Anodizirani premaz: šta je to, gdje se koristi, kako se proizvodi

Eloksiranje je elektrolitički proces koji se koristi za povećanje debljine sloja prirodnih oksida na površini proizvoda. Ova tehnologija je dobila ime po činjenici da se obrađeni materijal koristi kao anoda u elektrolitu. Kao rezultat ove operacije povećava se Otpornost materijala na koroziju i habanje, a površina se priprema za upotrebu prajmera i boje.

Nanošenje dodatnih zaštitnih slojeva nakon anodizacije metala vrši se mnogo efikasnije u poređenju sa originalnim materijalom. Sam eloksirani premaz, u zavisnosti od načina njegove primene, može biti porozan, dobro upijajući boje, ili tanak i providan, naglašavajući strukturu izvornog materijala i dobro reflektujući svetlost. Formirani zaštitni film je dielektrik, odnosno ne provodi električnu struju.

Zašto je to urađeno

Anodizirani premaz se koristi tamo gdje je potrebno obezbijediti zaštitu od korozije i izbjeći povećano habanje u kontaktnim dijelovima mehanizama i uređaja. Među ostalim metodama površinske zaštite metala, ova tehnologija je jedna od najjeftinijih i najpouzdanijih. Najčešća upotreba eloksiranja za zaštitu aluminija i njegovih legura. Kao što je poznato, ovaj metal, koji ima takva jedinstvena svojstva kao kombinacija lakoće i snage, ima povećanu podložnost koroziji. Ova tehnologija je takođe razvijena za niz drugih obojenih metala: titanijum, magnezijum, cink, cirkonijum i tantal.

Neke karakteristike

Proces koji se proučava, osim što mijenja mikroskopsku teksturu na površini, također mijenja 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 materijala na koroziju potrebno dodatno zaptivanje. Istovremeno, debeli sloj obezbeđuje povećanu otpornost na habanje, mnogo veću u poređenju sa bojama ili drugim premazima, na primer, prskanjem. Zajedno sa povećanjem čvrstoće površine, ona postaje lomljivija, odnosno podložnija pucanju od toplotnih i hemijskih efekata, kao i od udara. Pukotine u eloksiranom premazu tokom žigosanja nikako nisu rijetka pojava, a ovdje razvijene preporuke ne pomažu uvijek.

Izum

Prva dokumentovana upotreba eloksiranja dogodila se 1923. godine u Engleska za zaštita od korozije dijelova hidroaviona. U početku se koristila hromna kiselina. Kasnije je oksalna kiselina korištena u Japanu, ali danas se u većini slučajeva klasična sumporna kiselina koristi za stvaranje eloksiranog premaza kao dijela elektrolita, što značajno smanjuje troškove procesa. Tehnologija se stalno unapređuje i.

Aluminijum

Anodizirani premaz vrši se za povećanje otpornosti na koroziju i pripremu za farbanje. A također, ovisno o korištenoj tehnologiji - ili za povećanje hrapavosti, ili za stvaranje glatke površine. Istovremeno, eloksiranje samo po sebi ne može značajno povećati snagu proizvoda od ovog metala. Kada aluminijum dođe u kontakt sa vazduhom ili bilo kojim drugim gasom koji sadrži kiseonik, metal prirodno formira sloj oksida debljine 2-3 nm na svojoj površini, a na legurama njegova vrednost dostiže 5-15 nm.

Debljina premaza od anodiziranog aluminija je 15-20 mikrona, odnosno razlika je dva reda veličine (1 mikron je 1000 nm). Istovremeno, ovaj stvoreni sloj raspoređen je u jednakim dijelovima, relativno govoreći, unutar i izvan površine, odnosno povećava debljinu dijela za ½ veličine zaštitnog sloja. Iako eloksiranje stvara gustu i ujednačenu prevlaku, mikroskopske pukotine u njoj mogu dovesti do korozije. Osim toga, sam površinski zaštitni sloj je podložan hemijskom raspadanju zbog izlaganja okolini sa visokom kiselošću. Za borbu protiv ove pojave koriste se tehnologije koje smanjuju broj mikropukotina i uvode stabilnije hemijske elemente u sastav oksida.

Aplikacije

Obrađeni materijali se koriste veoma široko. Na primjer, u avijaciji mnogi strukturni elementi sadrže proučavane legure aluminijuma, ista situacija u brodogradnji. Dielektrična svojstva anodiziranog premaza unaprijed su odredila njegovu upotrebu u električnim proizvodima. Proizvodi od prerađenog materijala mogu se naći u raznim kućanskim aparatima, uključujući ipode, baterijske lampe, kamere, pametne telefone. U svakodnevnom životu koristi se premaz od eloksiranog željeza, tačnije njegovi potplati, što ga značajno poboljšava potrošačka svojstva. Prilikom kuvanja možete koristiti posebne teflonske premaze kako biste izbjegli paljenje posuđa. Obično su takvi kuhinjski potrepštine prilično skupi. Međutim, tiganj od anodiziranog aluminijuma bez premaza može pružiti rješenje za isti problem. U isto vrijeme sa manje novac. U građevinarstvu se za postavljanje prozora i druge potrebe koristi eloksirani premaz profila. Osim toga, šareni detalji privlače pažnju dizajnera i umjetnika, koriste se u raznim kulturnim i umjetničkim objektima širom svijeta, kao i u proizvodnji nakita.

Tehnologija

Za izvođenje radova u industrijskom obimu stvaraju se posebne radionice za galvanizaciju i proizvodni pogoni, koji se smatraju" prljavim " i štetno za ljudsko zdravlje. Stoga , preporuke za nošenje van procesa na početak, oglašene u nekim izvorima treba uzeti veoma pažljivo, uprkos očiglednoj jednostavnosti opisanih tehnologija.

Može se kreirati eloksirani premaz na više načina, , ali opći princip i redoslijed rada ostaju klasični. Istovremeno, čvrstoća i mehanička svojstva rezultirajućeg materijala zavise, zapravo, od samog izvornog metala, od karakteristika katode, jačine struje i sastava korišćenog elektrolita. Treba naglasiti da se kao rezultat postupka na površinu ne nanose dodatne supstance, a pretvaranjem samog izvornog materijala formira se zaštitni sloj. Suština galvanizacije je uticaj električne struje na hemijske reakcije. Ceo proces je podeljen u tri glavne faze.

Prva faza je priprema

U ovoj fazi proizvod se temeljito očisti. Površina je odmašćena i brušena. Nakon toga dolazi do takozvanog jetkanja. Izvodi se stavljanjem proizvoda u alkalni rastvor, a zatim premještanjem u kiseli rastvor. Ovi postupci se završavaju ispiranjem, tokom kojeg je izuzetno važno ukloniti sve hemijske ostatke, uključujući teško dostupna područja. Konačni rezultat u velikoj mjeri ovisi o kvaliteti prve faze.

Druga faza je elektrohemija

U ovoj fazi zapravo se stvara premaz od anodiziranog aluminija. Pažljivo pripremljena blanko se okači na držače i spušta u kadu sa elektrolitom, stavljajući je između dve katode. Za aluminijum i njegove legure koriste se katode od olova. Obično je sumporna kiselina uključena u elektrolit, ali se mogu koristiti i druge kiseline, na primjer, oksalna, hromna, ovisno o budućoj namjeni obrađenog dijela. Oksalna kiselina koristi se za stvaranje izolacijskih premaza različitih boja, hrom – za obradu dijelova koji imaju složeni geometrijski oblik s rupama malih promjera.

Vrijeme, potrebno za stvoriti zaštitni premaz ovisi o temperaturi elektrolita i trenutnoj snazi. Što je viša temperatura i niža struja, proces ide brže. Međutim, u ovom slučaju, površinski film ispada prilično porozan i meka. Za dobijanje čvrste i guste površine potrebne su niske temperature i velika gustina struje. Za elektrolit sumporne kiseline raspon temperature je od 0 do 50 stepeni, a specifična struja od 1 do 3 ampera po kvadratnom decimetru. Svi parametri za ovaj postupak razrađeni su godinama i sadržani su u relevantnim uputstvima i standardima.

Treća faza je konsolidacija

Nakon završetka elektrolize, proizvod koji ima eloksirani premaz je fiksiran, odnosno pore su zatvorene u zaštitni film. To se može učiniti postavljanjem tretirane površine u vodu ili u poseban rastvor. Prije ove faze moguće je efektivno farbanje dijela, jer će prisustvo pora osigurati dobru apsorpciju boje.

Razvoj tehnologija za eloksiranje

Da bi se dobio oksidni film za teške uslove rada na aluminijumskoj površini, razvijena je metoda za korišćenje složenog sastava različitih elektrolita u određenom omjeru u kombinaciji sa postepenim povećanjem gustine električne struje. Koristi se svojevrsni "koktel" sumporne, vinske, oksalne, limunske i borne kiseline, a trenutna snaga u procesu postepeno se povećava pet puta. Zbog ovog efekta mijenja se struktura porozne ćelije zaštitnog oksidnog sloja.

Posebno treba pomenuti tehnologiju za promjenu boje od eloksiranog objekta, što se može učiniti na različite načine. Najjednostavnije je odmah nakon toga staviti dio u rastvor sa vrućom bojom procedura eloksiranje, odnosno do treće faze procesa. Proces bojenja aditivima direktno u elektrolit je nešto komplikovaniji. Aditivi su obično soli različitih metala ili organskih kiselina, koje vam omogućavaju da dobijete najrazličitije raspon boja – od apsolutno crne do gotovo bilo koje boje sa palete.