آنادایز کردن آلومینیوم چطور انجام می گیرد؟

خوردگی و زنگ‌زدگی یکی از عوامل مهم در تخریب انواع مواد صنعتی به شمار می‌رود. پدیده خوردگی در انواع سازه‌ها، به‌مرورزمان آثار جبران‌ناپذیری بر محیط‌زیست و منابع طبیعی خواهد گذاشت و از سوی دیگر، سلامتی انسان‌ها را نیز تهدید می‌کند. خوردگی محصولات فلزی، سبب تولید حجم بالایی از ضایعات در جهان نیز می‌شود. خسارت‌های ناشی از خوردگی تنها به فرایندهایی همچون اکسیدشدن و تغییر رنگ ختم نمی‌شود.
 ممکن است کاهش مقاومت مکانیکی سازه‌ها، ازدست‌رفتن انعطاف‌پذیری، ترک‌خوردن و... پیش بیاید. خوشبختانه، توسعه روزافزون علم و تکنولوژی سبب شده است تا راه‌حلی برای این معضل بزرگ پیدا شود و آن چیزی نیست جز آنادایز کردن. البته ما در این مطلب قصد داریم به طور اختصاصی در خصوص آنادایز کردن آلومینیوم صحبت کنیم؛ اما این فرایند را روی سایر فلزات نیز می‌توان انجام داد. 

آنادایز آلومینیوم چیست؟

یکی از ویژگی‌های اصلی که اغلب فلزها دارند تمایل آن‌ها به زنگ‌زدن یا اکسیدشدن است که مقاومت و استحکام آنان را از بین می‌برد. اکسیداسیون فلزها، لایه‌ای را روی سطح فلز به وجود می‌آورد که کل آن را می‌پوشاند و معمولاً پایدار است. اکسیدشدن فلزات باعث ایجاد لایه‌ای از اکسید فلز می‌شود که عموماً پایدار است و روی سطح فلز را می‌پوشاند. وجود این لایه بر روی سطح فلز باعث می‌شود که مابقی قسمت‌های فلز از خوردگی بیشتر محفوظ بماند. آلومینیوم نیز چنین خاصیتی دارد و پس از بریده شدن سطح فلز، یک‌لایه متخلخل اکسید آلومینیوم روی سطح آن به وجود می‌آید. 

این لایه دارای ویژگی‌هایی همچون چسبندگی و محافظتی دارد و برخلاف تصور عموم بسیار نازک است. در واقع، در عملیات آنادایز کردن آلومینیوم، ضخامت این لایه اکسیدی که نام بردیم را افزایش می‌دهند و بدین ترتیب خاصیت محافظتی آن را چندین برابر می‌کنند. این تقویت لایه را می‌توان با دو روش انجام داد. در روش اول که به آن آنادایزینگ یا روش آندی نیز گفته می‌شود،  پس از تشکیل اکسید فلز با یک عملیات ویژه آن را متراکم و نفوذناپذیر می‌کنند. روش دوم که به آن روش شیمیایی نیز گفته می‌شود، به واسطه انجام راهکارهایی مانند کروماته کردن، این لایه اکسید فلزی پایدار را روی فلز به وجود می‌آورند. 

آنادایز کردن آلومینیوم چه مزایایی دارد؟ 

آنادایز کردن آلومینیوم، فلزات را از آسیب‌دیدن به‌وسیله خوردگی محافظت می‌کند و طول عمر آن‌ها را چندین برابر افزایش می‌دهد. برخی از مهم‌ترین مزایای این فرایند عبارت‌اند از: 

1.    بالارفتن مقاومت در برابر خوردگی 

در فرایند آنادایز کردن، روی سطح فلز آلومینیوم ضخامت لایه اکسیدی سطح فلز را چندین هزار برابر می‌کنند. این موضوع سبب می‌شود که سطح فلز در تماس با رطوبت و محیط‌های نم‌دار واکنش ندهد و دچار خوردگی نشود و استحکام خود را حفظ کند. 

2.    افزایش چسبندگی رنگ‌ها برای آبکاری 

لایه اکسیدی که روی سطح فلز ایجاد می‌گردد، به‌خاطر به‌وجودآمدن نانولوله‌ها، رنگ‌دانه‌ها را بسیار بهتر از قبل جذب می‌کنند و بدین ترتیب ویژگی آبکاری فلز را بالا می‌برند. به‌عنوان‌مثال، آنودایزنگ در الکترولیت اسید فسفریک یکی از کارهایی است که پیش از آبکاری فلز انجام می‌گیرد. 

3.    ظاهر زیبا برای تزیینات و دکوراسیون 

لایه آندی – اکسیدی که در فرایند آنادایز کردن آلومینیوم به وجود می‌آید، پوشش بسیار زیبا و درخشانی دارد. همچنین به دلیل ویژگی بسیار کاربردی این فلز و مقاومت در مقابل خوردگی، می‌توان آنان را در سطح نهایی نماسازی و تزیینات به کار برد. همچنین با استفاده از روش‌هایی مانند پولیش مکانیکی و الکتروپولیش قطعات را بسیار زیبا و صیقلی نمود. البته این مراحل را باید پیش از آنودایزینگ انجام داد. 

4.    عایق الکتریکی 

اکسید آلومینیوم دارای خاصیت نارسانایی است و به همین دلیل می‌توان از آن‌ها برای عایق کردن قطعات مختلف در برابر ولتاژهای بالا استفاده نمود. البته نکته‌ای که باید در نظر بگیرید این است که مقدار عایق پذیری لایه‌های آلومینیوم به آلیاژهای آن و همچنین ضخامت وابسته است. 

5.    کاهش ضریب انتقال حرارت

از دیگر مزایای آنادایز کردن آلومینیوم این است که می‌توان به‌وسیله آن ضریب انتقال حرارت را کاهش داد. اگر میزان ضخامت لایه اکسیدی که روی فلز تشکیل می‌شود بیشتر از 30 میکرون باشد، به طرز قابل‌توجهی فلز آلومینیوم را در برابر شوک‌های حرارتی مقاوم می‌سازد. این لایه در فرایند هارد آنودایزینگ به وجود می‌آید. 

6.    بالارفتن مقاومت سایشی 

انجام فرایند هارد آنودایزینگ روی فلز آلومینیوم سبب می‌شود که ضخامت لایه پوششی سطح فلز به حدود 100 میکرون برسد. این لایه سختی بسیار زیادی دارد و به همین دلیل می‌توان از آن در ساخت ابزارهایی همچون یاتاقان، ابزارهای دوار و قطعاتی که به مقاومت سایشی بالایی نیاز دارند، استفاده کرد. شیوه ولتاژ دهی و آنالیز محلول تأثیر بالایی بر لایه تشکیل‌دهنده فلز دارند. 

انواع فرایندهای آنادایز کردن آلومینیوم 

برای آنادایز کردن آلومینیوم از سه فرایند مختلف استفاده می‌کنند که در اینجا هر سه مدل را برای شما توضیح می‌دهیم. 

1.    آنادایزینگ با اسیدسولفوریک 

این مدل یکی از متداول‌ترین روش‌ها برای آنادایز کردن انواع فلزات به شمار می‌رود. قدرت جذب رنگ لایه تشکیل‌دهنده طی این عملیات، بسیار بالاست. ضخامت این لایه به 01/0 تا 001/0 اینچ می‌رسد. آنادایز با اسیدسولفوریک نسبت به دیگر روش‌ها، توجیه اقتصادی بیشتری دارد، اما نسبت به روش دوم که آنادایز با اسید کرومیک است، سخت‌تر است. از این روش برای ساخت شیرهای هیدرولیک، ابزارهای اپتیکی و تجهیزات مکانیکی استفاده می‌کنند. 

2.    آنادایزینگ با اسید کرومیک 

از روش اسید کرومیک برای ساخت قطعه‌های با تلورانس بسته و همچنین آبکاری ابزارهای جوشی و مونتاژ شده استفاده می‌شود. همچنین می‌توان از این روش آنادایزینگ آلومینیوم برای تولید قطعات هوافضا و همچنین ماشین‌های با دقت بالا استفاده نمود. 

3.    آنادایزینگ سخت یا هارد آندش 

این روش الکتروشیمیایی، روی سطح فلز یک لایه اکسید آلومینیوم ایجاد می‌کند که مقاومت در مقابل خوردگی و همچنین مقاومت الکتریکی آن را افزایش می‌دهد. ضخامت این لایه به حدود 200 میکرون می‌رسد و به همین دلیل سختی بالایی دارد. از این قطعات در صنایع نظامی، هوافضا، پزشکی، الکترونیک، شیمیایی و نساجی استفاده می‌کنند. 

فرایند آنادایزینگ آلومینیوم را چگونه انجام می‌دهند؟ 

این عملیات تخصصی است و به همین خاطر به تجهیزات نیاز دارد. از مهم‌ترین وسایل موردنیاز در آنادایز کردن آلومینیوم تانک است که فرایند در داخل انجام می‌گیرد. بدنه این قطعه در مقابل خوردگی به‌ویژه با اسیدسولفوریک بسیار مقاوم است. برای افزایش مقاومت تانک در برابر خوردگی از پوشش‌هایی مانند انواع پلاستیک‌ها، سرب، آجرهای ضد اسید و لاستیک سخت روی بدنه آن استفاده می‌کنند. کاتد نیز یکی از اجزای ضروری عملیات آنودایزینگ به شمار می‌رود که باید از جنس گرافیت، سرب یا آلومینیوم باشد. 

در طی عملیات نیز از اگزالیک، اسیدسولفوریک، اسید کرومیک و یا ترکیبی از این موارد به‌منظور اجرای فرایندهای مختلف استفاده می‌کنند. برای یکنواخت کردن دمای داخل حمام نیز قطعاتی مانند همزن‌های مکانیکی و لوله‌های باد را به کار می‌گیرند. حال، سطح فلزی که درون تانک قرار دارد را در محلول الکترولیت ساخته شده فرو می‌برند.
 پس از انجام آنادایزینگ، چنانچه این فرایند را برای ایجاد لایه پیش رنگ انجام داده باشند، رنگ‌کاری فلز آغاز می‌گردد. از آن جایی که لایه سطحی پس از آنادایز بسیار متخلخل است، روغن و گردوخاک را به خود می‌گیرد. به همین دلیل پس از اتمام مراحل، این تخلخل‌ها با لایه اکسیدی پر می‌شوند. برای انجام این کار از محلول 5 درصد دی کرومات پتاسیم استفاده می‌کنند یا آب و بخار آب بهره می‌گیرند و پس از اتمام همه مراحل نیز فلز را خشک می‌کنند. 
جمع‌بندی
آنادایز کردن آلومینیوم، لایه اکسید آلومینیوم که روی سطح فلز تشکیل می‌شود را ضخیم‌تر می‌کند و به همین دلیل آن را مقاوم‌تر می‌سازد. از این فلز می‌توان در صنایعی که به قطعاتی نیاز دارند که مقاومت سایشی بالایی داشته باشند؛ مانند صنایع دریایی، هوافضا، شیمیایی و... استفاده نمود. از سوی دیگر، بعد از رنگ‌آمیزی این ابزارها نیز می‌توان زیبایی بیشتری به آنان بخشید. آنودایزینگ سبب می‌شود که بدون هیچ نگرانی در خصوص خوردگی و زنگ‌زدن محصولات، بتوان آن‌ها را با آب شست‌وشو داد. سایت فولاد فیدار یکی از مراجع اصلی برای بررسی قیمت تیرآهن هاش، تیرآهن، لوازم داربستی و... محسوب می‌شود. چنانچه قصد خرید انواع مقاطع فولادی را دارید، می‌توانید با کارشناسان این مجموعه در ارتباط باشید و از آن‌ها مشاوره بگیرید.