל-5-15 ננומטר.

עובי ציפוי האלומיניום האנודיז הוא 15-20 מיקרון, כלומר, ההבדל הוא שני סדרי גודל (1 מיקרון שווה ל-1000 ננומטר). יחד עם זאת, שכבה זו שנוצרה מופצת בפרופורציות שוות, יחסית, בתוך ומחוץ לפני השטח, כלומר, היא מגדילה את עובי החלק בחצי מגודל שכבת המגן. למרות שהאילגון מייצר ציפוי צפוף ואחיד, הסדקים המיקרוסקופיים המצויים בו עלולים להוביל לקורוזיה. בנוסף, שכבת ההגנה על פני השטח עצמה נתונה לריקבון כימי.עקב חשיפה לסביבה בעלת חומציות גבוהה. כדי להילחם בתופעה זו, נעשה שימוש בטכנולוגיות המפחיתות את מספר הסדקים ומכניסות יסודות כימיים יציבים יותר להרכב התחמוצת.

Application

חומרים מעובדים נמצאים בשימוש נרחב. לדוגמה, בתעופה, אלמנטים מבניים רבים מכילים סגסוגות אלומיניום במחקר, אותו מצב הוא בבניית ספינות. התכונות הדיאלקטריות של הציפוי האנודייז קבעו מראש את השימוש בו במוצרים חשמליים. מוצרים העשויים מחומר מעובד ניתן למצוא במכשירי חשמל ביתיים שונים, לרבות נגנים, אורות, מצלמות, סמארטפונים. בחיי היומיום משתמשים בציפוי ברזל אנודייז, ליתר דיוק, בסוליות שלו, מה שמשפר משמעותית את תכונות הצרכן שלו. בעת הבישול, ניתן להשתמש בציפויי טפלון מיוחדים כדי למנוע שריפת מזון. בדרך כלל כלי מטבח כאלה הם די יקרים. עם זאת, מחבת אלומיניום ללא אנודיז מסוגלת לתת מענה לאותה בעיה. במקביל, בעלות נמוכה יותר. בבנייה, ציפוי אנודייז של פרופילים משמש להרכבת חלונות וצרכים אחרים. בנוסף, פרטים צבעוניים מושכים את תשומת לבם של מעצבים ואמנים, הם משמשים בחפצי תרבות ואמנות שונים ברחבי העולם, וכן בייצור תכשיטים.

Technology

חנויות מיוחדות לציפוי אלקטרוני ותעשיות הנחשבות "מלוכלכות" ומזיקות לבריאות האדם. לכן, המלצות לתהליך בבית, המפורסמות במקורות מסוימים, יש להתייחס בזהירות רבה, למרות הפשטות לכאורה של הטכנולוגיות המתוארות.

ניתן ליצור ציפוי אנודייז בכמה דרכים, אבל העיקרון הכללי ורצף העבודה נשארים קלאסיים. יחד עם זאת, החוזק והתכונות המכניות של החומר המתקבל תלויים, למעשה, במתכת המקור עצמה, במאפייני הקתודה, חוזק הזרם והרכב האלקטרוליט המשמש. יש להדגיש כי כתוצאה מההליך, לא מורחים חומרים נוספים על פני השטח, ושכבת ההגנה נוצרת על ידי הפיכת חומר המקור עצמו. המהות של ציפוי אלקטרוני היא השפעת הזרם החשמלי על תגובות כימיות. כל התהליך מחולק לשלושה שלבים עיקריים.

שלב ראשון - הכנה

בשלב זה, המוצר מנוקה היטב. פני השטח משומנים ומלוטשים. ואז יש את מה שנקרא תחריט. זה מתבצע על ידי הנחת המוצר בתמיסה בסיסית, ולאחר מכן העברה לתמיסה חומצית. נהלים אלו מסתיימים בשטיפה, במהלכה חשוב ביותר להסיר את כל שאריות הכימיקלים, כולל אזורים שקשה להגיע אליהם. התוצאה הסופית תלויה במידה רבה באיכות השלב הראשון.

שלב שני - אלקטרוכימיה

בשלב זה נוצר למעשה ציפוי האלומיניום האנודייז. חומר עבודה מוכן בקפידהנתלה על סוגרים והורדה לאמבטיה עם אלקטרוליט, המונחת בין שתי קתודות. לאלומיניום וסגסוגותיו משתמשים בקתודות העשויות מעופרת. בדרך כלל הרכב האלקטרוליט כולל חומצה גופרתית, אך ניתן להשתמש בחומצות אחרות, למשל, אוקסלית, כרומית, בהתאם למטרה העתידית של החלק המעובד. חומצה אוקסלית משמשת ליצירת ציפויים מבודדים בצבעים שונים, חומצה כרומית משמשת לעיבוד חלקים בעלי צורה גיאומטרית מורכבת עם חורים בקוטר קטן.

הזמן הדרוש ליצירת ציפוי מגן תלוי בטמפרטורת האלקטרוליט ובעוצמת הזרם. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר והזרם נמוך יותר, התהליך מהיר יותר. עם זאת, במקרה זה, סרט פני השטח הוא די נקבובי ורך. כדי לקבל משטח קשה וצפוף, נדרשות טמפרטורות נמוכות וצפיפות זרם גבוהה. עבור אלקטרוליט סולפט, טווח הטמפרטורות הוא בין 0 ל-50 מעלות, ועוצמת הזרם הספציפית היא בין 1 ל-3 אמפר לדצימטר מרובע. כל הפרמטרים להליך זה עובדו במהלך השנים והם כלולים בהוראות ובסטנדרטים הרלוונטיים.

שלב שלישי - קונסולידציה

לאחר השלמת האלקטרוליזה, המוצר האנודיז מקובע, כלומר, הנקבוביות בסרט המגן סגורות. ניתן לעשות זאת על ידי הנחת המשטח המטופל במים או בתמיסה מיוחדת. לפני שלב זה מתאפשרת צביעה יעילה של החלק, שכן נוכחות של נקבוביות תאפשר ספיגה טובה.צבע.

פיתוח טכנולוגיית אנודיז

כדי להשיג סרט תחמוצת כבד על פני אלומיניום, פותחה שיטה תוך שימוש בהרכב מורכב של אלקטרוליטים שונים בפרופורציה מסוימת, בשילוב עם עלייה הדרגתית בצפיפות הזרם החשמלי. נעשה שימוש במעין "קוקטייל" של חומצות גופרית, טרטרית, אוקסלית, לימון ובור, והחוזק הנוכחי בתהליך עולה בהדרגה פי חמישה. בשל השפעה זו, מבנה התא הנקבובי של שכבת התחמוצת המגן משתנה.

יש להזכיר במיוחד את הטכנולוגיה של שינוי צבע של חפץ אנודייז, שניתן לעשות בדרכים שונות. הפשוטה ביותר היא להניח את החלק בתמיסה עם צבע חם מיד לאחר הליך האילגון, כלומר לפני השלב השלישי של התהליך. תהליך הצביעה עם שימוש בתוספים ישירות לתוך האלקטרוליט הוא קצת יותר מסובך. תוספים הם בדרך כלל מלחים של מתכות שונות או חומצות אורגניות, המאפשרים לך לקבל את מגוון הצבעים המגוון ביותר - משחור מוחלט ועד כמעט כל צבע מהפלטה.