راهنمای کامل آندایزینگ آلومینیوم

روشهای مختلفی برای پرداخت نهایی محصولات آلومینیومی وجود دارد که یکی از آنها آندایزینگ است. آلومینیوم آندایز شده در مقایسه با آلومینیوم معمولی از لحاظ برخی خصوصیات و ویژگیها، برتری‌ها و البته معایبی دارد. در این مطلب به طور کامل به این فرایند پرداخته‌ایم و به مهمترین سؤالات شما پاسخ داده‌ایم.

ویدئوی مراحل کامل آندایزینگ آلومینیوم

در این ویدئو که توسط بخش آنلاین دیجی آلوم به فارسی ترجمه شده و با زیرنویس فارسی در اختیار شما قرار گرفته است مراحل کامل فرایند آندایزینگ توضیح داده شده است.

احتمالاً در اطراف خود محصولات آلومینیومی آنودایز شده را دیده‌اید. فرایند آندایزینگ (آنودایزینگ) روشی ساده است برای اینکه محصولات در برابر خوردگی مقاوم شوند و رنگ و ظاهر بهتری پیدا کنند. این نوع پرداخت نهایی برای تجهیزات ورزشی، قطعات خودرو، وسایل دستی و طیف وسیعی از سایر محصولات آلومینیومی انجام می‌شود.

در این مطلب تلاش کرده‌ایم به سؤالات پرتکرار در رابطه با آندایزینگ آلومینیوم پاسخ دهیم تا درک بهتری از این فرایند و آلومینیوم آندایز شده داشته باشید.

آلومینیوم آندایز شده چیست؟

وقتی فلزات در معرض محیطهایی مثل هوا و رطوبت قرار می‌گیرند، یک لایه فلز – اکسید روی سطحی که در معرض هواست تشکیل می‌شود.

در اکثر موارد، این لایه اکسیدی غیر فعال است و این یعنی بعد از تشکیل شدن، با محیط اطراف واکنش بیشتری نشان نمی‌دهند. آهنی که لایه حفاظتی نداشته باشد، اثر زنگ زدگی بر روی آن مشخص است و نمونه‌ای از این حالت محسوب می‌شود.

آلومینیوم هم مثل آهن و سایر فلزات، به طور طبیعی در اثر تماس با هوا یا رطوبت، یک لایه اکسیدی روی سطح خود تشکیل می‌دهد. اما برخلاف آهن، لایه اکسیدی تشکیل شده حالت پوسته پوسته ندارد، بیش از حد متخلخل نیست و در نقش یک لایه حفاظتی عمل می‌کند و جلوی اکسیداسیون بیش از حد آلومینیوم را می‌گیرد.

به بیان دیگر، پس از کمی خوردگی بر روی سطح آلومینیوم، یک لایه مانع و محافظتی در برابر خوردگی تشکیل می‌شود. این روش دقیقا مشابه با حالت برنزه شدن پوست انسان است تا از خود در برابر آسیب بیشتر ناشی از اشعه خورشید یا نور فرابنفش محافظت کند.

در فرایند آندایزینگ آلومینیوم، ضخامت لایه اکسیدی که به طور طبیعی بر روی سطح آلومینیوم تشکیل می‌شود، بیشتر می‌شود در نتیجه همه خصوصیات و ویژگی‌هایی که با این لایه اکسیدی ایجاد شده بود، تقویت می‌گردد. در ادامه مطلب، در رابطه با این ویژگی‌ها و خصوصیات آن صحبت خواهیم کرد.

فرآیند آندایزینگ آلومینیوم

برخلاف سایر فرایندهای صنعتی، در فرایند آندایزینگ آلومینیوم برای تشکیل این لایه اکسیدی بر روی سطح آلومینیوم نیازی به تکنسین خیلی حرفه‌ای و مجرب نیست. همانطور که گفتیم، فرایند آندایزینگ از مزیت واکنش طبیعی سطح آلومینیوم با هوا و رطوبت استفاده کرده و اثرات مثبت آن را چندین برابر می‌کند.

وقتی آلومینیوم از طریق فرایندهای شکل دهی خاصی مثل اکستروژن تولید می‌شود، قطعه آلومینیومی ساخته شده درون یک حمام الکترولیتی فرو برده می‌شود.

سپس شدت جریان بالا و ولتاژ پایین اعمال می‌شود تا جریان برق در این حمام برقرار شود. واکنش شیمیایی اکسیداسیون همزمان با برقراری جریان در فلز آلومینیوم شروع شده و یک لایه اکسیدی ضخیمتر نسبت به لایه‌ای که به طور طبیعی تشکیل می‌شود ایجاد می‌گردد.

فرایند آندایزینگ و افزایش مقاومت به ساییدگی

فرایند آندایزینگ، مقاومت به ساییدگی را افزایش می‌دهد. لایه اکسیدی تشکیل شده بر روی سطح آلومینیوم، حالت و ویژگیهای سرامیکی دارد ولی لایه‌ای که در طی فرایند آندایزینگ تشکیل می‌شود، مقاومت به سایش آن بیشتر از لایه اکسیدی است که به طور طبیعی بر روی آلومینیوم تشکیل می‌گردد.

آلومینیوم آندایز شده در مقایسه با آلومینیوم معمولی در برابر خراشیدگی، بریدگی و آسیبهای مشابه، مقاومت بسیار بیشتری دارد و روکش بسیار مقاومی است.

فرایند آندایزینگ و افزایش مقاومت در برابر خوردگی

لایه اکسیدی ضخیمی که در طی فرایند آندایزینگ تشکیل می‌شود، مشابه با لایه اکسیدی غیر فعالی که به طور طبیعی ایجاد می‌گردد و مقاومت به خوردگی بیشتری دارد. این لایه غیر فعال، از لحاظ شیمیایی تا حد زیادی خنثی بوده و در محیط، دچار شکستگی یا خوردگی نمی‌شود.

در نتیجه لایه آندایز شده، از آلومینیوم زیرین خود در برابر خوردگی محافظت می‌کند. آلومینیومی که تحت فرایند آندایزینگ قرار گرفته نسبت به آلومینیوم معمولی، لایه اکسیدی غیر فعال ضخیم‌تری دارد در نتیجه مقاومت آن در برابر تخریب و تجزیه شدن و خوردگی که به دنبال آن رخ می‌دهد، بیشتر است.

رنگ کردن قطعات آلومینیومی آندایز شده

یکی دیگر از مزایای آلومینیوم آندایز شده، متخلخل شدن سطح این فلز است. سوراخهای بسیار ریزی که روی آلومینیوم آندایز شده ایجاد می‌شود سطح آن را برای رنگ آمیزی بسیار مناسب می‌کند و مشابه چاله‌ای عمل می‌کنند که داخل آنها با رنگ پر خواهد شد.

بعد از رنگ آمیزی روی این سوراخها کاملاً بسته شده و در نتیجه لایه رنگی ایجاد شده درون لایه اکسیدی باقی می‌ماند. با توجه به اینکه این لایه رنگی به بخشی از لایه غیر فعال اکسیدی تبدیل شده، به مرور زمان ورقه ورقه نخواهد شد و کیفیت رنگ آن از دست نخواهد رفت، ضمن اینکه لایه سطحی بسیار بادوام، مقاوم و زیباتر خواهد شد.

با فرایند آندایزینگ، اتصال پرایمر و چسب بهتر می‌شود

با آندایزینگ این اتصال بهتر برقرار می‌شود که دلیل آن بخاطر سطح حفره‌دار آلومینیوم آندایز شده است و دقیقاً به همان دلیلی است که رنگ پذیری آن را بهتر می‌کند. سطح منفذدار آلومینیوم آندایز شده باعث می‌شود تا سطح تماس آن با چسب یا پرایمر بیشتر شده و نقاط اتصال بیشتری فراهم شود.

این حفره‌ها اجازه می‌دهند که چسب یا پرایمر تا حدی در داخل سطح فرو بروند. در نتیجه لایه‌ای از چسب یا پرایمر تشکیل می‌شود که خاصیت چسبندگی آن بیشتر است که احتمال جدا شدن و کنده شدن آن کمتر خواهد بود.

بهبود دفع حرارت با آندایزینگ

رسانایی گرمایی یا دفع حرارتی آلومینیوم آندایز شده بیشتر است که بخاطر جریان همرفتی گرمایی و انتشار بهتر و قویتر آن می‌باشد. انتقال همرفتی گرمایی که به انتقال گرما بین سطح و محیط اطراف گفته می‌شود، عمدتا تحت تأثیر نوع طراحی و تا حدی فرایند آندایزینگ می‌باشد.

هر قطعه که در مقایسه با محیط اطراف داغتر باشد، شروع به خنک شدن می‌کند. هر چقدر مساحت سطحی این قطعه بیشتر باشد، دفع حرارت سریعتر خواهد شد. آلومینیوم آندایز شده هم در مقایسه با نوع معمولی، مساحت سطحی بیشتری دارد و در نتیجه دفع حرارت آن خیلی بهتر است.

انتقال گرمای تابشی که به انتشار یا گسیلندگی هم معروف است، بین دو سطح اتفاق می‌افتد و تا حد زیادی به کمک فرایند آندایزینگ بهتر می‌شود. چنین ویژگی کمک می‌کند تا آلومینیوم آندایز شده برای ساخت هیت سینکهای کوچک مناسب باشد.

تاثیر فرایند آندایزینگ بر استحکام و ماندگاری آلومینیوم

استحکام محصولات آلومینیومی با فرایند آندایزینگ تغییری نمی‌کند! به عبارتی این فرایند نه تأثیر مثبت می‌گذارد و نه تأثیر منفی دارد. فقط در فرایند آندایزینگ یک لایه بسیار نازکی روی سطح آلومینیوم تشکیل می‌شود که ضخامت آن در حد نانومتر است.

با توجه به اینکه بخش زیادی از آلومینیوم تغییر نمی‌کند، ویژگیهای محصولات نهایی تحت تأثیر روش فرم دهی و عملیاتی می‌باشد که قبل از آندایزینگ بر روی آن انجام شده است.

رسانایی الکتریکی در آلومینیوم آندایز شده

آلومینیوم به خودی خود رسانایی بالایی دارد اما لایه اکسیدی که روی آن تشکیل می‌شود از لحاظ خصوصیات شیمیایی و فیزیکی بسیار شبیه به سرامیک است. یکی از خصوصیات اصلی سرامیک هم عایق بودن در برابر جریان الکتریسیته است.

با این حال آلومینیوم آندایز شده تا حد کمی رسانایی الکتریکی دارد چون لایه اکسیدی محافظی که روی آن تشکیل می‌شود بسیار نازک است اما در مقایسه با آلومینیوم معمولی رسانایی کمتری دارد.

با اینکه راه‌حلهای مختلفی وجود دارند اما اگر رسانایی الکتریکی برای طراحی قطعات و محصولات شما اهمیت زیادی دارد، می‌توانید روش دیگری برای پرداخت نهایی محصولات آلومینیومی خود در نظر بگیرید.

فرق بین آندایزینگ تیپ 2 و تیپ 3

برای فرایند آندایزینگ باید متغیرهای مختلف به درستی تعیین شوند مثل نوع حمام، دما، ولتاژ، شدت جریان الکتریکی و … بخاطر همین، باید یکسری متغیرها به درستی مشخص شوند تا مطمئن باشید نتیجه نهایی همیشه مطلوب خواهد بود.

یکی از روش های رایجی که برای مشخص کردن انواع آندایزینگ بکار می رود توجه به ویژگیها و کاربردهای روکشهای آندی برای آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیومی MIL-A-8625 می‌باشد. بر این اساس، آندایزینگ به سه نوع تیپ 1، 2 و 3 تقسیم بندی می‌شود.

آندایزینگ تیپ 1، قدیمی ترین روش شناخته شده است که در حمامی از اسید کرومیک انجام می‌شود. تیپ 2 و 3 در حمامی از اسید سولفوریک انجام می‌پذیرد.

فرق تیپ 2 و 3 در ضخامت لایه اکسیدی تشکیل شده است. آندایزینگ تیپ 2، رایج ترین شیوه‌ای است که امروزه استفاده می شود و ضخامت لایه اکسیدی تشکیل شده در آن بین 1.8 تا 25 نانومتر است.

آندایزینگ تیپ 3 که به آندایزینگ سخت معروف است، زمانی استفاده می‌شود که مقاومت به سایش و خوردگی اهمیت داشته باشد که ضخامت لایه اکسیدی تشکیل شده در این نوع فرایند، بیشتر از 25 نانومتر است.

آیا آلومینیومهای اکسترود شده را باید آندایز کرد؟

بسته به اینکه محصولات چه کاربردهایی خواهند داشت، باید در مورد آندایزینگ آلومینیومهای اکسترود شده تصمیم‌گیری کنید. همانطور که در این مقاله توضیح دادیم، فرایند آندایزینگ مزایا و معایب خاص خود را دارد.

فرض کنید هدف شما این است که محصولات آلومینیومی در مقابل خوردگی مقاوم باشند، ظاهر بسیار زیبا و متالیک پیدا کنند یا اینکه هدفتان این است انتشار و دفع حرارت بالایی داشته باشند و یا اینکه پرایمر و چسب به خوبی به آن بچسبند. در این شرایط، آندایزینگ بهترین روش برای پرداخت نهایی محصولات اکسترود شده است.

با این حال اگر هدفتان این است که از محصولات آلومینیومی در صنایع و دستگاههایی استفاده کنید که رسانایی الکتریکی بسیار اهمیت دارد یا اینکه باید فرایند شکل دهی بیشتری روی این قطعات انجام گیرد، فرایند آندایزینگ گزینه خوبی نیست. چون در این شرایط، لایه اکسیدی تشکیل شده ترک خواهد خورد.

از طرفی آندایزینگ، تا حد کمی ابعاد قطعه شما را بیشتر می‌کند بنابراین اگر در صنایع شما، سایز دقیق قطعات اهمیت بسیار زیادی دارد نباید از آندایزینگ به عنوان پرداخت نهایی سطح محصولات آلومینیومی خود استفاده کنید.

اگر به دنبال موارد جایگزین برای فرایند آندایزینگ هستید، بهتر است روشهایی مثل پوشش دهی پودری را برای پرداخت نهایی محصولات آلومینیومی در نظر بگیرید که ظاهر آنها نیز حالت براق پیدا خواهد کرد.

اگر هم با توجه به کاربردی که در نظر دارید، ظاهر محصولات باید حالت مات داشته باشند، پس بهتر است برای افزایش ماندگاری و حفاظت محصولات در برابر اشعه UV و رنگ پریدگی ناشی از آن، از روکش PVDF برای محصولات آلومینیومی خود استفاده نمایید.