روش آنادایز چیست؟
بسیاری از فلزات به اکسید شدن تمایل دارند و لایه‌ی نسبتاً پایداری از اکسید، روی آنها تشکیل میشود. در شرایط معینی این لایه‌ی اکسید محافظت کننده است و از خوردگی سطح فلز جلوگیری می‌‌کند. در عمل، با استفاده از این خاصیت، لایه‌ی اکسیدی یا هیدروکسیدی موجود بر روی فلزات را تقویت می‌کنند و یا باعث ایجاد این لایه می‌شوند. به این نوع عملیات سطحی، ایجاد پوشش‌های تبدیلی و یا اکسیدی می‌گویند.
به دو طریق میتوان این لایه‌ی اکسیدی را بر روی فلزات ایجاد نمود:
- روش شیمیایی: بر اثر جذب فلز یا اکسید فلزی روی سطح که باعث ایجاد یک لایه‌ی پایدار میشود. مانند: کروماته کردن.
- روش آندی یا الکتروشیمیایی: در این روش، اکسید فلز در شرایط کنترل شده تشکیل شده و کاملاً متراکم میباشد و یا بر اثر عملیات بعدی متراکم و غیرقابل‌نفوذ خواهد شد. مانند: آنادایزینگ آلومینیوم.
آلومینیوم در شرایط معمولی نیز اکسیدی می شود بطوری که در مجاورت هوا و بطور معمول لایه ای از اکسید به صورت غیرمتخلخل بر روی سطوح قطعات آلومینیومی تشکیل می گردد که وظیفه حفاظت از سطح فلز را در محیط برعهده دارد، اما برتری و مزیت اکسید ایجاد شده در روش آنادایزینگ نسبت به شرایط طبیعی مقاومت بیشتر آن در مقابل خوردگی است. در این روش از مقاومت زیاد لایه پوششی آلومینیم اکسید Al2O3 در مقابل خوردگی که بلافاصله بر روی سطح آلومینیوم تازه بریده شده تشکیل می‌گردد، استفاده میشود. این لایه عامل مقاومت در برابر خوردگی طبیعی این فلز است. این لایه که به طور طبیعی تشکیل می شود، بسیار نازک، چسبنده و محافظ است. آنادایز کردن در واقع یکنوع ضخیم کردن لایه اکسیدی به ضخامت تا چندین هزار برابر ضخامت لایه اکسید طبیعی است. نتیجه عمل، لایه‌ای است سخت با ضخامت حدود ۵/۲۵ میکرون بر تمام سطح آلومینیوم که علاوه بر مقاومت به خوردگی در مقابل سایش نیز استحکام کافی دارد.
زمانی که مقاومت آلومینیوم برای انجام کار مورد نظر ما کم باشد برای افزایش مقاومت آن عمل آنادایز را روی آن اعمال میکنیم. عمل آنادایزینگ به عملی اطلاق میشود که در آن یک لایه نازک اکسیدی بر روی قطعات آلومینیوم شکل میگیرد که باعث افزایش مقاومت فلز در برابر خوردگی میشود. در این روش ضخامت لایه اکسیدی افزایش پیدا کرده و به ۱۰ تا ۲۰ میکرون و یا بیشتر میرسد.
مکانیزم کلی عمل بدین صورت است که جریان مستقیم برق از مایع الکترولیت مناسبی می گذرد که در آن آلومینیوم آند بوده و فلز مناسب دیگری کاتد می باشد. در این صورت بر سطح آلومینیوم لایه نازکی از اکسید ایجاد می گردد که ضخامت آن به عوامل گوناگونی بستگی دارد.
ورق آلومینیوم از جمله فلزات دارای اکسید سخت میباشد. به این مفهوم که اکسید آلومینیوم دارای مقاومت فیزیکی بالاتر از آلومینیوم در برابر خش خوردگی و مقاومت شیمیایی بهتری در برابر خوردگی میباشد. به همین دلیل به جهت بالا بردن مقاومت فیزیکی و شیمیایی ورق آلومینیوم اقدام به آنادایز آن مینماییم.
مراحل آنادایز کردن (آنادایزینگ)
آنادایزینگ فرایندی الکتروشیمیایی برای ضخیم ترکردن لایه‌های اکسیدی موجود بر روی فلزات فعال نظیر آلومینیوم میباشد. این لایه‌ی آندی، برای مقاصد مختلف از در و پنجره‌ی ساختمان، وسایل صنعتی تا تجهیزات هوا- فضا به کار می‌رود.
عملیات آنادایزینگ مانند سایر روش‌های پوشش دادن شامل مراحل مختلف آماده‌سازی سطح میباشد. این مراحل به اختصار بدین قرارند:
- چربی‌گیری و تمیز کردن با حلال‌ها و یا مواد قلیایی
- لایه‌برداری یا اچ‌کاری توسط محلول سودا که مات شدن سطح را نتیجه می‌دهد.
- آندایز کردن: ایجاد پوشش اکسیدی توسط جریان برق بر روی سطح آلومینیوم در حمام اسید سولفوریک
- رنگ زدن (الکتروکالرینگ): رنگ کردن سطح متخلخل توسط نمک فلزات معدنی با استفاده از جریان برق
- آب‌بندی (سیلینگ): در این مرحله، سوراخ‌های فیلم متخلخل، هیدراته شده (آلومینیوم اکسید هیدارته/ بوهمیت H2O) و پُر می‌شوند.
قطعات و سطوح آلومینیومی را به دلایل زیر آنادایز می نمایند
الف- افزایش مقاومت در مقابل خوردگی
پوشش اکسیدی – آندی سیل شده آلومینیوم باعث محافظت فلز در برابر عوامل خورنده جوی و نمک ها می گردد.
ب- افزایش قدرت چسبندگی رنگ ها
لایه اکسیدی- آندی سبب به وجود آمدن سطح فعال شیمیایی شده و زمینه و بستر مناسبی را جهت رنگ آمیزی ایجاد می نماید.
پ- به عنوان یکی از مراحل آبکاری
تخلخل موجود در پوشش اکسیدی – آندی باعث افزایش قابلیت آبکاری قطعات آلومینیومی می شود. (بطور مثال از انودایزینگ در الکترولیت اسید فسفریک میتوان نام برد که به عنوان مرحله ماقبل آبکاری بکار می رود).
ت- ایجاد نمای ظاهری مناسب جهت دکوراسیون و تزئینات
لایه اکسیدی – آندی آلومینیوم بطور طبیعی درخشان بوده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی دارد. لذا میتوان از آن به عنوان سطح نهایی مورد نظر جهت تزئینات و نماسازی استفاده نمو د. درخشندگی و براقیت سطح مزبور به نوع آلیاژ، روش اچ کاری و براق کاری و سایر شرایط مناسب بستگی دارد.
ث- عایق کاری
اکسید آلومینیوم عایق می باشد و میتواند در مقابل ولتاژهایی که از چند تا چندین هزار ولت به عنوان عایق عمل کند که کیفیت و کمیت آن به نوع آلیاژ و ضخامت لایه اکسیدی بستگی دارد.
ج- افزایش قابلیت تابش و انتشار حرارت
لایه اکسیدی – آندی در ضخامت های بیش از ۰۳۲/ میلیمتر باعث افزایش قابلیت تابش و انتشار حرارت می گردد. بطور مثال ورق آنادایز شده آلومینیومی پس از رنگ آمیزی با رنگ سیاه می تواند به نحو بسیار مطلوبی جهت جذب حرارت تا حدود ۲۳۰ درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار گیرد.
چ- افزایش مقاومت سایشی
با استفاده از مکانیزم آنودایزینگ سخت (hard anodizing) بر روی قطعات آلومینیومی پوشش به ضخامت حدود ۱ تا ۴ میلیمتر ایجاد می شود که دارای سختی بالایی است و میتوان از آنها جهت ساخت یاتاقان ها و قطعات دوار و یا سایر مواردی که نیاز به مقاومت سایشی دارند استفاده نمود . تمام پوشش های اکسیدی – آندی نسبت به خود آلومینیوم سخت تر هستند اما در برخی از موارد (مانند لایه اکسیدی – آندی حاصل از آنادایزینگ در حمام اسیدکرومیک) نرم بوده و جهت کاربری در شرایطی که به مقاومت سایشی نیاز دارد مناسب نمی باشد.
طی پروسه آنادایز آلومینیوم میتوان آلومینیوم را به رنگ‌های زیبایی در آورد و به آن زیبایی و استحکام بخشید، در نتیجه طرحی زیبا و جذاب تولید میشود که سطح آن به آسانی با آب گرم قابل شستشو است و نیاز به هیچ تمیزکاری و نگهداری ندارد و به طور طبیعی مقاوم به خوردگی است
