عوامل موثر در فرایند آندایزینگ
آندایزینگ یک فرآیند الکتروشیمیایی است که برای افزایش مقاومت به خوردگی ، افزایش سختی و مقاومت سطح ، چسبندگی رنگ و زیبایی ظاهری فلزات به ویژه آلمینیوم به کار می رود . در این یک لایه اکسید محافظتی منظم و یکنواخت بر سطح فلز ایجاد می شود که با استفاده از جریان مستقیم و محلول الکترولیتی اسیدی کنترل می گردد . کیفیت نهایی لایه آندایز شده به عوامل متعددی بستگی دارد که در ادامه به تفضیل توضیح داده می شود .
آندایزینگ یک فرآیند الکتروشیمیایی پیشرفته است که در آن یک لایه اکسید محافظتی و سخت روی سطح آلمینیوم ایجاد می شود . برخلاف بسیاری از پوشش های سطحی که روی فلز اعمال می شوند ، در آندایزینگ لایه اکسید بخشی از فلز اکسید بخشی از خود فلز پایه است و به صورت طبیعی درون سطح آن رشد می کند.
فرآیند آندایز از واژه ی anode به معنی اند گرفته شده است ، زیرا قطعه در مدار الکتریکی به عنوان آند عمل می کند و اکسسیداسیون کنترل شده ی سطح آن منجر به تشکیل لایه ای سخت ، مقاوم ،زیبا وچسبنده می شود .
اصول فرایند آندایزینگ : در این فرآیند قطعه فلزی به عنوان آند در یک محلول الکترولیتی اسیدی ( معمولا اسید سولفوریک ) قرار داده می شود . جریان مستقیم DC از طریق یک مدار برقرار شده و باعث اکسید شدن سطح فلز می شود. نتیجه ، تشکیل یک لایه متخلخل و سخت از اکسید فلز است که ضخامت آن با کنترل پارامتر های فرایند قابل تنظیم است .
انواع آندایزینگ : 1) آندایزینگ کرومیک 2) آندایزینگ سولفوریک معمولی 3) آندایزینگ سخت (Hard Anodizing) 4) آندایزینگ فسفریک
عوامل موثر در کیفیت آندایزینگ : 1)نوع آلیاژ المینیوم 2) چگالی جریان ولتاژ 3) دمای حمام الکترولیتی 4) ترکیب شیمیایی محلول 5) زمان آندایزینگ 6) آماده سازی سطح قطعه 7) هم زدن و تهویه محلول 8)آب بندی نهایی که هر کدام از این موارد را در ادامه با هم بررسی می کنیم .
1) جنس آلیاژ پایه
نوع آلیاژ آلمینیوم تاثیر زیادی بر رنگ ، سختی ، یکنواختی و ضخامت لایه آندایز دارد. آلیاژهای سری 1000 ( آلمینیوم خالص) بهترین پاسخ را برای آندایزینگ دکوراتیو می دهد .
آلیاژ های سری 6000 نیز عملکرد خوبی دارند ، اما ممکن است لایه با رنگ مات تری تشکیل دهند. آلیاژ های آلمینیوم-مس سرس 2000 به دلیل ترکیبات بین فلزی ، معمولا کیفیت آندایز پایین تری دارند.
2) چگالی جریان (Current Density)
مقدار جریان عبوری از سطح قطعه یکی از پارامتر های کلیدی فرآیند آندایزینگ است. چگالی جریان بالا منجر به افزایش سرعت رشد لایه می شود اما احتمال تشکیل لایه شکننده وجود دارد. چگالی جریان پایین منجر به افزایش یکنواختی و کیفیت لایه اما با نرخ رشد کمتر می شود.
3) دمای الکترولیت : دمای محلول معمولابین 15 تا 25 درجه نگه داشته می شود : دمای پایین منجر به تشکیل لایه های پوشش سخت تر و ضخیم تر می شود اما دمای بالا منجر به تشکیل لایه های پوشش نازک تر با سرعت رشد بیشتر اما با کیفیت پایین تر می شود .
4) ترکیب شیمیایی الکترولیت : معمول ترین الکترولیت درآندایزینگ آلمینیوم ، اسید سولفوریک رقیق (15-20 در صد وزنی ) است . در برخی موارد برای کنترل بهتر رنگ یا خواص مکانیکی ، از اسید فسفریک یا کرومیک نیز استفاده می شود هم چنین افزودن مواد خاص مانند تر کننده ها که ان ها را تحت عنوان افزودنی ها معرفی می کنند می تواند کیفیت سطح و رنگ پذیری را بهبود بخشد.
5) زمان فرآیند : مدت زمان آندایز بین 15 تا 60 دقیقه متغیر است و به ضخامت لایه نهایی مورد نظر بستگی دارد . افزایش زمان باعث ضخیم تر شدن لایه نهایی مورد نظر بستگی دارد . افزایش زمان باعث ضخیم تر شدن لایه ولی در مواردی کاهش شفافیت و براقیت سطح می شود .
6)تهویه وهم زدن محلول : برای جلوگیری از تجمع گرما و یون های ناخواسته ، لازم است محلول آندایز به صورت مداوم هم زده شود یا با هوادهی تهویه گردد. این امر به پایداری pH و دما کمک می کند.
7) آماده سازی سطح : پیش ازاندایز ، قطعه باید کاملا چربی زدایی ، اسید شویی و صاف کاری شود تا لایه اکسید یکنواخت تری شکل گیرد. پولیش شیمیایی یا مکانیکی سطح را برای آندایز بهترآماده می کند. در صورت وجود خط وخش یا اکسید قبلی ، کیفیت نهایی کاهش می یابد.
8)رنگ پذیری و آب بندی نهایی : پس از آندایز ، لایه متخلخل نیاز به آب بندی (saeling) دارد تا مقاوم به خوردگی و رنگ پذیری شود . آب بندی با آب جوش یا نیکل استات انجام می شود . رنگ آمیزی می تواند قبل یا بعد از آب بندی با رنگ های آلی یا غیر آلی انجام شود .
ویژگی ها و مزایای آندایزینگ : فرآیند آندایزینگ با ایجاد لابه اکسید محافظ در برابر رطوبت ، اسید و مواد شیمیایی منجر به افزایش مقاومت به خوردگی می شود. تا بیش از 500 HV در آندایز سخت منجر به افزایش سختی سطح می شود ، هم چنین منجر به قابلیت رنگ پذیری بالا ، افزایش زیبایی ظاهر (سطح براق ، یکنواخت با رنگ دلخواه ) ، پایداری حرارتی ، چسبندگی مناسب با رنگ و چسب و سازگاری محیط زیستی ( بدون مواد سمی ، فرآیند سبز ) می شود .
