Başlıca alüminyum eloksal işlemleri nelerdir?

Bir alüminyum anot, asidik bir çözelti içinde harici bir akım etkisiyle oksitlendiğinde, oksit tabakasının oluşumu ve çözünmesi eşzamanlı olarak gerçekleşir. Anodik oksit tabakası, ancak oluşum hızı çözünme hızını aştığında ortaya çıkar. Yaygın yöntemler arasında sülfürik asit, kromik asit ve oksalik asit ile anotlama sayılabilir. Diğer yöntemler arasında sert ve porselen benzeri anotlama yer alır.

Sülfürik Asitli Eloksal

Sülfürik asitle anotlama işleminde, 10% ila 20% H içeren bir elektrolit içinde doğru akım veya alternatif akım uygulanır.₂Yani₄ kütle bazında. 5 ila 20 μm kalınlığında renksiz, şeffaf ve yüksek adsorpsiyon özelliğine sahip bir film oluşturur. İşlem basittir, çözelti kararlıdır ve kullanımı kolaydır.

Sülfürik Asit Konsantrasyonunun Etkisi

Yüksek sülfürik asit konsantrasyonu, kimyasal çözünmeyi hızlandırır ve güçlü adsorpsiyon özelliğine sahip, boyanabilirliği iyi olan ince, yumuşak ve oldukça gözenekli bir film oluşturur. Daha düşük konsantrasyon ise film oluşum hızını artırır ve daha düşük gözeneklilik, daha yüksek sertlik, iyi aşınma direnci ve iyi yansıtma özelliği sağlar.

Sıcaklığın Etkisi

Elektrolit sıcaklığı, film kalitesini büyük ölçüde etkiler. 10 ila 20 °C arasında film gözenekli, emici, elastik ve boyamaya uygundur; ancak sertliği ve aşınma direnci daha düşüktür. 26°C'nin üzerinde ise gevşek ve yumuşak hale gelir. 10°C'nin altında ise daha kalın, daha sert ve aşınmaya karşı daha dayanıklı hale gelir, ancak gözenekliliği azalır. Bu nedenle sıcaklık sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.

Akım Yoğunluğunun Etkisi

Akım yoğunluğunun artırılması, büyümeyi hızlandırır, oksidasyon süresini kısaltır, kimyasal çözünmeyi azaltır ve daha sert, aşınmaya daha dayanıklı bir film oluşturur. Aşırı akım yoğunluğu, Joule ısınması yoluyla çözünmeyi artırır ve büyüme hızını düşürebilir. Çok düşük akım yoğunluğu ise uzun bir işlem süresi gerektirir ve gevşek, daha yumuşak bir film oluşturur.

Çalkalamanın Etkisi

Karıştırma, konveksiyonu ve sıcaklığın eşit dağılımını destekleyerek, metalin yerel olarak ısınmasının film kalitesini bozmasını önler. Karıştırma işlemi için basınçlı hava sistemleri ve pompalar kullanılır.

Alaşım Bileşiminin Etkisi

Alaşım bileşimi, filmin kalitesini, kalınlığını ve rengini büyük ölçüde etkiler. Diğer elementler genellikle kaliteyi düşürür. Bir Al-Mg alaşımı, kütlece %5%’den fazla magnezyum içeriyorsa ve düzensiz bir yapıya sahipse, şeffaflığı korumak için uygun bir homojenleştirici ısıl işlem gereklidir. Al-Mg-Si alaşımlarında silikon miktarı arttıkça, film renksiz ve şeffaftan gri ve mor üzerinden siyaha doğru değişir, bu da homojen bir renk elde etmeyi zorlaştırır. Bakır, Al-Cu-Mg-Mn alaşımlarında gözenekliliği ve gevşekliği artırır ve kaliteyi düşürür. Aynı koşullar altında, saf alüminyum en kalın ve en sert filmi oluşturur ve en iyi korozyon direncini sağlar.

Oksidasyon Süresinin Etkisi

Gerekli süre, elektrolit konsantrasyonuna, sıcaklığa, akım yoğunluğuna ve hedef kalınlığa bağlıdır. Aynı koşullar altında, kalınlığın artması gözenekliliği, boyanabilirliği ve korozyon direncini artırır; ancak büyüme sonunda yavaşlar ve durur. Belirtilen kalınlık ve sertlikte bir film elde etmek 30 ila 40 dakika sürer; boyama için daha yüksek gözenekliliğe sahip dekoratif bir film elde etmek ise 60 ila 100 dakika sürer.

Alternatif Akımın Etkisi

AC yönteminde, her bir iş parçası her döngünün yalnızca yarısı boyunca anot konumundadır; bu nedenle sülfürik asit konsantrasyonu daha düşük olmalı ve akım yoğunluğu daha yüksek olabilir. Oluşan tabaka yüksek şeffaflık ve gözenekliliğe sahiptir, ancak sertliği ve aşınma direnci daha düşüktür. İş parçalarının yüzey alanları eşitse, her iki elektrota da monte edilebilirler. DC anotlama ile aynı kalınlığı elde etmek için iki kat daha fazla oksidasyon süresi gerekir.

Kromik Asit Anotlama

Kromik asit filmleri, 2 ila 5 μm kalınlığıyla sülfürik veya oksalik asit filmlerinden çok daha incedir. Porozitesi düşüktür, yumuşak ve elastiktir; ayrıca sülfürik asit filmlerine kıyasla korozyon ve aşınma direnci daha düşüktür. Çok az miktarda alüminyum çözündüğü için parçalar orijinal hassasiyetlerini ve yüzey pürüzlülüklerini korurlar; bu da bu işlemi hassas bileşenler için uygun hale getirir. Film, boyaya iyi yapışır ve boya tabanı olarak ve kauçukla birleştirilmiş parçalarda yaygın olarak kullanılır.

Kromik Anhidrit Konsantrasyonu

Kromik anhidrit içeriği çok yüksek veya çok düşük olduğunda oksitleme gücü azalır; ancak izin verilen aralık içinde hafif bir fazlalık kabul edilebilir. Kromik anhidrit içeriği çok düşük olan bir elektrolit kararsızdır ve film kalitesini düşürür.

Kirliliklerin Etkisi

Klorür, sülfat ve üç değerlikli krom iyonları zararlı kirliliklerdir. Klorür, parçaları aşındırır. Sülfat miktarının artması, filmin şeffaflığının kaybolmasına ve opaklaşmasına neden olur ve çözeltinin ömrünü kısaltır. Fazla miktarda üç değerlikli krom ise filmi koyu ve mat hale getirir.

Gerilimin Etkisi

İlk 15 dakika boyunca, akımı belirtilen aralıkta tutmak için gerilim 0'dan 40 V'a kadar 5 V'u geçmeyen artışlarla kademeli olarak yükseltilir. 40 V'a ulaşıldığında, oksitlenme süreci sona erene kadar bu değer korunur. Belirtilen akım yoğunluğunu korumak ve gerekli film kalınlığını elde etmek için, anotlama işlemi sırasında gerilim kademeli olarak artırılmalıdır.

Oksalik Asitli Eloksal

Oksalik asit zayıftır ve alüminyumu sadece hafifçe aşındırır. Bu nedenle, oksalik asitli anodizasyon, iyi korozyon direnci ve elektrik yalıtımı özelliklerine sahip, 60 μm’ye kadar kalınlıkta nispeten sert bir tabaka oluşturur. Elektrolitin sülfürik veya kromik aside göre daha yüksek dirence sahip olması, daha fazla elektrik enerjisi tüketmesi ve kolayca ısınması nedeniyle etkili bir soğutma gerektirmesi, maliyetlerin yüksek olmasına neden olur. Proses koşullarının değiştirilmesi, bakır içeren alüminyum hariç olmak üzere, sonradan boyama işlemine gerek kalmadan doğrudan farklı renklerde dekoratif tabakalar üretilmesini sağlar.

Oksalik asit elektroliti, klorür iyonlarına karşı oldukça hassastır. 0,04 g/L’nin üzerinde, film üzerinde korozyon lekeleri ortaya çıkar. Üç değerlikli alüminyum iyonlarının konsantrasyonu 3 g/L’yi aşmamalıdır.