Eloksal Alüminyum Filmler Nasıl Renklendirilir ve Sızdırmaz Hale Getirilir?

Anodik Oksit Filmlerin Renklendirilmesi

Taze anotlanmış bir film, görünümünü ve korozyon direncini artırmak amacıyla derhal renklendirilebilir. Renklendirme işleminin ardından sızdırmazlık işlemi uygulanması, çeşitli renk seçenekleri sunar ve korozyon direncini ve aşınma direncini artırır.

Anotlanmış alüminyumun kimyasal renklendirilmesi, gözenekli tabakanın adsorpsiyonuna dayanır. Tipik gözeneklerin çapı 0,01 ila 0,03 μm iken, suda ayrışmış boya moleküllerinin çapı 0,0015 ila 0,0030 μm’dir. Boya, gözenek yüzeylerine adsorbe olur, gözeneklerin içine yayılır ve birikir; ardından iyonik ve hidrojen bağları yoluyla alümina ile bağlanır. Sızdırmazlık işlemi, boyayı gözeneklerin içinde sabitler.

İnorganik Pigmentlerle Renklendirme

İnorganik pigmentle renklendirme, esas olarak fiziksel adsorpsiyon yoluyla gerçekleşir: pigment molekülleri mikro gözeneklerin yüzeylerini doldurur ve bu yüzeylere adsorbe olur. Renkler canlı değildir ve alt tabakaya yapışma zayıftır, ancak ışık haslığı iyidir. İki çözelti kullanılır. İyice durulandıktan sonra, eloksal kaplı metal 10 ila 15 dakika boyunca çözelti 1’e daldırılır, durulanır ve ardından film içindeki tuzlar, istenen renk tonu için yeterli miktarda pigment üretecek şekilde reaksiyona girene kadar 10 ila 15 dakika boyunca çözelti 2’ye daldırılır.

Organik Boya ile Renklendirme

Organik boyama işlemi, fiziksel adsorpsiyon ve kimyasal reaksiyonları içerir. Alümina, sülfonik gruplarla kovalent bağlar, fenolik gruplarla hidrojen bağları veya boya molekülleriyle kompleksler oluşturabilir. Organik boyalar canlı renkler ve geniş bir renk yelpazesi sunar, ancak ışık haslığı zayıftır. Musluk suyundaki kalsiyum ve magnezyum iyonları boya molekülleriyle kompleksler oluşturarak boyama banyosunu bozabileceğinden, damıtılmış veya deiyonize su tercih edilir. Boya ılık suda çözülür, neredeyse kaynama noktasına kadar ısıtılır ve askıda kalan maddeler veya tortu varsa süzülür. Banyo pH’ı izlenmeli ve ayarlanmalıdır. Uygun tank malzemeleri arasında seramik, paslanmaz çelik ve polipropilen bulunur.

Elektrolitik Renklendirme

Eloksal kaplı alüminyum, bir metal tuzu çözeltisi içinde elektrolize edilir. Elektrokimyasal reaksiyonlar, mikro gözeneklere giren ağır metal iyonlarını metal atomlarına indirger ve bu atomlar, gözenek tabanlarındaki gözenekli tabakada birikir. İyon türü, biriken metal, parçacık boyutu ve dağılımındaki farklılıklar, farklı dalga boylarında seçici emilim ve yansıma oluşturur ve dolayısıyla farklı renkler ortaya çıkar.

Entegre Renklendirme

Alüminyum ve alüminyum alaşımları, renklendirme işleminin eşzamanlı olarak gerçekleşmesi için organik madde içeren bir elektrolit içinde anotlanabilir. Gözenek duvarları boyunca dağılmış ince parçacıklar, gelen ışığı saçarak farklı renkler oluşturur. Bu parçacıklar, alt tabakadan veya elektrolit içindeki organik bileşiklerin ayrışma ürünlerinden kaynaklanır. Renk derinliği, film kalınlığıyla doğrudan ilişkilidir. Yüksek anodik akım yoğunluğu ve gerilim, bu işlemi enerji yoğun hale getirir.

Anodik Oksit Filmlerinin Sızdırmazlığı

Anodik filmler, gözenekli ve oldukça aktif bir yüzeye sahiptir. Kirleticiler ve aşındırıcı maddeler gözeneklere girebilirken, pigmentler dışarı sızarak yüzey performansını düşürebilir. Bu nedenle, renkli olsun ya da olmasın, eloksal kaplı alüminyum derhal sızdırmaz hale getirilmelidir. Sızdırmazlık işlemi, boyayı mikro gözeneklerde sabitler, renk akmasını önler ve aşınma direncini, ışık haslığı, korozyon direncini ve elektrik yalıtımını iyileştirir.

Sıcak Su ile Sızdırmazlık

Sıcak suyla yapıştırma işlemi, amorf Al’ın hidrasyonuna dayanır₂O₃:

[DOĞRULANMASI GEREKEN: Kaynakta hidrasyon denklemi eksik]

Kaynak metinde n, 1 ya da 3’tür. Al₂O₃ hidratlar, alüminyum oksit monohidratına, Al₂O₃·H₂O, hacmi yaklaşık 33% kadar artar. Alüminyum oksit trihidratın oluşumu, Al₂O₃·3H₂O, hacmi neredeyse iki katına çıkarır. Al’ın hidrasyonu₂O₃ film yüzeyinde ve gözenek duvarlarında, dolayısıyla malzemeyi genişletir ve gözenekleri kapatır.

Sıcak su ile sızdırmazlık işleminde, 90 ila 100 °C sıcaklıkta ve pH 6 ila 7,5 aralığında su, 15 ila 30 dakika süreyle kullanılır. Musluk suyundaki kireç, gözeneklere yapışarak şeffaflığı ve renk kalitesini düşürebileceğinden, damıtılmış veya deiyonize su kullanılması gerekir. Nötr damıtılmış su, bulanık bir görünüm yaratabilir ve parlaklığı azaltabilir; hafif asidik damıtılmış su ise daha iyi bir sızdırmazlık sağlar. Buharlı sızdırmazlık işlemi de aynı prensiple çalışır ve daha etkilidir, ancak maliyeti daha yüksektir.

Dikromat Sızdırmazlığı

Alüminyum ürünler, oksit tabakasının dikromatla reaksiyona girmesi için yüksek sıcaklıkta güçlü bir oksitleyici olan potasyum dikromat çözeltisine yerleştirilir. Anotlanmış bir parça çözeltiye girdiğinde, tabakadaki ve gözenek duvarlarındaki alümina, sulu potasyum dikromatla reaksiyona girer. [DOĞRULANMASI GEREKEN: Kaynakta reaksiyon denklemi eksik.]

Ortaya çıkan bazik alüminyum kromat ve bazik alüminyum dikromat çökeltileri, sıcak suyla hidrasyon sonucu oluşan alüminyum oksit monohidrat ve trihidrat ile birlikte mikro gözenekleri kapatır. Banyo, 50 ila 70 g/L potasyum dikromat içerir ve pH 6 ila 7 aralığında, 90 ila 95°C sıcaklıkta 15 ila 25 dakika boyunca çalışır. İşlem görmüş film sarı renktedir ve iyi korozyon direncine sahiptir. Bu yöntem, koruyucu anotlamaya uygundur ancak dekoratif renkli filmler için uygun değildir.

Hidroliz Sızdırmazlığı

Çok seyreltik nikel veya kobalt tuzu çözeltileri film tarafından adsorbe edildiğinde hidroliz meydana gelir. [DOĞRULANMASI GEREKEN: Kaynakta hidroliz denklemleri eksik.] Ortaya çıkan nikel veya kobalt hidroksit, mikro gözeneklerin içinde çökelir ve bunları kapatır. Küçük miktarlarda bu bileşikler neredeyse renksiz ve şeffaftır; bu da yöntemi renkli koruyucu-dekoratif filmler için özellikle uygun hale getirir. Hidroksitler ayrıca organik boyalarla kompleks oluşturur ve ışık haslığı özelliğini artırır.

Emdirme ve Sızdırmazlık

Anodik oksit tabakaları, şeffaf vernik, erimiş parafin mumu, çeşitli reçineler ve kuruyan yağlar gibi organik malzemelerle de sızdırmaz hale getirilebilir.