Alumiiniumi anodeerimine (anodeerimine) on pinnatöötlus, mida tehakse alumiiniummaterjalide omaste omaduste kaitsmiseks. Selle rakendusala on väga lai ja võib öelda, et peaaegu kõik tööstuslikud alumiiniumtooted kasutavad seda. Vaatame anodeeritud alumiiniumi omadusi, eeliseid ja puudusi.
Alumiiniumi anodeerimise (anodeerimise) omadused
Alumiiniumi anodeerimine on protsess, mille käigus valmistatakse alumiiniumi pinnale kunstlikult oksiidkile.
Üldiselt vaadeldakse alumiiniumi kui metalli, mis ei ole roostetav, kuid tegelikult on alumiiniumil endal suur kalduvus ioniseeruda ja tal on omadus kergesti reageerida erinevate kemikaalidega nagu vesi ja hapnik. Seetõttu ühineb see pärast kokkupuudet õhuga õhus leiduvate hapnikuelementidega õhukese oksiidkile, mida nimetatakse alumiiniumoksiidiks (AL2O3), mida nimetatakse ka boksiidiks ja mida iseloomustavad väga stabiilsed keemilised omadused. Seetõttu ei ole sellel mitte ainult antioksüdantsed omadused, vaid see on vastupidav ka vedelike ja happeliste ainete erosioonile, mistõttu see ei põhjusta muid keemilisi reaktsioone. Seetõttu on alumiiniumpinnal oleval oksiidkilekihil ka ilma eritöötluseta omadus kaitsta sisemust korrosiooni eest. Seetõttu peetakse alumiiniumi roostevabaks metalliks. Seetõttu nimetatakse inaktiivseteks olekuteks metalle, mille sisemised omadused on kaitstud pinnal looduslikult esinevate kiledega. See looduslikult esinev oksiidkile on aga ainult umbes 2 nm, väga õhuke ja isegi väikesed kriimustused võivad paljastada sisemise substraadi. Seetõttu ei saa eeldada, et sellel on hea korrosioonivastane toime. Seetõttu töödeldakse alumiiniumi elektrolüütiliselt, et tekitada kunstlikult paksem oksiidkile, mida nimetatakse alumiiniumi anodeerimiseks. Lisaks väävel- ja kroomhappele võib alumiiniumi kasta ka happelistesse vesilahustesse nagu fosforhape ja oksaalhape. Anoodi (positiivse elektroodi) poolele asetatakse elektrolüüsiks alumiinium ja anoodil toimuva oksüdatsioonireaktsiooni tõttu tekib alumiiniumi pinnale oksiidkile. Nii et seda töötlemist tuntakse ka kui alumiiniumi anodeerimist. Tuntud ka kui anodeerimine. Alumiiniumi anodeerimisel toodetud oksiidkile paksus on vahemikus 5 kuni 70 μm, kärgstruktuuriga ja kuusnurkse üksuse keskel korrapärase mustriga väikesed augud. Alumiiniumi anodeerimise teine omadus on see, et oksüdeeritud toorik sisaldab õhukese kileosa, mis suureneb alusmaterjali pinnast väljapoole, samuti osa, mis tungib alusmaterjali pinnalt sissepoole. Seetõttu tuleb osade anodeerimisel pärast anodeerimist alumiiniumoksiidi kiht maha koorida, et vähendada aluspinna paksust ja muuta see õhemaks. Sekundaarse anodeerimise tõttu suureneb kile veelgi väljapoole ning muutuvad ka toote välismõõtmed. Näiteks tavalise valge alumiiniumi anodeerimise korral, kuna alumiiniumi anodeerimise kile paksus on umbes 10 μm, võib pinna suurus pärast alumiiniumi anodeerimist suureneda väljapoole umbes 5 μm. Tuleb märkida, et kotiaukudes, näiteks ilma läbitungimiseta kruviaukudes, võib isegi siis, kui eelnevalt rasvaärastusravi teha, aukudesse jääda lõikeõli ja mõnikord võivad need lahused alumiiniumi anodeerimisel välja pritsida. Kotikujulistes aukudes, nagu näiteks keermestamata augud, võib lõikeõli auku jääda isegi siis, kui rasvaärastus on eelnevalt läbi viidud. Mõnel juhul võivad need lahused anodeerimise ajal välja paiskuda, seega tuleb olla ettevaatlik.
Alumiiniumi anodeerimise tüübid
Alumiiniumi anodeerimist saab värvi ja pinna alusel liigitada erinevatesse tüüpidesse. Allpool on kolm kõige esinduslikumat.
Valge alumiiniumi anodeerimine: see on kõige levinum alumiiniumi anodeerimise meetod. See ei tundu valge, kuid muudab substraadi välimuse pisut tuhmiks. Kile paksus on umbes 10 μm.
Musta alumiiniumi anodeerimine: alumiiniumi anodeerimine on värvitud erinevates värvides. Mustaks värvitut nimetatakse mustaks alumiiniumi anodeerimiseks. See on kõige sagedamini kasutatav meetod värvilise alumiiniumi anodeerimiseks.
Alumiiniumi anodeerimine (matt): kui materjal töödeldakse enne alumiiniumi anodeerimist liivapritsiga, tekib mati efekt. Sellel on eriti kõrged dekoratiivsed omadused alumiiniumi anodeerimisel ja seda saab värvida mitte ainult valgeks, vaid ka mitme värviga.
Alumiiniumi anodeerimise eelised
Lisaks alumiiniumi korrosiooni vältimisele on alumiiniumi anodeerimisel palju muid eeliseid.
Mittevalamine: alumiiniumi anodeerimine kasvab ja integreerub, samal ajal kui alusmaterjal erodeerub. Seetõttu ei pea erinevalt galvaniseerimisest ja pihustamisest muretsema oksiidikihi mahakukkumise pärast.
Tugev korrosioonikindlus, värvimuutuskindlus ja korrosioonikindlus: alumiiniumoksiidi (AL2O3) põhikomponent on alumiiniumoksiid, millel on stabiilsed keemilised omadused ja mis ei reageeri kergesti teiste kemikaalidega. Lisaks võib oksiidkilele moodustunud kärgstruktuuri aukude tihendamisel olla suurem korrosioonikindlus. See hoiab ära värvimuutuse ja korrosiooni.
Oksiidkile on väga kõva ja tugeva kulumiskindlusega: alumiinium ise on suhteliselt pehme, kergesti töödeldav ja deformeeritav metall. Pinna kõvadus on ainult umbes HV20 ~ 150. Kuid kuna alumiiniumoksiid on väga kõva aine, võib alumiiniumi pinna kõvadust pärast anodeerimist suurendada kuni HV200-600-ni. Seetõttu on selle eeliseks tugev kulumiskindlus. Eriti kõvade alumiiniumist anodeeritud materjalide puhul, mille kilepaksus ületab 20 μm, ületab nende kõvadus HV400 ja pinna kõvadus võib ületada roostevaba terase oma. Seetõttu saab seda kasutada ka libisevate komponentide, näiteks võllide jaoks.
Seda saab värvida mitmes värvitoonis ja sellel on ilus välimus: nagu varem mainitud, on alumiiniumi anodeerimisel tekkinud õhukeses kiles korrapäraselt paigutatud mikropoorid. See võib adsorbeerida värvaineid ja seda saab värvida erinevatesse värvidesse, mis on ka üks alumiiniumi anodeerimise eeliseid. Alumiiniumi anodeerimise värvimine saavutatakse osade sukeldamisega lahustunud värvaine lahusesse pärast elektrolüütilist töötlemist ja enne kärgstruktuuri aukude tihendamist. Selle tulemuseks võib olla ilus pind, millel on ere metalliline läige ja mis erineb katetest, mis on ka üks selle omadusi. Lisaks ei saa alumiiniumi anodeerimise enda kõrge kõvaduse tõttu selle kaunist pinda kergesti kahjustada, mis on ka sellele iseloomulik. Seetõttu kasutatakse anodeeritud alumiiniumist tooteid tavaliselt valdkondades, mis nõuavad ilusat välimust, näiteks hoonete välisilme ja masinate välisilme.
Tugev isolatsioon ja mittejuhtiv: alumiiniumi anodeerimisel moodustunud alumiiniumoksiidkile ei ole juhtiv. Alumiinium ise on kõrge juhtivusega, kuid pärast alumiiniumi anodeerimist on sellel isolatsiooniomadused. Vastupidi, kui soovitakse juhtivust, saab alumiiniumist anodeeritud kihi eemaldada lõikamise või muul viisil alusmaterjali paljastamiseks.
Madal soojusjuhtivus, kuid kõrge soojuseraldus: alumiiniumi anodeerimisel on madal soojusjuhtivus ja soojusisolatsiooni omadused. Teisest küljest on anodeeritud alumiiniumil kõrge kiirguse (näiteks kaug-infrapunakiirguse) ja kõrge soojuse hajumise omadused. Seetõttu kasutatakse anodeeritud alumiiniumi sageli soojust hajutava komponendina, näiteks radiaatorina.
Alumiiniumi anodeerimise puudused
Kuigi alumiiniumi anodeerimisel on palju eeliseid, on sellel ka mõningaid puudusi ja probleeme, mida tuleb tähele panna.
Suur rabedus, ebapiisav sitkus: alumiiniumi anodeerimine moodustab väga kõva õhukese kilekihi. Seetõttu on alumiiniumi anodeerimisel endal puuduseks ebapiisav sitkus ja suur haprus. Kui pärast alumiiniumi anodeerimist töödeldakse puurimist või painutamist, võib see kile puruneda või alumiiniumi anodeerimiskiht praost maha kooruda. Seega on kõige parem lõpetada muude omaduste töötlemine enne alumiiniumi anodeerimist, kuid materjalide ostmisel pärast anodeerimist ja töötlemist tuleks tähelepanu pöörata sellele, kas oksiidikiht on kahjustatud.
Madal kuumakindlus: Anodeeritud alumiiniumkihi rabeduse tõttu on selle puuduseks see, et see ei talu alusmaterjali deformatsiooni ja paisumiskahanemist. Eriti kuna alumiiniumsubstraat on materjal, mis on altid soojuspaisumisele, võivad anodeeritud alumiiniumkihis tekkida praod ja koorumine keskkondades, mille temperatuur on üle 100 kraadi. Kuigi anodeeritud alumiinium ise on stabiilne ja vastupidav õhuke kilekiht, mõjutavad selle alusalumiiniumi omadused seda paratamatult. Pange tähele, et see ei sobi kasutamiseks kõrgete temperatuuride või oluliste temperatuurimuutustega keskkondades.