Ανοδιωμένη επίστρωση: τι είναι, πού εφαρμόζεται, πώς κατασκευάζεται

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Η ανοδίωση είναι μια ηλεκτρολυτική διαδικασία που χρησιμοποιείται για την αύξηση του πάχους του στρώματος των φυσικών οξειδίων στην επιφάνεια των προϊόντων. Αυτή η τεχνολογία πήρε το όνομά της λόγω του γεγονότος ότι το επεξεργασμένο υλικό χρησιμοποιείται ως άνοδος στον ηλεκτρολύτη. Ως αποτέλεσμα αυτής της λειτουργίας, αυξάνεται η αντοχή του υλικού στη διάβρωση και τη φθορά και η επιφάνεια προετοιμάζεται επίσης για την εφαρμογή ασταριού και βαφής.

Η εφαρμογή πρόσθετων προστατευτικών στρωμάτων μετά την ανοδίωση μετάλλων πραγματοποιείται πολύ καλύτερα από το αρχικό υλικό. Η ίδια η ανοδιωμένη επίστρωση, ανάλογα με τη μέθοδο εφαρμογής της, μπορεί να είναι πορώδης, να απορροφά καλά τις βαφές, ή λεπτή και διαφανής, δίνοντας έμφαση στη δομή του αρχικού υλικού και αντανακλώντας καλά το φως. Το σχηματισμένο προστατευτικό φιλμ είναι διηλεκτρικό, δηλαδή δεν άγει ηλεκτρικό ρεύμα.

Γιατί γίνεται αυτό

Ανοδιωμένο φινίρισμα χρησιμοποιείται όπου απαιτείταιπαρέχουν προστασία από τη διάβρωση και αποφυγή αυξημένης φθοράς στα μέρη που έρχονται σε επαφή με μηχανισμούς και συσκευές. Μεταξύ άλλων μεθόδων προστασίας της επιφάνειας των μετάλλων, αυτή η τεχνολογία είναι μία από τις φθηνότερες και πιο αξιόπιστες. Η πιο κοινή χρήση της ανοδίωσης είναι η προστασία του αλουμινίου και των κραμάτων του. Όπως γνωρίζετε, αυτό το μέταλλο, έχοντας τέτοιες μοναδικές ιδιότητες όπως ο συνδυασμός ελαφρότητας και αντοχής, έχει αυξημένη ευαισθησία στη διάβρωση. Αυτή η τεχνολογία έχει επίσης αναπτυχθεί για μια σειρά από άλλα μη σιδηρούχα μέταλλα: τιτάνιο, μαγνήσιο, ψευδάργυρο, ζιρκόνιο και ταντάλιο.

Μερικά χαρακτηριστικά

Η υπό μελέτη διαδικασία, εκτός από την αλλαγή της μικροσκοπικής υφής στην επιφάνεια, αλλάζει και την κρυσταλλική δομή του μετάλλου στο όριο με την προστατευτική μεμβράνη. Ωστόσο, με μεγάλο πάχος της ανοδιωμένης επίστρωσης, το ίδιο το προστατευτικό στρώμα, κατά κανόνα, έχει σημαντικό πορώδες. Επομένως, για να επιτευχθεί αντοχή στη διάβρωση του υλικού απαιτείται επιπλέον σφράγισή του. Ταυτόχρονα, ένα παχύ στρώμα παρέχει αυξημένη αντοχή στη φθορά, πολύ περισσότερο από τα χρώματα ή άλλες επικαλύψεις, όπως ο ψεκασμός. Καθώς αυξάνεται η αντοχή της επιφάνειας, γίνεται πιο εύθραυστο, δηλαδή πιο ευαίσθητο σε ρωγμές από θερμικές, χημικές και κρουστικές ρωγμές. Οι ρωγμές στην ανοδιωμένη επίστρωση κατά τη σφράγιση δεν είναι καθόλου σπάνιο φαινόμενο και οι συστάσεις που έχουν αναπτυχθεί δεν βοηθούν πάντα εδώ.

Εφεύρεση

Πρώτο τεκμηριωμένοη καταγεγραμμένη χρήση ανοδίωσης συνέβη το 1923 στην Αγγλία για την προστασία εξαρτημάτων υδροπλάνων από τη διάβρωση. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε χρωμικό οξύ. Αργότερα, το οξαλικό οξύ χρησιμοποιήθηκε στην Ιαπωνία, αλλά σήμερα, στις περισσότερες περιπτώσεις, το κλασικό θειικό οξύ χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μιας ανοδιωμένης επικάλυψης στη σύνθεση του ηλεκτρολύτη, η οποία μειώνει σημαντικά το κόστος της διαδικασίας. Η τεχνολογία βελτιώνεται και αναπτύσσεται συνεχώς.

Αλουμίνιο

Ανοδιωμένο για βελτίωση της αντοχής στη διάβρωση και προετοιμασία για βαφή. Και επίσης, ανάλογα με την τεχνολογία που χρησιμοποιείται, είτε για αύξηση της τραχύτητας είτε για δημιουργία λείας επιφάνειας. Ταυτόχρονα, η ανοδίωση από μόνη της δεν είναι ικανή να αυξήσει σημαντικά την αντοχή των προϊόντων που κατασκευάζονται από αυτό το μέταλλο. Όταν το αλουμίνιο έρχεται σε επαφή με αέρα ή οποιοδήποτε άλλο αέριο που περιέχει οξυγόνο, το μέταλλο σχηματίζει φυσικά ένα στρώμα οξειδίου πάχους 2-3 nm στην επιφάνειά του και στα κράματα η τιμή του φτάνει τα 5-15 nm.

Το πάχος της επικάλυψης ανοδιωμένου αλουμινίου είναι 15-20 μικρά, δηλαδή, η διαφορά είναι δύο τάξεις μεγέθους (1 micron ισούται με 1000 nm). Ταυτόχρονα, αυτό το στρώμα που δημιουργείται κατανέμεται σε ίσες αναλογίες, σχετικά μιλώντας, εντός και εκτός της επιφάνειας, δηλαδή αυξάνει το πάχος του τμήματος κατά το ½ του μεγέθους του προστατευτικού στρώματος. Αν και η ανοδίωση παράγει μια πυκνή και ομοιόμορφη επίστρωση, οι μικροσκοπικές ρωγμές που υπάρχουν σε αυτό μπορεί να οδηγήσουν σε διάβρωση. Επιπλέον, το ίδιο το επιφανειακό προστατευτικό στρώμα υπόκειται σε χημική αποσύνθεση.λόγω έκθεσης σε περιβάλλον με υψηλή οξύτητα. Για την καταπολέμηση αυτού του φαινομένου, χρησιμοποιούνται τεχνολογίες που μειώνουν τον αριθμό των μικρορωγμών και εισάγουν πιο σταθερά χημικά στοιχεία στη σύνθεση του οξειδίου.

Αίτηση

Τα μηχανικά υλικά χρησιμοποιούνται ευρέως. Για παράδειγμα, στην αεροπορία, πολλά δομικά στοιχεία περιέχουν κράματα αλουμινίου υπό μελέτη, η ίδια κατάσταση είναι και στη ναυπηγική. Οι διηλεκτρικές ιδιότητες της ανοδιωμένης επίστρωσης προκαθόρισαν τη χρήση της σε ηλεκτρικά προϊόντα. Προϊόντα κατασκευασμένα από επεξεργασμένο υλικό μπορούν να βρεθούν σε διάφορες οικιακές συσκευές, όπως συσκευές αναπαραγωγής, φώτα, κάμερες, smartphone. Στην καθημερινή ζωή χρησιμοποιείται επίστρωση ανοδιωμένου σιδήρου, ακριβέστερα, οι σόλες του, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά τις καταναλωτικές του ιδιότητες. Κατά το μαγείρεμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ειδικές επικαλύψεις τεφλόν για να αποφευχθεί το κάψιμο των τροφίμων. Συνήθως τέτοια μαγειρικά σκεύη είναι αρκετά ακριβά. Ωστόσο, ένα τηγάνι από μη ανοδιωμένο αλουμίνιο μπορεί να δώσει λύση στο ίδιο πρόβλημα. Ταυτόχρονα, με χαμηλότερο κόστος. Στην κατασκευή, η ανοδιωμένη επίστρωση προφίλ χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση παραθύρων και άλλες ανάγκες. Επιπλέον, οι πολύχρωμες λεπτομέρειες τραβούν την προσοχή σχεδιαστών και καλλιτεχνών, χρησιμοποιούνται σε διάφορα πολιτιστικά και καλλιτεχνικά αντικείμενα σε όλο τον κόσμο, καθώς και στην κατασκευή κοσμημάτων.

Τεχνολογία

Ειδικά καταστήματα επιμετάλλωσης καιβιομηχανίες που θεωρούνται «βρώμικες» και επιβλαβείς για την ανθρώπινη υγεία. Επομένως, οι συστάσεις για τη διαδικασία στο σπίτι, που διαφημίζονται σε ορισμένες πηγές, θα πρέπει να λαμβάνονται με εξαιρετική προσοχή, παρά τη φαινομενική απλότητα των περιγραφόμενων τεχνολογιών.

Η ανοδιωμένη επίστρωση μπορεί να δημιουργηθεί με διάφορους τρόπους, αλλά η γενική αρχή και η σειρά εργασίας παραμένουν κλασικές. Ταυτόχρονα, η αντοχή και οι μηχανικές ιδιότητες του υλικού που λαμβάνεται εξαρτώνται, στην πραγματικότητα, από το ίδιο το μέταλλο πηγής, από τα χαρακτηριστικά της καθόδου, την ισχύ ρεύματος και τη σύνθεση του ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιείται. Θα πρέπει να τονιστεί ότι ως αποτέλεσμα της διαδικασίας, δεν εφαρμόζονται πρόσθετες ουσίες στην επιφάνεια και το προστατευτικό στρώμα σχηματίζεται μετασχηματίζοντας το ίδιο το αρχικό υλικό. Η ουσία της επιμετάλλωσης είναι η επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος στις χημικές αντιδράσεις. Η όλη διαδικασία χωρίζεται σε τρία κύρια στάδια.

Πρώτο στάδιο - προετοιμασία

Σε αυτό το στάδιο, το προϊόν καθαρίζεται σχολαστικά. Η επιφάνεια είναι απολιπασμένη και γυαλισμένη. Έπειτα υπάρχει η λεγόμενη χάραξη. Πραγματοποιείται τοποθετώντας το προϊόν σε αλκαλικό διάλυμα και στη συνέχεια μετακινώντας το σε όξινο διάλυμα. Αυτές οι διαδικασίες ολοκληρώνονται με έκπλυση, κατά την οποία είναι εξαιρετικά σημαντικό να αφαιρεθούν όλα τα χημικά υπολείμματα, συμπεριλαμβανομένων των δυσπρόσιτων περιοχών. Το τελικό αποτέλεσμα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα του πρώτου σταδίου.

Δεύτερο στάδιο - ηλεκτροχημεία

Σε αυτό το στάδιο, δημιουργείται στην πραγματικότητα η επίστρωση ανοδιωμένου αλουμινίου. Προσεκτικά προετοιμασμένο τεμάχιο εργασίαςκρέμασε σε βραχίονες και κατέβασε σε μπανιέρα με ηλεκτρολύτη, τοποθετημένη ανάμεσα σε δύο καθόδους. Για το αλουμίνιο και τα κράματά του χρησιμοποιούνται κάθοδοι από μόλυβδο. Συνήθως η σύνθεση του ηλεκτρολύτη περιλαμβάνει θειικό οξύ, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλα οξέα, για παράδειγμα, οξαλικό, χρωμικό, ανάλογα με τον μελλοντικό σκοπό του επεξεργασμένου εξαρτήματος. Το οξαλικό οξύ χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μονωτικών επιστρώσεων διαφορετικών χρωμάτων, το χρωμικό οξύ χρησιμοποιείται για την επεξεργασία εξαρτημάτων που έχουν πολύπλοκο γεωμετρικό σχήμα με οπές μικρής διαμέτρου.

Ο χρόνος που απαιτείται για τη δημιουργία μιας προστατευτικής επίστρωσης εξαρτάται από τη θερμοκρασία του ηλεκτρολύτη και από την ισχύ του ρεύματος. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία και όσο χαμηλότερο το ρεύμα, τόσο πιο γρήγορη είναι η διαδικασία. Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση, η επιφανειακή μεμβράνη είναι αρκετά πορώδης και μαλακή. Για να αποκτήσετε μια σκληρή και πυκνή επιφάνεια, απαιτούνται χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλή πυκνότητα ρεύματος. Για τον θειικό ηλεκτρολύτη, το εύρος θερμοκρασίας είναι από 0 έως 50 μοίρες και η ειδική ισχύς ρεύματος είναι από 1 έως 3 αμπέρ ανά τετραγωνικό δεκατόμετρο. Όλες οι παράμετροι για αυτήν τη διαδικασία έχουν επεξεργαστεί με τα χρόνια και περιέχονται στις σχετικές οδηγίες και πρότυπα.

Τρίτο στάδιο - ενοποίηση

Μετά την ολοκλήρωση της ηλεκτρόλυσης, το ανοδιωμένο προϊόν σταθεροποιείται, δηλαδή οι πόροι στο προστατευτικό φιλμ κλείνουν. Αυτό μπορεί να γίνει τοποθετώντας την επεξεργασμένη επιφάνεια σε νερό ή σε ειδικό διάλυμα. Πριν από αυτό το στάδιο, είναι δυνατή η αποτελεσματική βαφή του εξαρτήματος, καθώς η παρουσία πόρων θα επιτρέψει την καλή απορρόφηση.βαφή.

Ανάπτυξη τεχνολογίας ανοδίωσης

Για τη λήψη ενός φιλμ οξειδίου βαρέως τύπου στην επιφάνεια του αλουμινίου, αναπτύχθηκε μια μέθοδος που χρησιμοποιεί μια σύνθετη σύνθεση διαφόρων ηλεκτρολυτών σε μια ορισμένη αναλογία, σε συνδυασμό με μια σταδιακή αύξηση της πυκνότητας ηλεκτρικού ρεύματος. Χρησιμοποιείται ένα είδος «κοκτέιλ» από θειικό, τρυγικό, οξαλικό, κιτρικό και βορικό οξύ και η τρέχουσα ισχύς στη διαδικασία αυξάνεται σταδιακά πέντε φορές. Λόγω αυτού του φαινομένου, η δομή του πορώδους στοιχείου του προστατευτικού στρώματος οξειδίου αλλάζει.

Ειδική αναφορά πρέπει να γίνει στην τεχνολογία αλλαγής του χρώματος ενός ανοδιωμένου αντικειμένου, η οποία μπορεί να γίνει με διαφορετικούς τρόπους. Το πιο απλό είναι να τοποθετήσετε το εξάρτημα σε διάλυμα με ζεστή βαφή αμέσως μετά τη διαδικασία ανοδίωσης, δηλαδή πριν από το τρίτο στάδιο της διαδικασίας. Η διαδικασία χρωματισμού με τη χρήση πρόσθετων απευθείας στον ηλεκτρολύτη είναι κάπως πιο περίπλοκη. Τα πρόσθετα είναι συνήθως άλατα διαφόρων μετάλλων ή οργανικών οξέων, που σας επιτρέπουν να λαμβάνετε την πιο διαφορετική γκάμα χρωμάτων - από απολύτως μαύρο έως σχεδόν οποιοδήποτε χρώμα από την παλέτα.