เคลือบอโนไดซ์: มันคืออะไร ใช้ที่ไหน ทำอย่างไร

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

อโนไดซ์เป็นกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้เพื่อเพิ่มความหนาของชั้นออกไซด์ธรรมชาติบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ เทคโนโลยีนี้ได้ชื่อมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าวัสดุแปรรูปถูกใช้เป็นขั้วบวกในอิเล็กโทรไลต์ จากการดำเนินการนี้ ความต้านทานของวัสดุต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอเพิ่มขึ้น และพื้นผิวก็พร้อมสำหรับการใช้สีรองพื้นและสี

การใช้ชั้นป้องกันเพิ่มเติมหลังจากการชุบผิวด้วยโลหะอโนไดซ์ได้ดีกว่าวัสดุดั้งเดิมมาก การเคลือบอะโนไดซ์นั้นขึ้นอยู่กับวิธีการใช้งาน อาจเป็นรูพรุน ดูดซับสีย้อมได้ดี หรือบางและโปร่งใส โดยเน้นที่โครงสร้างของวัสดุดั้งเดิมและสะท้อนแสงได้ดี ฟิล์มป้องกันที่เกิดขึ้นเป็นไดอิเล็กตริก กล่าวคือ ไม่นำกระแสไฟฟ้า

ทำไมเสร็จ

ใช้ชุบอโนไดซ์เมื่อจำเป็นให้การป้องกันการกัดกร่อนและหลีกเลี่ยงการสึกหรอที่เพิ่มขึ้นในส่วนสัมผัสของกลไกและอุปกรณ์ ในบรรดาวิธีการป้องกันพื้นผิวโลหะอื่น ๆ เทคโนโลยีนี้เป็นหนึ่งในวิธีที่ถูกที่สุดและน่าเชื่อถือที่สุด การใช้อโนไดซ์โดยทั่วไปคือการปกป้องอะลูมิเนียมและโลหะผสม ดังที่คุณทราบ โลหะชนิดนี้ซึ่งมีคุณสมบัติเฉพาะตัว เช่น การผสมผสานระหว่างความเบาและความแข็งแรง มีความไวต่อการกัดกร่อนเพิ่มขึ้น เทคโนโลยีนี้ยังได้รับการพัฒนาสำหรับโลหะอโลหะอื่นๆ เช่น ไททาเนียม แมกนีเซียม สังกะสี เซอร์โคเนียม และแทนทาลัม

คุณสมบัติบางอย่าง

กระบวนการภายใต้การศึกษา นอกจากการเปลี่ยนพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์บนพื้นผิวแล้ว ยังเปลี่ยนโครงสร้างผลึกของโลหะที่ขอบด้วยฟิล์มป้องกันอีกด้วย อย่างไรก็ตามด้วยการเคลือบอะโนไดซ์ที่มีความหนามากโดยทั่วไปแล้วชั้นป้องกันนั้นมีความพรุนอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นเพื่อให้เกิดความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุจึงจำเป็นต้องมีการปิดผนึกเพิ่มเติม ในขณะเดียวกัน ชั้นที่หนาจะช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ มากกว่าสีหรือสารเคลือบอื่นๆ เช่น การพ่น เมื่อความแข็งแรงของพื้นผิวเพิ่มขึ้น ก็จะเปราะมากขึ้น กล่าวคือ แตกได้ง่ายจากการแตกร้าวจากความร้อน สารเคมี และการกระแทก รอยร้าวในการเคลือบอะโนไดซ์ระหว่างปั๊มไม่ได้เกิดขึ้นได้ยาก และคำแนะนำที่พัฒนาขึ้นไม่ได้ช่วยที่นี่เสมอไป

ประดิษฐ์

บันทึกครั้งแรกการใช้อโนไดซ์ที่บันทึกไว้เกิดขึ้นในปี 2466 ในอังกฤษเพื่อป้องกันชิ้นส่วนเครื่องบินทะเลจากการกัดกร่อน เริ่มแรกใช้กรดโครมิก ต่อมามีการใช้กรดออกซาลิกในญี่ปุ่น แต่ในปัจจุบัน ในกรณีส่วนใหญ่ กรดซัลฟิวริกแบบคลาสสิกถูกใช้เพื่อสร้างสารเคลือบอะโนไดซ์ในองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งช่วยลดต้นทุนของกระบวนการได้อย่างมาก เทคโนโลยีมีการปรับปรุงและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง

อลูมิเนียม

ชุบเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนและเตรียมการทาสี และยังขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้ว่าจะเพิ่มความหยาบหรือเพื่อสร้างพื้นผิวเรียบ ในขณะเดียวกัน อโนไดซ์ในตัวเองก็ไม่สามารถเพิ่มความแข็งแรงให้กับผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะนี้ได้อย่างมีนัยสำคัญ เมื่ออะลูมิเนียมสัมผัสกับอากาศหรือก๊าซอื่นๆ ที่มีออกซิเจน โลหะจะสร้างชั้นออกไซด์ที่มีความหนา 2-3 นาโนเมตรตามธรรมชาติ และบนโลหะผสมจะมีค่าถึง 5-15 นาโนเมตร

ความหนาของการเคลือบอลูมิเนียมอโนไดซ์คือ 15-20 ไมครอน นั่นคือความแตกต่างคือสองลำดับความสำคัญ (1 ไมครอนเท่ากับ 1,000 นาโนเมตร) ในเวลาเดียวกัน ชั้นที่สร้างขึ้นนี้มีการกระจายในสัดส่วนที่เท่ากัน ค่อนข้างพูด ภายในและภายนอกพื้นผิว กล่าวคือ จะเพิ่มความหนาของชิ้นส่วนขึ้น ½ ของขนาดของชั้นป้องกัน แม้ว่าอโนไดซ์จะสร้างการเคลือบที่หนาแน่นและสม่ำเสมอ แต่รอยร้าวด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่มีอยู่ในนั้นสามารถนำไปสู่การกัดกร่อนได้ นอกจากนี้ชั้นป้องกันพื้นผิวเองก็อาจมีการสลายตัวของสารเคมีเนื่องจากการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นกรดสูง เพื่อต่อสู้กับปรากฏการณ์นี้ มีการใช้เทคโนโลยีที่ช่วยลดจำนวนไมโครแคร็กและทำให้องค์ประกอบทางเคมีมีเสถียรภาพมากขึ้นในองค์ประกอบออกไซด์

แอปพลิเคชัน

เครื่องจักรที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ตัวอย่างเช่น ในการบิน องค์ประกอบโครงสร้างจำนวนมากมีโลหะผสมอลูมิเนียมภายใต้การศึกษา สถานการณ์เดียวกันอยู่ในการต่อเรือ คุณสมบัติของไดอิเล็กตริกของสารเคลือบอโนไดซ์ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าสำหรับใช้ในผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุแปรรูปสามารถพบได้ในเครื่องใช้ในครัวเรือนต่างๆ รวมทั้งเครื่องเล่น ไฟ กล้อง สมาร์ทโฟน ในชีวิตประจำวันมีการใช้การเคลือบเหล็กชุบอโนไดซ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของผู้บริโภคได้อย่างมาก เมื่อปรุงอาหาร สามารถใช้สารเคลือบเทฟลอนพิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงการเผาไหม้อาหาร โดยปกติเครื่องใช้ในครัวดังกล่าวจะค่อนข้างแพง อย่างไรก็ตาม กระทะอะลูมิเนียมที่ไม่ผ่านการชุบผิวสามารถแก้ปัญหาเดียวกันได้ ในขณะเดียวกันด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่า ในการก่อสร้าง การเคลือบอะโนไดซ์ของโปรไฟล์ใช้สำหรับติดตั้งหน้าต่างและความต้องการอื่นๆ นอกจากนี้ รายละเอียดที่มีสีสันยังดึงดูดความสนใจของดีไซเนอร์และศิลปิน โดยนำไปใช้ในวัตถุทางวัฒนธรรมและศิลปะต่างๆ ทั่วโลก รวมถึงในการผลิตเครื่องประดับ

เทคโนโลยี

ร้านชุบไฟฟ้าพิเศษและอุตสาหกรรมที่ถือว่า "สกปรก" และเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ดังนั้น คำแนะนำสำหรับกระบวนการที่บ้านซึ่งโฆษณาในบางแหล่งจึงควรใช้ด้วยความระมัดระวังอย่างยิ่ง แม้ว่าเทคโนโลยีที่อธิบายไว้จะดูเหมือนเรียบง่าย

การเคลือบอะโนไดซ์สามารถทำได้หลายวิธี แต่หลักการทั่วไปและลำดับของงานยังคงคลาสสิก ในเวลาเดียวกัน ความแข็งแรงและคุณสมบัติทางกลของวัสดุที่ได้รับนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของแคโทด ความแข็งแรงในปัจจุบัน และองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ ควรเน้นว่าจากขั้นตอนนั้นไม่มีการใช้สารเพิ่มเติมกับพื้นผิวและชั้นป้องกันจะถูกสร้างขึ้นโดยการเปลี่ยนวัสดุต้นทางเอง สาระสำคัญของการชุบด้วยไฟฟ้าคือผลกระทบของกระแสไฟฟ้าต่อปฏิกิริยาเคมี กระบวนการทั้งหมดแบ่งออกเป็นสามขั้นตอนหลัก

ขั้นตอนแรก - การเตรียมการ

ในขั้นตอนนี้ ผลิตภัณฑ์ได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึง พื้นผิวถูกล้างไขมันและขัดเงา จากนั้นก็มีการแกะสลักที่เรียกว่า ดำเนินการโดยการวางผลิตภัณฑ์ในสารละลายอัลคาไลน์ ตามด้วยการย้ายไปยังสารละลายที่เป็นกรด ขั้นตอนเหล่านี้เสร็จสิ้นโดยการชะล้าง ซึ่งในระหว่างนี้ สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือต้องกำจัดสารเคมีตกค้างทั้งหมด รวมถึงบริเวณที่เข้าถึงยาก ผลลัพธ์สุดท้ายส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคุณภาพของสเตจแรก

ขั้นที่สอง - เคมีไฟฟ้า

ในขั้นตอนนี้ การเคลือบอะลูมิเนียมอโนไดซ์ได้ถูกสร้างขึ้นจริงๆ เตรียมชิ้นงานอย่างดีแขวนบนโครงยึดแล้วหย่อนลงในอ่างที่มีอิเล็กโทรไลต์ โดยวางไว้ระหว่างแคโทดสองอัน สำหรับอลูมิเนียมและโลหะผสมจะใช้แคโทดที่ทำจากตะกั่ว โดยปกติองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์จะรวมถึงกรดซัลฟิวริก แต่กรดอื่นๆ สามารถใช้ได้ เช่น ออกซาลิก โครมิก ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในอนาคตของชิ้นส่วนที่กลึง กรดออกซาลิกใช้ในการสร้างสารเคลือบฉนวนที่มีสีต่างกัน กรดโครมิกใช้ในการประมวลผลชิ้นส่วนที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและมีรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก

เวลาที่ต้องใช้ในการสร้างสารเคลือบป้องกันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอิเล็กโทรไลต์และความแรงของกระแสไฟฟ้า ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นและกระแสไฟต่ำลงเท่าใด กระบวนการก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ฟิล์มพื้นผิวค่อนข้างมีรูพรุนและอ่อนนุ่ม เพื่อให้ได้พื้นผิวที่แข็งและหนาแน่น จำเป็นต้องมีอุณหภูมิต่ำและความหนาแน่นกระแสสูง สำหรับซัลเฟตอิเล็กโทรไลต์ ช่วงอุณหภูมิอยู่ระหว่าง 0 ถึง 50 องศา และความแรงของกระแสไฟจำเพาะอยู่ที่ 1 ถึง 3 แอมแปร์ต่อตารางเดซิเมตร พารามิเตอร์ทั้งหมดสำหรับขั้นตอนนี้ได้รับการปรับปรุงในช่วงหลายปีที่ผ่านมาและมีอยู่ในคำแนะนำและมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

ระยะที่สาม - การควบรวมกิจการ

หลังจากอิเล็กโทรไลซิสเสร็จสิ้น ผลิตภัณฑ์ชุบอโนไดซ์ได้รับการแก้ไข นั่นคือ รูพรุนในฟิล์มป้องกันถูกปิด ซึ่งสามารถทำได้โดยการวางพื้นผิวที่ผ่านการบำบัดแล้วในน้ำหรือในสารละลายพิเศษ ก่อนขั้นตอนนี้ การวาดภาพชิ้นส่วนอย่างมีประสิทธิภาพเป็นไปได้เนื่องจากการมีรูพรุนจะช่วยให้ดูดซึมได้ดีสีย้อม

การพัฒนาเทคโนโลยีอโนไดซ์

เพื่อให้ได้ฟิล์มออกไซด์สำหรับงานหนักบนพื้นผิวของอลูมิเนียม วิธีการนี้ได้รับการพัฒนาโดยใช้องค์ประกอบที่ซับซ้อนของอิเล็กโทรไลต์ต่างๆ ในสัดส่วนที่แน่นอน รวมกับความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นทีละน้อย ใช้ "ค็อกเทล" ชนิดหนึ่งของกรดกำมะถัน, ทาร์ทาริก, ออกซาลิก, ซิตริกและบอริกและความแข็งแรงในปัจจุบันในกระบวนการค่อยๆเพิ่มขึ้นห้าเท่า ด้วยเหตุนี้ โครงสร้างของเซลล์รูพรุนของชั้นป้องกันออกไซด์จึงเปลี่ยนไป

การกล่าวถึงเป็นพิเศษควรใช้เทคโนโลยีการเปลี่ยนสีของวัตถุชุบอะโนไดซ์ ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธี วิธีที่ง่ายที่สุดคือการวางชิ้นส่วนในสารละลายด้วยสีย้อมร้อนทันทีหลังจากขั้นตอนการอโนไดซ์ นั่นคือ ก่อนขั้นตอนที่สามของกระบวนการ กระบวนการระบายสีด้วยการใช้สารเติมแต่งลงในอิเล็กโทรไลต์โดยตรงนั้นค่อนข้างซับซ้อนกว่า สารเติมแต่งมักจะเป็นเกลือของโลหะต่างๆ หรือกรดอินทรีย์ ช่วยให้คุณได้สีที่หลากหลายที่สุด ตั้งแต่สีดำสนิทไปจนถึงสีแทบทุกสีจากจานสี