Alumīnija anodēšana (anodēšana) ir virsmas apstrāde, ko veic, lai aizsargātu alumīnija materiālu raksturīgās īpašības. Tās pielietojums ir ļoti plašs, un var teikt, ka to izmanto gandrīz visos rūpnieciskajos alumīnija izstrādājumos. Apskatīsim anodēta alumīnija īpašības, priekšrocības un trūkumus.
Alumīnija anodēšanas raksturojums (anodēšanas apstrāde)
Alumīnija anodēšana ir oksīda plēves mākslīgas iegūšanas process uz alumīnija virsmas.
Vispārīgi runājot, alumīnijs tiek uztverts kā metāls, kas nav pakļauts rūsēšanai, taču patiesībā alumīnijam pašam ir augsta tendence jonizēties un tam ir īpašība viegli reaģēt ar dažādām ķīmiskām vielām, piemēram, ūdeni un skābekli. Tāpēc pēc saskares ar gaisu tas savienosies ar skābekļa elementiem gaisā, veidojot plānu oksīda plēvi, ko sauc par alumīnija oksīdu (AL2O3), kas pazīstams arī kā boksīts, kam raksturīgas ļoti stabilas ķīmiskās īpašības. Tāpēc tam ir ne tikai antioksidanta īpašības, bet arī tas iztur eroziju no šķidrumiem un skābām vielām, kas samazina iespēju izraisīt citas ķīmiskas reakcijas. Tāpēc arī bez īpašas apstrādes oksīda plēves slānim uz alumīnija virsmas ir īpašība aizsargāt interjeru no korozijas. Tāpēc alumīnijs tiek uzskatīts par nerūsējošu metālu. Tāpēc metālus ar iekšējām īpašībām, ko aizsargā dabiski sastopamas plēves uz virsmas, sauc par neaktīviem stāvokļiem. Tomēr šī dabiski sastopamā oksīda plēve ir tikai aptuveni 2 nm, ļoti plāna, un pat nelieli skrāpējumi var atklāt iekšējo substrātu. Tāpēc nevar gaidīt labu pretkorozijas efektu. Tāpēc alumīnijs tiek pakļauts elektrolītiskajai apstrādei, lai mākslīgi iegūtu biezāku oksīda plēvi, ko sauc par alumīnija anodēšanu. Papildus sērskābei un hromskābei alumīniju var iegremdēt arī skābos ūdens šķīdumos, piemēram, fosforskābē un skābeņskābē. Alumīnijs tiek novietots anoda (pozitīvā elektroda) pusē elektrolīzei, un oksidācijas reakcijas dēļ, kas notiek uz anoda, uz alumīnija virsmas izveidosies oksīda plēve. Tāpēc šī apstrāde ir pazīstama arī kā alumīnija anodēšanas apstrāde. Zināms arī kā anodēšanas apstrāde. Alumīnija anodēšanas rezultātā iegūtās oksīda plēves biezums ir no 5 līdz 70 μm, ar šūnveida struktūru un maziem caurumiem, kas ir sakārtoti regulārā veidā sešstūra vienības centrā. Vēl viena alumīnija anodēšanas īpašība ir tāda, ka oksidētajā sagatavē ir plānas plēves daļa, kas palielinās uz āru no pamatmateriāla virsmas, kā arī daļa, kas iekļūst uz iekšu no pamatmateriāla virsmas. Tāpēc, anodējot detaļas pēc anodēšanas, alumīnija oksīda slānis ir vienu reizi jānoloba, lai samazinātu pamatnes biezumu un padarītu to plānāku. Sekundārās anodēšanas dēļ plēve vēl vairāk palielināsies uz āru, un mainīsies arī izstrādājuma ārējie izmēri. Piemēram, standarta baltā alumīnija anodēšanā, jo alumīnija anodēšanas plēves biezums ir aptuveni 10 μm, virsmas izmērs var palielināties uz āru par aptuveni 5 μm pēc alumīnija anodēšanas. Jāņem vērā, ka maisu caurumos, piemēram, skrūvju caurumos bez iespiešanās, pat ja iepriekš ir veikta attaukošanas apstrāde, caurumos joprojām var palikt griešanas eļļa, un dažreiz šie šķīdumi alumīnija anodēšanas laikā var izsmidzināt. Maisveida caurumos, piemēram, caurumos ar vītni, pat ja attaukošanas apstrāde ir veikta iepriekš, griešanas eļļa joprojām var palikt caurumā. Dažos gadījumos šie šķīdumi var izplūst anodēšanas laikā, tāpēc jāievēro piesardzība.
Alumīnija anodēšanas veidi
Alumīnija anodēšanu var iedalīt dažādos veidos atkarībā no krāsas un virsmas. Zemāk ir trīs reprezentatīvākie.
Baltā alumīnija anodēšana: tā ir visizplatītākā alumīnija anodēšanas metode. Tas neizskatīsies balts, bet padarīs substrāta izskatu nedaudz blāvu. Plēves biezums ir aptuveni 10 μm.
Melnā alumīnija anodēšana: Alumīnija anodēšana tiek krāsota dažādās krāsās. To, kas krāsota melnā krāsā, sauc par melnā alumīnija anodēšanu. Tā ir visbiežāk izmantotā krāsaina alumīnija anodēšanas metode.
Alumīnija anodēšana (matēta): ja materiāls tiek apstrādāts ar smilšu strūklu pirms alumīnija anodēšanas, tiks radīts matēts efekts. Tam ir īpaši augstas dekoratīvās īpašības alumīnija anodēšanā, un to var krāsot ne tikai baltā, bet arī vairākās krāsās.
Alumīnija anodēšanas priekšrocības
Papildus alumīnija korozijas novēršanai alumīnija anodēšanai ir arī daudzas citas priekšrocības.
Neizliešana: alumīnija anodēšana aug un integrējas, vienlaikus erodējot pamatmateriālu. Tāpēc, atšķirībā no galvanizācijas un izsmidzināšanas, nav jāuztraucas par oksīda slāņa nokrišanu.
Spēcīga izturība pret koroziju, krāsas maiņa un izturība pret koroziju: Alumīnija oksīda (AL2O3) galvenā sastāvdaļa ir alumīnija oksīds, kam ir stabilas ķīmiskās īpašības un tas nav viegli reaģējošs ar citām ķīmiskām vielām. Turklāt, noblīvējot šūnveida caurumus, kas izveidoti uz oksīda plēves, tai var būt lielāka izturība pret koroziju. Tas novērsīs krāsas maiņu un koroziju.
Oksīda plēve ir ļoti cieta un tai ir spēcīga nodilumizturība: alumīnijs pats par sevi ir salīdzinoši mīksts, viegli apstrādājams un deformējams metāls. Virsmas cietība ir tikai aptuveni HV20 ~ 150. Tomēr, tā kā alumīnija oksīds ir ļoti cieta viela, alumīnija virsmas cietību pēc anodēšanas var palielināt līdz apmēram HV200-600. Tāpēc tā priekšrocība ir spēcīga nodilumizturība. Īpaši cietiem alumīnija anodētiem materiāliem, kuru plēves biezums pārsniedz 20 μm, to cietība pārsniedz HV400, un to virsmas cietība var pārsniegt nerūsējošā tērauda cietību. Tāpēc to var izmantot arī bīdāmām sastāvdaļām, piemēram, vārpstām.
To var krāsot vairākās krāsās, un tam ir skaists izskats: kā minēts iepriekš, alumīnija anodēšanas rezultātā izveidotajā plānā kārtiņā ir regulāri izkārtotas mikroporas. Tas var adsorbēt krāsvielas un to var krāsot dažādās krāsās, kas ir arī viena no alumīnija anodēšanas priekšrocībām. Alumīnija anodēšanas krāsojums tiek panākts, pēc elektrolītiskās apstrādes un pirms šūnveida caurumu blīvēšanas daļas iegremdējot izšķīdinātā krāsvielas šķīdumā. Tā rezultātā var iegūt skaistu virsmu ar spilgtu metālisku spīdumu, kas atšķiras no pārklājumiem, kas arī ir viena no tās īpašībām. Turklāt alumīnija anodēšanas augstās cietības dēļ tā skaistā virsma nav viegli sabojājama, kas arī ir tai raksturīga. Tāpēc anodēta alumīnija izstrādājumus parasti izmanto jomās, kurās nepieciešams skaists izskats, piemēram, ēku ārpusē un mašīnu ārpusē.
Spēcīga izolācija un nevadoša: alumīnija oksīda plēve, kas veidojas, anodējot alumīniju, nav vadoša. Alumīnijam pašam ir augsta vadītspēja, bet pēc alumīnija anodēšanas tam ir izolācijas īpašības. Gluži pretēji, ja ir vēlama vadītspēja, alumīnija anodēto slāni var noņemt, griežot vai izmantojot citas metodes, lai atklātu pamatmateriālu.
Zema siltumvadītspēja, bet augsta siltuma izkliede: alumīnija anodēšanai ir zema siltumvadītspēja un siltumizolācijas īpašības. No otras puses, anodētam alumīnijam piemīt augsta starojuma (piemēram, tālā infrasarkanā starojuma) un augsta siltuma izkliedes īpašības. Tāpēc anodētu alumīniju bieži izmanto kā siltuma izkliedes sastāvdaļu, piemēram, radiatoru.
Alumīnija anodēšanas trūkumi
Lai gan alumīnija anodēšanai ir daudz priekšrocību, tai ir arī daži trūkumi un problēmas, kas jāņem vērā.
Augsts trauslums, nepietiekama stingrība: Alumīnija anodēšana veido ļoti cietu plānas plēves slāni. Tāpēc pašai alumīnija anodēšanai ir trūkumi: nepietiekama stingrība un augsta trauslums. Ja pēc alumīnija anodēšanas apstrādes tiek veikta urbšana vai liekšana, tā var izraisīt plēves plīsumu vai alumīnija anodēšanas slāņa nolobīšanos no plaisas. Tāpēc vislabāk ir pabeigt citu īpašību apstrādi pirms alumīnija anodēšanas, bet, iegādājoties materiālus pēc anodēšanas apstrādes un apstrādes, jāpievērš uzmanība tam, vai oksīda slānis nav bojāts.
Zema karstumizturība: anodētā alumīnija slāņa trausluma dēļ tā trūkums ir tāds, ka tas nevar izturēt pamatmateriāla deformāciju un izplešanās saraušanos. Jo īpaši tāpēc, ka alumīnija substrāts ir materiāls, kam ir tendence uz termisko izplešanos, vidē ar temperatūru, kas pārsniedz 100 grādus, anodētajā alumīnija slānī var rasties plaisas un lobīšanās. Lai gan pats anodētais alumīnijs ir stabils un izturīgs plānslāņa slānis, tā alumīnija substrāta īpašības to neizbēgami ietekmē. Lūdzu, ņemiet vērā, ka tas nav piemērots lietošanai vidē ar augstu temperatūru vai ievērojamām temperatūras izmaiņām.