آنودایزینگ یک فرایند مهم در پیشرفت فناوری فلزات، به عنوان یکی از بهترین روش های پوشش دهی، می باشد. طی این فرایند، پوششی با خواص گوناگون از جمله مقاومت در برابر خوردگی و زیبایی ایجاد میشود که دوام و استحکام قطعات فلزی را بالا میبرد. در این مقاله چگونگی فرایند آنودایزینگ، انواع، واکنش های الکتروشیمیایی و روش های کنترل دما در فرایند آنودایزینگ توسط کادر مجرب آلودایز شرح داده شرح داده شده است.
نسبت استحکام به وزن یک پارامتر کلیدی در صنایع مختلف بشمار می آید. آلومینیوم و آلیاژهای آن بخاطر استحکام به وزن بالا و شکل پذیری خوبی که دارند در طیف وسیعی از کاربرهای مهندسی از جمله صنایع هوا-فضا، خودروسازی، توانبخشی، نظامی، پزشکی، حمل و نقل، ساختمان سازی، الکترونیک، عکاسی، پخت و پز و دکوراتیو مورد استفاده قرا می گیرند. پوشش دهی سطوح آلومینیومی با فرایند آنودایزینگ، دامنه کاربرد آن را بسیار گستردهتر می کند.
در فرآیند آنودایزینگ با اعمال ولتاژ اولیه به قطب مثبت مدار، سطح فلز نمونه توسط لایه سدی که دارای ضخامت بسیار نازک و عاری از تخلخل و حفره می باشد، پوشیده می شود(شکل1). سپس یون های فلز آلومینیوم از طریق واکنش اکسیداسیون آزاد می شوند و با یون های اکسیژن و هیدروژن وارد واکنش می شوند که در نتیجه اکسید آلومینیوم که از خود فلز آلومینیوم سختتر می باشد، بر روی سطح فلز رسوب کرده و تخلخل ها ایجاد می شوند. سپس تخلخل های ایجاد شده بهطور منظم و پایدار و با ساختار هگزاگونالی به سمت داخل و بیرون سطح فلز رشد می نمایند(شکل4).
2Al+3H2O=Al2O3+3H
2.
در هارد آنودایزینگ (آنادایز سخت)، لایه ی اکسیدی تشکیل شده بسیار سخت می باشد. سختی این پوشش حدود 400 – 500 ویکرز می باشد که با فلز استیل برابری میکند. برای رسیدن به این میزان سختی، پروسهی آنودایز قطعات آلومینیومی در پارامترهای تحت کنترل دما، چگالی جریان، غلظت الگترولیت و مطایق با استاندارد mil-spec8625 صورت میپذیرد.
قبل از شروع فرایند پوشش دهی به روش آنودایزینگ، ابتدا میبایست سطح فلز از هرگونه آلودگی پاک گردد. لذا ابتدا قطعات در شرایط مطلوب چربیگیری شده تا آلودگی ها و روغن هایی که از پروسه های قبل روی قطعات ایجاد شده اند (مثل ماشین کاری، خم و برش، پرداختکاری و …) در این مرحله از بین بروند.
پس از آبکشی در آب گرم، قطعات وارد پروسه اتچینگ میشوند تا خط و خش ها و دندانه های بسیار ریز که روی سطح فلز هستند از روی سطح قطعات محو شوند و همینطور اگر آلودگی ها در مرحله ی چربیگیری بهطور کامل از روی سطح فلز پاک نشده باشند در این مرحله از بین رفته و سطح قطعه آماده ی فرایند آندایزینگ میگردد.
اتچینگ عموما در یک محلول قلیایی متشکل از سدیم هیدروکساید، پتاسیم هیدروکساید، تریسدیم فسفات و یا ترکیبی از آن ها انجام می پذیرد.
در مرحله ی اتچینگ، ناخالصی هایی موجود در آلیاژ های آلومینیوم بهصورت دوده بر روی سطح فلز تشکیل میشوند که میبایست در یک محلول اسیدی متشکل از نیتریک اسید و یا سولفوریک اسید سطح نمونه پس از مرحله اتچ کاری از دوده تمیز شود و پس از آبکشی وارد الکترولیت آنودایز گردند. تست آبگریزی قطره آب برای اطمینان از تمیز بودن سطح انجام می شود تا از تمیزی سطح اطمینان حاصل گردد.
در فرایند هارد آنودایزینگ، با تکیه بر استاندارد جهانی mil-spec، دمای الکترولیت می بایست در طول انجام فرایند در بازه ی -2 تا 2 درجه ی سانتی گراد باشد و در طول پروسه و از طریق گرمای حاصل شده واکنش های شیمیایی، این دما نباید بیشتر از 2 درجه ی سانتی گراد تغییر پیدا کند. در مجموعه ی آلودایز سیستم خنک کاری همگام با متد روز دنیا و با روش غیر مستقیم طراحی شده تا علاوه بر ثابت نگه داشتن دما در طول واکنش، کیفیت نهایی پوشش با استاندارد های جهانی مطابقت داشته باشد.
قیمت دهی هارد آنودایز بدلیل مصرف بالای انرژی برای اجرای تکنولوژی سیستم کولینگ و زمان طولانیه پروسه، گرانتر از آنادیز رنگی و آنادایز نرمال میباشد. بهطور کلی قیمت دهی آنودایز سخت بر اساس نوع و شکل قطعه، ضخامت پوشش لایه ی اکسیدی، آلیاژ و پیچیدگی قطعه و هدف از انجام آن، مشخص میشود.
عموما برای قیمت دهی خدمات آنودایز با ارسال نمونه برای مجموعه ی آلودایز، امکان قیمت دهی دقیق تر فراهم میشود.
این مجموعه دانش و تکنولوژی آنودایزینگ آلمینیوم را از طریق تحقیقیات در تیم های معتبر دانشگاه تهران و مکاتبات با کشورهای پیشرفته بدست آورده است.
در فرایند آنودایزینگ آلومینیوم، همواره در کاتد و آند فرایند الکتروشیمیایی وجود دارد که باعث بهوجود آمدن الکترون ها در محلول الکترولیت و ساخت پوشش آنودیک می شوند. در آند، یون های آلومینیوم با یون های اکسید و هیدروکسید واکنش نشان می دهند، که در صورت انجام واکنش با یون های هیدروکسید، یون های هیدروژن دوباره به الکترولیت باز می گردنند.
نقش کاتد در این فرایند برای برقراری مدار است و در اطراف آن یون های هیدروژن آزاد می شوند و بهطور همزمان در آند، کاتیون های آلومینیوم با آنیون های اکسیژن ترکیب می شوند و AL2o3 را تشکیل می دهند.
این واکنش بهصورت ذیل درون الکترولیت آنودایز صورت می گیرند:
واکنش الکتروشیمیایی در آند —–> 2Al + 3H2O = Al2O3 + 6H + 6e
واکنش الکتروشیمیایی در کاتد —–> 6H + 6e = 3H2
واکنش نهایی آنودایزینگ —–> 2Al + 3H2O = Al2O3 + 3H2
* مدل شماتیک از فرایند آنودایزینگ و نحوه آزاد شدن الکترون ها را رو در تصویر رو به رو مشاهده می کنید.
کنترل دما در فرایند آنودایزینگ یکی از مهم ترین مراحل این پروسه است. بهطور کلی در کل مدت زمان فرایند آنودایزینگ دما باید ثابت نگه داشته شود (تلورانس تغییر دما 1 درجه سانتی گراد است)، از آنجایی که واکنش ها در آنودایزینگ گرمازا هستند پس در نتیجه نیاز به تجهیزات جهت کنترل دمای الکترولیت داریم.
روش های متفاوتی به این منظور در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند که برخی از آنها عبارتند از:
پیاده سازی هر کدام از روش ها برای رسیدن به بازده بالا نیازمند محاسبات مهندسی و انتخاب متریال و تجهیزات مناسب می باشد.
جهت ارتباط در واتسپ کلیک کنید
[…] فرایند آنودایزینگ […]